强韧化改性脲醛树脂泡沫保温材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种强韧化改性脲醛树脂泡沫保温材料及其制备方法。本发明专利技术的脲醛树脂泡沫材料由按照以下重量百分比的原料制备而成：脲醛树脂：80％～97％；发泡剂：0.1％～3％；表面活性剂：0.5％～4％；增稠剂：0.1％～1％；固化剂：0.1％～1.5％；改性剂：0.1％～10％。其中，脲醛树脂采用三步法合成，改性剂可选择在合成脲醛树脂和制备泡沫乳状液的过程中添加。本发明专利技术采用物理发泡的方法，首先制备了一种均一、稳定的泡沫乳状液，之后在敞开的容器中使其自由发泡。本发明专利技术工艺简单，成本低，阻燃性能好，导热系数小，火灾危险系数小，可应用于建筑保温材料领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于泡沫保温材料领域;具体涉及强韧化改性脲醛树脂泡沫保温材料及其 制备方法。
技术介绍
目前，在建筑保温材料领域，使用较多的材料可分为无机保温材料和有机保温材 料。其中无机保温材料具有阻燃、耐高温、耐腐蚀等优良的特性，但其导热系数大;而有机保 温材料具有质轻、导热系数小的优点，但易燃。因而，需要开发综合性能优异的新型保温材 料。 脲醛树脂是一种水溶性树脂，大多作为胶黏剂应用在木材工业中，少量制造成热 固型塑料制品，其成本低廉、生产简易，在防火领域中也有广阔的应用。脲醛树脂本身不燃， 由其制备而成的脲醛树脂泡沫保温材料具有质轻、导热系数小和优异的阻燃性，综合了市 场上广泛使用的保温材料的优点。脲醛树脂泡沫材料属于一种热固性多孔材料，其在燃烧 过程中不产生融滴，且其烟释放量较其他有机保温材料少，火灾危险系数小，因而在建筑保 温领域有较好的发展前景。 但是由于脲醛树脂固化后，其分子内部发生交联，转变为三维网状的结构，使得脲 醛树脂泡沫强度小、脆性大，表现为掉渣现象较为严重。这种缺陷严重限制了脲醛树脂泡沫 材料的应用，因此改善脲醛树脂泡沫材料的脆性迫在眉睫。近年，对新型脲醛树脂泡沫材料 的制备方法以及其强韧化手段已经受到人们广泛的关注，但对脲醛树脂泡沫材料改性的报 道较少，且大多是利用无机材料作为发泡骨架而脲醛树脂作为填充剂的方法进行改性。
技术实现思路
本专利技术主要解决现有脲醛树脂泡沫因脆性大、易掉渣、强度较低而限制了其作为 建筑保温材料使用的技术问题，提供了。 为解决上述技术问题，本专利技术的强韧化改性脲醛树脂泡沫保温材料按重量百分比 是由下述原料制成的： 脲醛树脂：80%~97%;发泡剂：0.1%~3%;表面活性剂：0.5%~4% ;增稠剂： 0.1 %~1.0%;固化剂:0.1 %~1.5%;改性剂:0.1 %~10%。 所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、失水山 梨醇酯中的一种或其中几种的组合(表面活性剂为组合物时，各种表面活性剂之间按任意 比混合）。 增稠剂为纤维素醚和/或聚丙烯酸盐，（增稠剂为组合物时，纤维素醚与聚丙烯酸 盐表面活性剂之间按任意比混合）。所述发泡剂为沸点为(35~70) °C的烷烃;如正已烷或正戊烷。所述改性剂为无机纤维、纳米粒子或柔性树脂;无机纤维为玻璃纤维和/或玄武岩 纤维(组合时，按任意比混合）；纳米粒子为纳米二氧化娃、纳米二氧化钛或纳米碳酸1丐;或 柔性树脂为聚氨酯、聚醋酸乙烯酯或聚乙烯醇缩醛树脂。 所述固化剂为磷酸盐、羧酸、柠檬酸中的一种或其中几种的组合(固化剂为组合物 时，各种固化剂之间按任意比混合）。 所述脲醛树脂的制备方法如下： 步骤1、按质量百分比分别称取63.7%质量百分比浓度为37%的甲醛溶液和 36.3 %的尿素，另外再称取占尿素质量0 %~6 %的改性剂，占尿素质量1 %的氨水，改性剂 为聚乙烯醇、三聚氰胺、苯酚中的一种或其中几种的混合，氨水的质量百分比浓度为25%; 步骤2、将步骤1称取的甲醛溶液加入反应釜中，搅拌加入质量百分比浓度为30% 的氢氧化钠溶液调节溶液的pH值至8.4~8.6，加入步骤1称取的氨水、尿素和改性剂，改性 剂用量占步骤1称取改性剂总质量的50~100%，尿素是占步骤1称取尿素总质量的66%，之 后升温至80°C，用质量百分比浓度30 %的氢氧化钠溶液调节溶液的pH值至6.5~7.3，并在 