一种高强阻燃酚醛树脂复合材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于建筑材料技术领域，本发明专利技术提供了一种高强阻燃酚醛树脂复合材料及其制备方法与应用。本发明专利技术中，由于生物质材料为生物质原料经热处理或炭化得到，生物质原料富含天然纤维材料，具有优异的比强度和比模量特性；且热处理或炭化能够有效去除生物质原料表面蜡质层以及纤维中的水分和小分子物质，使生物质纤维与酚醛树脂的结合更牢固，进而生物质材料的加入提高了复合材料的抗压强度。中性硅溶胶阻燃剂的添加，可以在不影响酚醛树脂复合材料机械性能的基础上起到良好的阻燃效果。实施例的数据表明，本发明专利技术提供的高强阻燃酚醛树脂复合材料的密度为105～126kg

【技术实现步骤摘要】
一种高强阻燃酚醛树脂复合材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及建筑材料
，尤其涉及一种高强阻燃酚醛树脂复合材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]酚醛泡沫被看作是一种新型的建筑保温材料。它与传统的保温材料(如聚氨酯)相比，具有更好的耐热耐高温性和优异的阻燃性能，受冷收缩性小，尺寸稳定性好；酚醛泡沫在200℃下不燃、不熔、不收缩、无滴落、无浓烟、无有毒有害气体，且在高温火焰的喷射下，酚醛泡沫表面会生成碳化层从而有效的阻止其进一步燃烧。另一方面，酚醛泡沫质轻、环保、节能。其综合性能优于各种传统的保温材料，因此填补了新型保温材料的空白。但传统的酚醛树脂泡沫材料也存在一定的缺点，如机械强度低、脆性大、易粉化，其阻燃性能仅可以达到B1级，尚未报道有阻燃性能A级的酚醛泡沫。
[0003]为克服酚醛树脂泡沫材料脆性大、易粉化掉渣的缺点，常常添加增韧剂对其进行改性。添加增韧剂使酚醛树脂泡沫材料脆性和粉化掉渣现象得到一定程度改善，但会使酚醛树脂的耐热性和阻燃性能有所下降，又需要添加阻燃剂提高其阻燃性能。因此，广大学者对酚醛树脂泡沫保温材料增韧阻燃改性研究的较多，而对酚醛树脂泡沫材料机械强度的研究却鲜有报道。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种高强阻燃酚醛树脂复合材料及其制备方法与应用，本专利技术提供的高强阻燃酚醛树脂复合材料兼具优异的机械强度和阻燃性。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种高强阻燃酚醛树脂复合材料，包括以下重量份数的组分：
[0007]酚醛树脂100份，表面活性剂2～8份，增韧剂5～10份，稳泡剂3～8份；无机填料5～10份，中性硅溶胶5～15份，生物质材料15～40份，发泡剂6～10份，固化剂6～10份；
[0008]所述酚醛树脂的固含量为75～90％、25℃粘度为3000～6000mPa
·
s；
[0009]所述生物质材料由生物质原料经热处理或炭化得到；所述生物质原料包括木屑、秸秆或制浆造纸剩余物。
[0010]优选地，所述表面活性剂为非离子表面活性剂。
[0011]优选地，所述增韧剂包括聚乙二醇、邻苯二甲酸二辛酯、聚氨酯低聚物和磷酸三甲苯酯中的一种或几种。
[0012]优选地，所述稳泡剂包括二甲基硅油。
[0013]优选地，所述无机填料包括三氧化二锑、硼酸锌、石英砂、硼酸和高岭土中的一种或几种；所述无机填料的粒径为16～500目。
[0014]优选地，所述热处理的温度为180～220℃，时间为1～2h，所述热处理的气氛为空气；所述炭化的温度为500～600℃，时间为1～2h，所述炭化的气氛为氮气。
[0015]优选地，所述发泡剂包括正戊烷、正己烷和石油醚中的一种或几种。
[0016]优选地，所述固化剂包括硫酸、盐酸、对甲苯磺酸和NL固化剂中的一种或几种。
[0017]本专利技术还提供了上述技术方案所述的高强阻燃酚醛树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0018]将酚醛树脂、表面活性剂、增韧剂、稳泡剂、无机填料、中性硅溶胶和生物质材料混合，得到初混料；
[0019]将所述初混料依次和发泡剂、固化剂混合，进行发泡固化，得到所述高强阻燃酚醛树脂复合材料。
[0020]本专利技术还提供了上述技术方案所述的高强阻燃酚醛树脂复合材料或上述技术方案所述的制备方法得到的高强阻燃酚醛树脂复合材料作为建筑保温材料的应用。
[0021]本专利技术提供了一种高强阻燃酚醛树脂复合材料，包括以下重量份数的组分：酚醛树脂100份，表面活性剂2～8份，增韧剂5～10份，稳泡剂3～8份；无机填料5～10份，中性硅溶胶5～15份，生物质材料15～40份，发泡剂6～10份，固化剂6～10份；所述酚醛树脂的固含量为75～90％、25℃粘度为3000～6000mPa
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s；所述生物质材料由生物质原料经热处理或炭化得到。
