一种纤维增强的酚醛泡沫保温材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种纤维增强的酚醛泡沫保温材料及其制备方法，涉及保温材料技术领域，纤维增强的酚醛泡沫保温材料由以下重量份的原料制成：甲阶酚醛树脂100份；纳米刚性粒子包覆柔性纤维8‑13份；刚性纤维2‑5份；纳米氧化锌0.5‑1.1份；表面活性剂3‑5份；发泡剂8‑11份；复合固化剂6‑9份；本发明专利技术通过在甲阶酚醛树脂中加入纳米刚性粒子包覆柔性纤维和刚性纤维，并配合适量的纳米氧化锌，制备得到的醛泡沫保温材料强度高，韧性好，保温性能和阻燃性能均十分优异。

Fiber reinforced phenolic foam thermal insulation material and preparation method thereof

【技术实现步骤摘要】
一种纤维增强的酚醛泡沫保温材料及其制备方法
本专利技术涉及保温材料
，具体涉及一种纤维增强的酚醛泡沫保温材料及其制备方法。
技术介绍
随着目前建筑材料引发的火灾不断发生，人们对建筑外墙保温材料的应用越来越重视，对保温防火材料的研究也逐渐增多。在多种的保温材料中，酚醛泡沫材料是一种发展最快的保温材料，这种材料主要是由酚醛树脂发泡而形成的一种泡沫形的材料，因为其突出的保温优势，被人们称为“保温之王”。酚醛泡沫塑料具有优良的抗燃烧性、耐高温性能和保温性能等，成为研究的热点和使用的首选材料。酚醛泡沫的阻燃性能好于聚氨酯泡沫等其它有机保温材料，其极限氧指数可到40-60％，燃烧级别为B1级难燃材料-A级不燃材料。25mm厚度以上的酚醛泡沫板，经1700℃的火焰喷射10min左右，只发生无火焰的灼烧和阻燃，泡沫板不会被烧穿，只是表面发生炭化，能够有效地防止火灾的发生和蔓延。酚醛泡沫结构呈现蜂窝状，孔结构由闭孔和开孔两种类型。通常使用闭孔率来表征酚醛泡沫的闭孔和开孔情况，这一数值的高低影响材料的导热系数和吸水率，闭孔率越高其泡沫内部的静止空气越多，保温性能越好。同时，泡沫孔结构的大小和孔径分布也会影响其结构力学方面的如压缩、弯曲和拉伸性能，是影响酚醛泡沫材料性能的关键因素。但是酚醛泡沫的脆性大，容易掉渣，导致其力学强度较差，同时，为了进一步提高酚醛泡沫的耐热性能，均需要对酚醛树脂进行改性处理，以制备力学性能和耐热性优异的酚醛泡沫材料。申请号为201410341475.7的中国专利公开了一种纳米改性酚醛泡沫保温板及其制备方法，纳米改性酚醛泡沫保温板的原料包括酚醛树脂；反应性聚酰胺树脂、气相二氧化硅、液体丁腈橡胶、改性表面活性剂、韧性改性剂、发泡剂、固化剂、催化促进剂。该专利技术制备的产品提高了酚醛泡沫保温板的性能，尤其是在防火性能方面有所提高。申请号为201510357134.3的中国专利公开了一种质素基聚氨酯预聚体改性酚醛泡沫塑料的制备方法，在甲阶酚醛树脂中加入木质素基聚氨酯预聚体，制得的酚醛泡沫保温材料的力学性能得到明显提高，同时在聚氨酯预聚体中引入苯环结构，改善因为氨基甲酸酯引入到酚醛泡沫中而导致泡沫热稳定性下降的问题。为木质素的高值化利用提供新途径也为酚醛泡沫保温材料新的性能开发奠定理论和技术基础。以上酚醛泡沫塑料的性能均得到有效改善，但是其均偏向于力学性能或阻燃性能，并没有使两者同时达到很好的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种纤维增强的酚醛泡沫保温材料及其制备方法，通过在甲阶酚醛树脂中加入纳米刚性粒子包覆柔性纤维和刚性纤维，并配合适量的纳米氧化锌，制备得到的醛泡沫保温材料强度高，韧性好，保温性能和阻燃性能均十分优异。为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种纤维增强的酚醛泡沫保温材料，由以下重量份的原料制成：优选地，所述纤维增强的酚醛泡沫保温材料由以下重量份的原料制成：优选地，所述纳米刚性粒子包覆柔性纤维中的柔性纤维为超高分子量聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维、芳纶纤维、碳纤维中的一种；所述柔性纤维的长度为500-1000μm，直径为10-20μm。优选地，所述纳米刚性粒子包覆柔性纤维中纳米刚性粒子为纳米凹凸捧土、纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米氧化铝中的一种或几种。优选地，所述纳米刚性粒子包覆柔性纤维的制备方法为：将柔性纤维置于离心机中进行分散，在离心搅拌下，依次将胶黏剂、纳米刚性粒子喷洒到至柔性纤维表面，制得纳米刚性粒子包覆柔性纤维；所述胶黏剂为水玻璃或酚醛树脂胶黏剂。优选地，所述柔性纤维、胶黏剂、纳米刚性粒子的质量比为1：0.4-0.6：1.2-1.7。优选地，所述刚性纤维为玻璃纤维或玄武岩纤维；所述刚性纤维的长度为300-800μm，直径为5-20μm。优选地，所述表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、吐温-60、吐温-80中的一种或多种；所述发泡剂为石油醚、正戊烷、异戊烷、环戊烷中的一种；所述复合固化剂为冰乙酸、草酸、磷酸、硫酸、对甲苯磺酸中的至少两种与水混合得到。优选地，所述复合固化剂为冰乙酸、草酸、对甲苯磺酸、水按质量比1：0.5：2：1组成。一种纤维增强的酚醛泡沫保温材料的制备方法，包括以下步骤：(1)向100份甲阶酚醛树脂中加入8-13份刚性粒子包覆柔性纤维、2-5份刚性纤维、0.5-1.1份纳米氧化锌，于室温下混合5-10min后，加入3-5份表面活性剂、8-11份发泡剂和6-9份复合固化剂，搅拌均匀，得混料；(2)将混料倒入模具中，在60-90℃下进行加热固化成型60-100min，制得纤维增强的酚醛泡沫保温材料。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用纳米刚性粒子包覆柔性纤维作为主要的改性材料，而将柔性纤维外使用无机纳米刚性粒子进行包覆，即可有效改善酚醛泡沫的冲击强度以及弯曲强度，使泡沫保温材料的耐磨损性、韧性好，同时外表包覆无机纳米刚性的柔性纤维表现出一定的刚性，且阻燃性提高，表面轻硬度高，可使泡沫塑料的强度和硬度均得到较大提升，同时与适量的刚性纤维配合，可使强度、坚硬度进一步提高，并使酚醛泡沫保温材料的阻燃性有一定的提升。纳米刚性粒子包覆柔性纤维与刚性纤维相配合。纳米刚性粒子包覆柔性纤维在酚醛泡沫内形成的架桥与刚性玻璃形成的支柱，可在泡沫中形成复合型网状增强结构，使酚醛树脂泡沫的强度、韧性等均得到有效提升，不易掉粉，同时使保温、阻燃性得到提高。在此基础上，加入适量的纳米氧化锌，可改善酚醛泡沫保温材料的耐磨损性，并使保温材料的韧性增强，脆性降低，并使阻燃性增加。表面活性剂、发泡剂、复合固化剂配比合理，固化速率与发泡速率匹配度好，发泡均匀，导热系数低，综合性能佳。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：一种纤维增强的酚醛泡沫保温材料，由以下重量份的原料制成：纳米刚性粒子包覆柔性纤维的制备方法为：将聚乙烯醇纤维置于离心机中进行分散，在离心搅拌下，依次将水玻璃、纳米碳酸钙喷洒到至聚乙烯醇纤维表面，制得纳米刚性粒子包覆柔性纤维。聚乙烯醇纤维的长度为500-1000μm，直径为10-20μm。聚乙烯醇纤维、水玻璃、纳米碳酸钙的质量比为1：0.4：1.5。玻璃纤维的长度为300-800μm，直径为5-20μm。复合固化剂为冰乙酸、草酸、对甲苯磺酸、水按质量比1：0.5：2：1组成。纤维增强的酚醛泡沫保温材料的制备方法，包括以下步骤：(1)向甲阶酚醛树脂中加入刚性粒子包覆柔性纤维、玻璃纤维、纳米氧化锌，于室温下混合10min后，加入壬基酚聚氧乙烯醚、正戊烷和复合固化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维增强的酚醛泡沫保温材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：/n