80°C、pH值在6 · 5~7 · 3条件下保温30min; 步骤3、随后用甲酸水溶液调节反应液的pH值至4.7~5.2,然后升温至93°C，保温 至用涂-4杯测粘度为17.5~18.5s(30°C)为止;之后用质量百分比浓度30%的氢氧化钠溶 液调节反应液的pH值至5.3~5.6，同时快速降温至78°C，并加入改性剂和尿素，改性剂的用 量占步骤1称取改性剂总质量的〇%~50%，尿素的用量占步骤1称取尿素总质量的17.6 %， 并在75°C条件下保温30min;步骤4、然后用氢氧化钠溶液调节反应液的pH值至7.0~7.5，并加入余量的改性剂 和余量的尿素，在80°C条件下反应lOmin，最后用氢氧化钠溶液调节反应液的pH值至7.5~ 8.5，降温至40°C以下出料，得到脲醛树脂； 其中，步骤3中甲酸水溶液是甲酸与水按1:1的体积比配制的。 采用本方法合成的脲醛树脂，其粘度(涂-4法)为19~25s;固含量:49~51 % ;固化 时间：60~90s。 本专利技术中强韧化改性脲醛树脂泡沫保温材料的制备方法是按下述步骤进行的： 步骤a、将脲醛树脂、发泡剂、表面活性剂在室温条件下，以300~400r/min速度搅 拌至均勾(搅拌耗时3~5min)，之后加入非反应型改性剂，继续搅拌3~5min，之后加入增稠 剂，再在搅拌速度为1400~1600r/min的条件下搅拌10~15min;加入固化剂，继续搅拌5min ~lOmin，制得泡沫乳状液，或者将脲醛树脂、发泡剂、表面活性剂在室温条件下，以300~400r/min速度搅拌 至均勾(搅拌耗时3~5min)，之后加入增稠剂，再在搅拌速度为1400~1600r/min的条件下 搅拌10~15min;依次加入固化剂和反应型的改性剂，继续搅拌5min~lOmin，制得泡沫乳状 液；步骤b、将步骤a制得的泡沫乳状液倒入温度为75°C~85°C的玻璃模具中，并将玻 璃模具置于78°C~85°C的烘箱中自由发泡，待发泡结束后，脱模取出，既可制成改性的脲醛 树脂泡沫保温材料。采用本专利技术公开的方法，成功的降低了脲醛树脂泡沫材料的粉化率，提高了脲醛 树脂泡沫保温材料的压缩强度，并且保持脲醛树脂泡沫材料原有的保温、难燃等优良性能。 本专利技术具有以下有益效果： (1)本专利技术制备的脲醛树脂泡沫保温材料工艺简单、成本低廉。 (2)本专利技术采用耐酸碱、表面光滑的玻璃作为发泡模具，容易、成本低廉、可循环利 用。 (3)本专利技术产品提高了脲醛树脂泡沫材料的强度及韧性，且导热系数较低，在23°C 条件下，导热系数在〇.028~0.043W/(m · k)之间，属于高效保温材料。 (4)本专利技术产品阻燃性能好，氧指数>30%，属于难燃保温材料。 (5)本产品改性前后性能对比如下： 本专利技术制备的聚氨酯泡沫材料在燃烧过程中的热释放速率曲线和比消光面积曲 线分别如图2和3所示，与未经改性的脲醛树脂泡沫材料对比，可以明显的看出脲醛树脂泡 沫材料的热释放速率峰值较聚氨酯泡沫材料的峰值小，比消光面积相对于聚氨酯泡沫材料 的近乎为〇，因而脲醛树脂泡沫材料火灾危险性小。【附图说明】图1为脲醛树脂泡沫材料的扫描显微镜图； 图2为脲醛树脂泡沫保温材料与聚氨酯泡沫材料在燃烧时的热释放速率曲线； 图3为脲醛树脂泡沫保温材料与聚氨酯泡沫材料在燃烧时的比消光面积曲线图。【具体实施方式】 下面结合实例对本专利技术作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方 案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
强韧化改性脲醛树脂泡沫保温材料，其特征在于强韧化改性脲醛树脂泡沫保温材料按重量百分比是由下述原料制成的：脲醛树脂：80％～97％；发泡剂：0.1％～3％；表面活性剂：0.5％～4％；增稠剂：0.1％～1.0％；固化剂：0.1％～1.5％；改性剂：0.1％～10％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张彦华，沈运文，顾继友，谭海彦，吕闪闪，韦斌，
申请(专利权)人：东北林业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23