[0022]本专利技术中，生物质材料的使用能够减少生物质原料不合理利用对环境的污染和资源浪费，为生物质原料提供了一条高附加值途径，同时减少了酚醛树脂复合材料中增韧剂的使用，降低了复合材料的合成成本。另外，由于生物质材料由生物质原料经热处理或炭化得到，生物质原料秸秆、木屑或制浆造纸剩余物富含天然纤维材料，具有优异的比强度和比模量特性；且热处理或炭化能够有效去除生物质原料表面蜡质层以及纤维中的水分和小分子物质，使生物质纤维与酚醛树脂的结合更牢固，进而生物质材料的加入提高了复合材料的抗压强度；同时，由于生物质材料具有质轻的特点，能够降低酚醛树脂复合材料的密度。中性硅溶胶的加入能够在提高酚醛树脂复合材料机械性能的基础上起到良好的阻燃效果。酚醛树脂的固含量为75～90％、25℃粘度为3000～6000mPa
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s，能够充分发泡，减小酚醛树脂复合材料的密度，并保证酚醛树脂复合材料具有一定的机械性能。
[0023]本专利技术还提供了上述技术方案所述的高强阻燃酚醛树脂复合材料的制备方法，本专利技术提供的制备方法能够使原料充分混合，且能够充分发泡固化，形成高强阻燃酚醛树脂复合材料；且本专利技术提供的制备方法操作简单。
[0024]实施例的数据表明，本专利技术提供的高强阻燃酚醛树脂复合材料的密度为105～126kg
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m
‑3，抗压强度为1.12～2.24MPa，导热系数为0.019～0.032W
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(m
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K)
‑1，防火等级为B1～A2。
具体实施方式
[0025]本专利技术提供了一种高强阻燃酚醛树脂复合材料，包括以下重量份数的组分：
[0026]酚醛树脂100份，表面活性剂2～8份，增韧剂5～10份，稳泡剂3～8份；无机填料5～10份，中性硅溶胶5～15份，生物质材料15～40份，发泡剂6～10份，固化剂6～10份。
[0027]在本专利技术中，如无特殊说明，本专利技术所用原料均优选为市售产品。
[0028]本专利技术提供的高强阻燃酚醛树脂复合材料包括重量份数为100份的酚醛树脂，所述酚醛树脂的固含量为75～90％，优选为80～85％；所述酚醛树脂的25℃粘度为3000～
6000mPa
·
s，优选为4000～5000mPa
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s。
[0029]在本专利技术的具体实施例中，所述酚醛树脂优选通过以下步骤制备得到：
[0030]将甲醛、苯酚和无机碱混合，进行缩聚反应，得到所述酚醛树脂。
[0031]在本专利技术中，所述甲醛和苯酚的摩尔比优选为(1.5～2.5)：1，进一步优选为1.6：1；所述无机碱的摩尔量优选为苯酚摩尔量的5％。在本专利技术中，所述无机碱优选包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化镁、氨水中的一种或多种，进一步优选为氢氧化钠；在本专利技术的具体实施例中，当所述无机碱优选为氢氧化钠时，所述氢氧化钠优选以氢氧化钠水溶液的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强阻燃酚醛树脂复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：酚醛树脂100份，表面活性剂2～8份，增韧剂5～10份，稳泡剂3～8份；无机填料5～10份，中性硅溶胶5～15份，生物质材料15～40份，发泡剂6～10份，固化剂6～10份；所述酚醛树脂的固含量为75～90％、25℃粘度为3000～6000mPa
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s；所述生物质材料由生物质原料经热处理或炭化得到；所述生物质原料包括木屑、秸秆或制浆造纸剩余物。2.根据权利要求1所述的高强阻燃酚醛树脂复合材料，其特征在于，所述表面活性剂为非离子表面活性剂。3.根据权利要求1所述的高强阻燃酚醛树脂复合材料，其特征在于，所述增韧剂包括聚乙二醇、邻苯二甲酸二辛酯、聚氨酯低聚物和磷酸三甲苯酯中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的高强阻燃酚醛树脂复合材料，其特征在于，所述稳泡剂包括二甲基硅油。5.根据权利要求1所述的高强阻燃酚醛树脂复合材料，其特征在于，所述无机填料包括三氧化二锑、硼酸锌、石英砂、硼酸和高岭土中的一种或几种...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘振，谢梅竹，肖进彬，马磊，王鹏晓，赵绘婷，
申请(专利权)人：河南省科学院，
类型：发明
国别省市：