一种酚醛树脂、酚醛泡沫材料及其合成方法技术

本发明专利技术为一种酚醛树脂、酚醛泡沫材料及其合成方法。一种酚醛树脂的合成方法，在可发性酚醛树脂的合成过程中，采用苯酚和甲醛进行聚合反应的同时，添加季戊四醇类化合物。本发明专利技术还公开了一种酚醛泡沫材料的合成方法和一种酚醛泡沫材料。本发明专利技术所述的一种酚醛树脂、酚醛泡沫材料及其合成方法，方法简单，通过在苯酚和甲醛交联聚合时直接添加少量季戊四醇类化合物，参与苯酚与甲醛间的交联，利用季戊四醇类化合物在三维尺度上丰富的醇羟基参与交联反应，在三维空间上显著提高树脂体系的交联密度，从而达到在本质上提高酚醛树脂成碳性、阻燃性和抑烟性的目的，实现酚醛树脂泡沫材料的高阻燃抑烟性能。

【技术实现步骤摘要】
一种酚醛树脂、酚醛泡沫材料及其合成方法
本专利技术属于高分子化工领域，具体涉及一种酚醛树脂、酚醛泡沫材料及其合成方法。
技术介绍
建筑材料的阻燃问题越发成为关注的热点，随着我国建筑行业对建筑材料的节能/保温和阻燃性能要求的进一步提高，阻燃外墙保温材料的需求将进一步增长。酚醛树脂类泡沫保温材料是一种物美价廉的自阻燃型泡沫塑料，在燃烧过程中不会发生熔融，亦不会产生熔滴。往酚醛树脂中添加增韧剂是改善其脆性大等缺点的一般方法，但相比于未添加改性成分的酚醛树脂，增韧后酚醛树脂的耐热性会有所下降。凝聚相阻燃是一种重要的阻燃机制，是指在凝聚相中延缓或中断燃烧的阻燃作用，其中最重要的是成碳作用，即阻燃材料的燃烧时在其表面生成多孔碳层，此碳层隔热、隔氧、又可阻止可燃气进入气相。膨胀型阻燃体系常用作聚合物生产的阻燃剂，是凝聚相阻燃的重要体系之一，常常以季戊四醇为主要成分之一，如季戊四醇的磷酸酯和亚磷酸酯。在稍高于释放酸的温度下，酸与季戊四醇进行酯化反应，体系在酯化反应前或反应中熔化，反应过程中产生的水蒸气和不燃性气体使熔融的体系膨胀发泡，此时多元醇和酯脱水碳化，形成碳残留物，最后体系胶化和固化，形成多孔泡沫碳层。为使得碳层具有良好的阻燃性，所需加入的膨胀阻燃体系的量需要比较多，而这大量外源填料的加入势必要影响酚醛树脂体系的固化、强度、韧性、吸水率、导热系数、密度等指标，最终弱化甚至恶化其性能，如原本就脆性很大的酚醛更容易粉化掉渣。因此需要对酚醛体系阻燃性是设计进行调整和改善。要提高碳层的传质传热屏障作用，降低碳层下材料的可燃性，必须增加碳化率，如添加成碳促进剂，增加碳层的厚度，降低碳层的渗透率，增加高聚物降解液态产物的黏度，以降低其流动性。现有文献指出，为使碳层具有良好的阻燃性，碳层的渗透性应尽可能低。例如，含磷酸铵的苯酚-甲醛树脂热裂解时，形成的碳层的渗透性很低，从而使聚合材料的阻燃性提高。因此，提高酚醛树脂三维空间的交联密度是提高碳层的传质传热屏障作用最可行的办法之一。有鉴于此，本专利技术提出一种高阻燃抑烟性的酚醛树脂、酚醛泡沫材料及其合成方法，该合成方法通过提高酚醛树脂三维空间的交联密度来提高碳层的传质传热屏障作用，实现酚醛树脂泡沫材料的高阻燃抑烟性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种酚醛树脂的合成方法，该合成方法简单，通过在苯酚和甲醛交联聚合时直接添加少量季戊四醇类化合物参与苯酚与甲醛间交联的方法，利用季戊四醇类化合物在三维尺度上丰富的醇羟基参与交联反应，在三维空间上显著提高树脂体系的交联密度，从而达到在本质上提高酚醛树脂成碳性、阻燃性和抑烟性的目的。为了实现上述目的，所采用的技术方案为：一种酚醛树脂的合成方法，在可发性酚醛树脂的合成过程中，采用苯酚和甲醛进行聚合反应的同时，添加季戊四醇类化合物。进一步的，所述的合成方法为：将季戊四醇类化合物加入苯酚、多聚甲醛、碱性聚合催化剂的体系中，进行聚合反应，得可发性酚醛树脂，即所述的酚醛树脂。再进一步的，所述合成方法的具体步骤为：将苯酚在65-75℃下融解后，加入多聚甲醛，并在35-50℃下搅拌25-35min；再加入碱性聚合催化剂，在65-75℃下搅拌1.5-2.5h；再加入季戊四醇类化合物，在80-100℃下搅拌1.5-2.5h，得可发性酚醛树脂，即所述的酚醛树脂。再进一步的，所述合成方法的具体步骤为：将苯酚在70℃下融解后，加入多聚甲醛，并在40℃下搅拌30min；再加入碱性聚合催化剂，在70℃下搅拌2h；最后加入季戊四醇类化合物，在90℃下搅拌2h，得可发性酚醛树脂，即所述的酚醛树脂。再进一步的，所述的季戊四醇类化合物为单季戊四醇、双季戊四醇、三季戊四醇中的一种或多种；所述的碱性聚合催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化镁中的一种或多种。再进一步的，所述苯酚的用量为80-100重量份；所述多聚甲醛的用量为40-60重量份；所述碱性催化剂的用量为1-10重量份；所述季戊四醇类化合物的用量为0.5-10重量份。本专利技术的另一个目的在于提供一种酚醛泡沫材料的合成方法，该合成方法简单，通过提高树脂体系的交联密度，提高酚醛树脂泡沫材料的阻燃、抑烟的性能。为了实现上述目的，所采用的技术方案为：一种酚醛泡沫材料的合成方法，包括：(1)采用上述的合成方法制备酚醛树脂；(2)发泡固化可发性酚醛树脂：在酚醛树脂中加入无机填料、造孔剂和稳泡剂，混合均匀后，加入固化剂，在40-60℃下搅拌均匀后，升温至70-100℃，固化10-30min，得所述的酚醛泡沫材料。进一步的，所述步骤(2)中，所述的无机填料为氢氧化铝、氢氧化镁、二氧化硅、硅酸钠中的一种或多种；所述的造孔剂为正戊烷、双氧水、AC发泡剂中的一种或多种；所述的稳泡剂为吐温、有机硅泡沫稳定剂、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、蓖麻油聚氧乙烯醚中的一种或多种；所述的固化剂为硫酸、磷酸、对甲苯磺酸、苯酚磺酸中的一种或多种。进一步的，所述步骤(2)中，所述酚醛树脂的用量为20-70重量份；所述无机填料的用量为5-30重量份；所述造孔剂的用量为0.1-5重量份；所述稳泡剂的用量为0.1-4重量份；所述固化剂的用量为0.1-10重量份。本专利技术的还有一个目的在于提供一种酚醛泡沫材料，该酚醛泡沫材料由上述制备方法制备得到，该酚醛泡沫材料的成碳性、阻燃性和抑烟性好。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术所述的一种酚醛树脂、酚醛泡沫材料及其合成方法，方法简单，在现有酚醛树脂生产工艺的基础上，在苯酚和甲醛交联聚合时直接添加少量季戊四醇类化合物，参与苯酚与甲醛间的交联，利用季戊四醇类化合物在三维尺度上丰富的醇羟基参与交联反应，在三维空间上显著提高树脂体系的交联密度，从而达到在本质上提高酚醛树脂成碳性、阻燃性和抑烟性的目的，实现酚醛树脂泡沫材料的高阻燃抑烟性能。2、本专利技术所述的一种酚醛树脂、酚醛泡沫材料及其合成方法，因季戊四醇类化合物的添加量较少，对酚醛树脂的宏观性能影响不大，且因交联密度的增大在一定程度上提高了材料的韧性，从而改善了其加工性能。具体实施方式为了进一步阐述本专利技术一种酚醛树脂、酚醛泡沫材料及其合成方法，达到预期专利技术目的，以下结合较佳实施例，对依据本专利技术提出的一种酚醛树脂、酚醛泡沫材料及其合成方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。在详细阐述本专利技术一种酚醛树脂、酚醛泡沫材料及其合成方法之前，有必要对本专利技术中提及的原料和方法等做进一步说明，以达到更好的效果。提高酚醛树脂三维空间的交联密度是提高碳层的传质传热屏障作用最可行的办法之一。在聚合物的形成过程中，不可能形成理论上无穷大分子量的高分子，因此应尽可能提高交联密度，即除了化学键，还要通过配位键、氢键等形成“super”高分子。在酚醛树脂的合成体系中，通过添加或合成多交联点，然后固化，有望显著提高交联密度，从而一方面促进成碳，并可增加酚醛表面碳层的厚度，降低碳层的渗透率，另一方面增加高温时酚醛树脂降解时液态产物的黏度，并降低其流动性。本专利技术的原理是：采用在苯酚和甲醛交联聚合时直接添加少量季戊四醇类化合物的方法，而不是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种酚醛树脂的合成方法，其特征在于，在可发性酚醛树脂的合成过程中，采用苯酚和甲醛进行聚合反应的同时，添加季戊四醇类化合物。

