一种酚醛泡沫制备的梯度发泡方法技术

本发明专利技术是一种酚醛泡沫制备的梯度发泡方法，其用梯度发泡剂制备性能优异的酚醛泡沫。梯度发泡剂是一种复合了多种沸点在25℃－90℃之间的有机溶剂，其沸点从低到高呈梯度分布，具有发泡、过渡和吸热等多功能组份，分别在酚醛树脂固化发泡的三个阶段起到不同的功能，在树脂固化发泡前期正常发泡，中期稳定发泡，后期合理吸收多余热量，从而制备出性能优异的酚醛泡沫。本发明专利技术所述材料的组成如下：梯度发泡剂4－10份，甲阶酚醛树脂80－100份，表面活性剂3－7份，固化剂5－20份，均为重量份。本发明专利技术制备的酚醛泡沫密度均匀，断面拉伸强度高，闭孔率高，泡壁完整，吸水率低，性能优异。可广泛用于节能保温，防火阻燃材料等高新技术领域。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术是，其用梯度发泡剂制备性能优异的酚醛泡沫。梯度发泡剂是一种复合了多种沸点在25℃－90℃之间的有机溶剂，其沸点从低到高呈梯度分布，具有发泡、过渡和吸热等多功能组份，分别在酚醛树脂固化发泡的三个阶段起到不同的功能，在树脂固化发泡前期正常发泡，中期稳定发泡，后期合理吸收多余热量，从而制备出性能优异的酚醛泡沫。本专利技术所述材料的组成如下：梯度发泡剂4－10份，甲阶酚醛树脂80－100份，表面活性剂3－7份，固化剂5－20份，均为重量份。本专利技术制备的酚醛泡沫密度均匀，断面拉伸强度高，闭孔率高，泡壁完整，吸水率低，性能优异。可广泛用于节能保温，防火阻燃材料等高新
。【专利说明】一种酚醛泡沬制备的梯度发泡方法
本专利技术涉及酚醛泡沫制备的方法，具体是用梯度发泡剂来制备性能优异的酚醛泡 沫，属于阻燃、保温等高新材料领域。
技术介绍
酚醛泡沫是新一代防火保温材料，它具有轻质、无毒、阻燃、低导热系数、抗腐蚀、 抗老化、吸声等许多优异的性能，作为绝热保温材料具有很大实用价值。 酚醛泡沫一般在50°C - 80°C的条件下发泡固化，固化时其自身放热，最高温度可 达到140°C以上（欧洲专利：EP 0 579 321 BI)。目前传统发泡工艺一般加入戊烷、石油醚 和有机氟类等低沸点的溶剂作为发泡剂，树脂固化时随体系温度升高，气体压力增大，加上 泡沫体本身的隔热性，累积的热量无法释放，泡孔内气体压力过大，容易导致泡孔出现了大 量的大泡、破泡、并泡、塌泡和通孔等现象，使得制备的酚醛泡沫密度不均、强度低、孔壁不 完整、吸水率高、脆性大且易掉粉掉渣，严重影响酚醛泡沫在高性能场合下的应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种酚醛泡沫制备的 梯度发泡方法，该方法通过配制一种具有发泡、过渡和吸热三个功能组份的梯度发泡剂，在 酚醛树脂固化发泡前期正常发泡，中期稳定发泡，后期合理吸收多余热量，制备出性能优异 的泡沫。 本专利技术解决其技术问题采用以下的技术方案： (1)梯度发泡剂的配制：取作为发泡组份的有机溶剂30 - 50重量份，取作为过渡 组份的有机溶剂25 - 35重量份，取作为吸热组份的有机溶剂20 - 40重量份，充分混合均 匀后在10 - 15°C温度下保存。 (2)甲阶酚醛树脂的合成：按摩尔比苯酚：甲醛=I :(1.6 - 2.0)将苯酚和甲醛 加入到反应器中，加入碱性催化剂，边搅拌边加热，温度升至60°C - 70°C，恒温反应2. 5 - 3. 5h ;温度升至80°C - 90°C，恒温反应2 - 3h ;冷却出料。 (3)酚醛泡沫的制备：按质量比例1 : (0. 03 - 0. 07) : (0. 04 - 0. 1)将甲阶酚醛树 月旨、表面活性剂和梯度发泡剂放入容器中，快速搅拌5 - 15min后，再加入固化剂搅拌20 - 60s，迅速倒入至60°C - 70°C的模具中，保温20 - 40min，冷却到室温后脱模。 步骤（1)中所述的梯度发泡剂是指复合了多种沸点在25°C - 90°C之间的有机溶 齐U，其沸点从低到高呈梯度分布，具有发泡、过渡和吸热等多功能组份的梯度发泡剂。其中 发泡组份为正戊烷、异戊烷、F141B中的一种或几种；过渡组份为30 - 60°C沸程石油醚、二 氯甲烷、1 一氯丙烷、环戊烷中的一种或几种；吸热组份为1，1 一二氯乙烷、三氯甲烷、2-氯 丁烷、己烷、1，1，1 一三氯乙烷、四氯化碳、1 一氯丁烷、1，2 -二氯乙烷中的一种或几种。 步骤（2)中所述的甲醛为甲醛水溶液、多聚甲醛或三聚甲醛中的一种或几种。 步骤（2)中所述的碱性催化剂为碱金属氧化物、碱金属氢氧化物、胺类化合物、氨 水中的一种或几种。 