【技术特征摘要】
1.一种纤维增强的酚醛泡沫保温材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：





2.根据权利要求1所述的纤维增强的酚醛泡沫保温材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：





3.根据权利要求1或2所述的纤维增强的酚醛泡沫保温材料，其特征在于，所述纳米刚性粒子包覆柔性纤维中的柔性纤维为超高分子量聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维、芳纶纤维、碳纤维中的一种；所述柔性纤维的长度为500-1000μm，直径为10-20μm。


4.根据权利要求1或2所述的纤维增强的酚醛泡沫保温材料，其特征在于，所述纳米刚性粒子包覆柔性纤维中纳米刚性粒子为纳米凹凸捧土、纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米氧化铝中的一种或几种。


5.根据权利要求1或2所述的纤维增强的酚醛泡沫保温材料，其特征在于，所述纳米刚性粒子包覆柔性纤维的制备方法为：将柔性纤维置于离心机中进行分散，在离心搅拌下，依次将胶黏剂、纳米刚性粒子喷洒到至柔性纤维表面，制得纳米刚性粒子包覆柔性纤维；所述胶黏剂为水玻璃或酚醛树脂胶黏剂。


6.根据权利要求5所述的纤维增强的酚醛泡沫保温材料，其特征在于，所述柔性纤维、胶黏剂、纳米刚性粒子的质量比为1：0.4-...

【专利技术属性】
技术研发人员：管智强，
申请(专利权)人：安徽赛驰通讯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34