【技术特征摘要】
1.一种酚醛树脂的合成方法，其特征在于，在可发性酚醛树脂的合成过程中，采用苯酚和甲醛进行聚合反应的同时，添加季戊四醇类化合物。2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，其中，所述的合成方法为：将季戊四醇类化合物加入苯酚、多聚甲醛、碱性聚合催化剂的体系中，进行聚合反应，得可发性酚醛树脂，即所述的酚醛树脂。3.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，其中，所述合成方法的具体步骤为：将苯酚在65-75℃下融解后，加入多聚甲醛，并在35-50℃下搅拌25-35min；再加入碱性聚合催化剂，在65-75℃下搅拌1.5-2.5h；最后加入季戊四醇类化合物，在80-100℃下搅拌1.5-2.5h，得可发性酚醛树脂，即所述的酚醛树脂。4.根据权利要求3所述的合成方法，其特征在于，其中，所述合成方法的具体步骤为：将苯酚在70℃下融解后，加入多聚甲醛，并在40℃下搅拌30min；再加入碱性聚合催化剂，在70℃下搅拌2h；最后加入季戊四醇类化合物，在90℃下搅拌2h，得可发性酚醛树脂，即所述的酚醛树脂。5.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，其中，所述的季戊四醇类化合物为单季戊四醇、双季戊四醇、三季戊四醇中的一种或多种；所述的碱性聚合催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化镁中的一种或多种。6.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立忠，李建辉，赵贵宝，闵雪梅，张瑾，赵秀峰，孙金利，姚飞，常同和，
申请(专利权)人：新疆美克思新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆,65