步骤（3)中所述的表面活性剂为聚硅氧烷、聚氧丙烯、蓖麻油聚氧乙烯醚类（EL)、 十二烷基磺酸钠、吐温一 40、吐温一 80、脂肪醇聚氧乙烯醚类（AEO)中的一种或几种。 步骤（3)中所述的固化剂为盐酸、硫酸、磷酸、苯磺酸、对甲苯磺酸中的一种或几 种。 本专利技术与现有技术相比，具有以下的主要的优点： 1.与传统发泡剂相比，本专利技术梯度发泡剂能够在酚醛树脂固化发泡前期正常发 泡，中期稳定发泡，后期合理吸收多余热量，制备出的酚醛泡沫性能优异。 2.所制备的酚醛泡沫密度分布较均匀。 3.所制备的酚醛泡沫孔径较小，孔径约为传统发泡工艺制备的泡沫孔径的一半； 4.所制备的酚醛泡沫具有良好的闭孔结构，闭孔率在95% - 98%之间；孔壁完 整，无开裂破损，吸水率在2 % - 3 %之间。 5.所制备的酚醛泡沫具有较高的强度，泡沫密度在50Kg/m3左右时，泡沫的断面拉 伸强度为〇. 2 - 0. 3MPa，比传统工艺制备的泡沫高接近一倍。 【专利附图】【附图说明】 图1是一种配方下的酚醛树脂固化时的放热曲线。 【具体实施方式】 酚醛树脂固化过程中的余热有很大的副作用，对制备性能优异的泡沫有较大的危 害，应该合理的吸收。因此，本专利技术根据图1所示的酚醛树脂固化发泡时的放热曲线及释放 的热值，提供一种梯度发泡剂，参见表1，表1是本专利技术所述的梯度发泡剂中的有机溶剂的 沸点及在沸点时的摩尔汽化热，并按不同功能组份进行归类，由表1可知，该梯度发泡剂复 合了多种沸点在25°c - 90°C之间的有机溶剂，其沸点从低到高呈梯度分布，具有发泡、过 渡和吸热等多功能组份，用于工业生产中酚醛树脂连续发泡。其中低沸点和低摩尔汽化热 的发泡组份主要用于正常发泡，中沸点和适中摩尔汽化热的过渡组份主要用于稳定发泡， 较高沸点和较高摩尔汽化热的吸热组份主要用于吸收后期热量，使体系温度不过高，泡孔 压力不过大，同时满足酚醛树脂固化发泡要求，从而制备出性能优异的酚醛泡沫。 其中发泡组份要求溶剂具有低沸点和较低摩尔汽化热，过渡组份要求溶剂具有中 沸点和适中摩尔汽化热，吸热组份要求溶剂具有较高沸点和较高摩尔汽化热。由于酚醛树 脂固化时放热与固化剂有关，因此固化剂催化活性越大，吸热组份量也应越高。 下面结合实施例对本专利技术做进一步描述，但不限定本专利技术。 实施例1 ，包括以下步骤： (1)梯度发泡剂的配制：取正戊烷4g，30 - 60°C沸程的石油醚2.5g，2_氯丁烷 3. 5g，充分混合均匀后在15°C下保存。 (2)甲阶酚醛树脂的合成：将564g苯酚和324g多聚甲醛加入到反应瓶中，升温至 65°C，加入质量分数20%的氢氧化钠水溶液12g，在65°C反应3h。升温至85°C反应2. 5h， 冷却即得甲阶酚醛树脂。 (3)酚醛泡沫的制备：将90g上述甲阶酚醛树脂，4.5g吐温一 80,5.4g上述梯度发 泡剂一起加入到反应器中快速搅拌l〇min，再加入3g苯磺酸和3g对甲苯磺酸的混合固化剂 (80%浓度），搅拌30s后迅速倒入预热至60°C的模具中，放入60°C的烘箱中保温30min，取 出冷却至室温后脱模。所制泡沫性能如下：泡沫密度：51. 42Kg/m3 ;拉伸强度：0. 24MPa ;吸 水率：2. 73%。 实施例2 ，包括以下步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种酚醛泡沫制备的梯度发泡方法，其特征是使用包括梯度发泡剂、甲阶酚醛树脂、乳化剂及酸固化剂进行连续发泡制备酚醛泡沫的方法，包括以下步骤：(1)梯度发泡剂的配制：取作为发泡组份的有机溶剂30－50重量份，取作为过渡组份的有机溶剂25－35重量份，取作为吸热组份的有机溶剂20－40重量份，充分混合均匀后在10－15℃温度下保存；(2)甲阶酚醛树脂的合成：按摩尔比苯酚：甲醛＝1：(1.6－2.0)将苯酚和甲醛加入到反应器中，加入碱性催化剂，边搅拌边加热，温度升至60℃－70℃，恒温反应2.5－3.5h；温度升至80℃－90℃，恒温反应2－3h；然后冷却出料；(3)酚醛泡沫的制备：按质量比例1：(0.03－0.07)：(0.04－0.1)将甲阶酚醛树脂、表面活性剂和梯度发泡剂放入容器中，快速搅拌5－15min后，再加入固化剂搅拌20－60s，迅速倒入至60℃－70℃的模具中，保温20－40min，冷却到室温后脱模。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张超灿，吴运阁，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42