一种氰酸酯基树脂改性的酚醛树脂泡沫制备方法

摘要

一种氰酸酯基树脂改性的酚醛树脂泡沫制备方法，涉及一种树脂泡沫制备方法，由下述部分组成：酚类化合物、醛类化合物、改性剂、催化剂、表面活性剂和发泡剂。它是由氰酸酯基热塑性酚醛树脂作为改性剂在可发性酚醛树脂在发泡过程中添加，因此耐热性能优良，吸水率低，自身具有内增韧效果，含水率低，有利于提高闭孔率，且具有优异的力学性能，经过改性的酚醛树脂泡沫具有导热系数低、耐热性好、闭孔率高、尺寸稳定性好及力学性能优良等特点。可广泛应用于建筑绝热、保温、防火内外墙板、中央空调风管保温材料以及航空航天等领域。

说明书

技术领域

本发明涉及一种树脂泡沫制备方法，特别是涉及一种氰酸酯基树脂改性的酚醛树脂泡沫制备方法。

背景技术

酚醛泡沫塑料是一种新型难燃、防火低烟保温材料，它是由酚醛树脂加入阻燃剂、抑烟剂、发泡剂、固化剂及其它助剂制成的闭孔硬质泡沫塑料。它最突出的特点是难燃、低烟、抗高温歧变。酚醛泡沫原料来源丰富，价格低廉，而且生产加工简单，产品用途广泛。但酚醛泡沫韧性较差、泡体的开孔率较高，这些缺点限制了它的应用。

氰酸酯基酚醛树脂是以线型酚醛树脂为骨架，酚羟基被氰酸酯官能团所替代而形成的酚醛树脂衍生物，在热和催化剂作用下发生三环化反应，生成含有三嗪环的高交联密度网络结构大分子。其固化反应为自固化体系，固化时无挥发性小分子产生、收缩率低。具有优良的耐热性、突出的热和热氧化稳定性，而且具有良好的力学性能。

中国专利CN 105601856A公开了一种异氰酸酯改性酚醛树脂泡沫的制备方法，该发明在酚醛树脂发泡过程中引入了异氰酸酯，通过酚醛树脂与异氰酸酯发生化学反应生成一种阻燃结构，与传统酚醛树脂泡沫相比，阻燃性能大大提高。但该发明工艺难度较高，反应难控制，且制备得到的产品强度较低。中国专利CN 103724931A公开了一种氰酸酯基酚醛树脂与双马炔丙基酚醛树脂复合材料，该发明是将酚醛型氰酸酯与双马炔丙基酚醛树脂在一定温度下搅拌均匀，得到树脂预浸料，再将其涂覆与石英纤维布上，进行固化，所得的酚醛树脂材料闭孔率高、在高温下依然可以拥有较好的力学性能。中国专利CN 104327451A公开了一种芳烃聚酯多元醇作为增韧剂改性酚醛泡沫及其制备方法，该发明在酚醛树脂发泡过程中加入了芳烃聚酯多元醇作为内增韧剂改性酚醛树脂，酚醛泡沫韧性有明显的改善，综合力学性能良好，发泡速率易控制，但导热系数较高，限制了其应用范围，目前所涉及的专利领域中还没有对氰酸酯基酚醛树脂改性酚醛泡沫进行探究，基于氰酸酯基酚醛树脂的各种优越性能，本发明涉及一种氰酸酯基酚醛树脂改性的可发性酚醛树脂泡沫及制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氰酸酯基树脂改性的酚醛树脂泡沫制备方法，本发明通过混杂固化的方法，在传统酚醛树脂发泡过程中加入氰酸酯基酚醛树脂作为改性剂，得到一种酚醛树脂泡沫复合材料，改善了传统酚醛树脂开孔率高、韧性差、粉化程度低等特点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种氰酸酯基树脂改性的酚醛树脂泡沫制备方法，由下述方法制备：

（1）可发性酚醛树脂的制备方法：

(1-1)按以下组分及重量份含量备料：苯酚100、多聚甲醛40-60、催化剂A1、PH调节剂，

(1-2)将水浴温度设置在60℃，按配比将融化的苯酚加入到装有温度计和磁力转子的三口烧瓶中，再加入催化剂A（苯酚加入量的1%）搅拌均匀，约5min，使苯酚被活化，再分批量加入多聚甲醛，控制半小时内加完，全部加完后保温半小时使多聚甲醛充分反应；充分反应后逐渐升高温度到90℃，恒温反应约一个半小时，使用PH调节剂调节PH到7-8，将合成好的酚醛树脂冷却24h可得基础可发性酚醛树脂；

（2）氰酸酯基酚醛树脂和可发性酚醛树脂的混合发泡：

(2-1)按以下组分及重量份含量备料：可发性酚醛树脂100、氰酸酯基酚醛树脂10-40、催化剂B4-12、发泡剂5-10、表面活性剂8-10；

(2-2)将可发性酚醛树脂加入表面活性剂、发泡剂快速搅拌均匀，再加氰酸酯基酚醛树脂均匀搅拌20-30秒，后加入催化剂B进行继续搅拌均匀；倒入模具放入70℃烘箱中约十分钟后取出，得到氰酸酯基酚醛树脂改性的酚醛泡沫。

所述的氰酸酯基树脂改性的酚醛树脂泡沫制备方法，所用催化剂A为氢氧化钠。

所述的氰酸酯基树脂改性的酚醛树脂泡沫制备方法，所用PH调节剂为乙酸。

所述的氰酸酯基树脂改性的酚醛树脂泡沫制备方法，所用催化剂B为有机酸类，通常为草酸、己二酸、甲苯磺酸、苯磺酸中的一种，优选为苯磺酸或甲苯磺酸。

所述的氰酸酯基树脂改性的酚醛树脂泡沫制备方法，所用发泡剂为正戊烷或异戊烷中的一种或几种。

所述的氰酸酯基树脂改性的酚醛树脂泡沫制备方法，所用表面活性剂为非离子型表面活性剂，优选为吐温-80或司盘的一种。

所述的氰酸酯基树脂改性的酚醛树脂泡沫制备方法，所用氰酸酯基酚醛树脂为市售型号PT-15或PT-30中的一种。

本发明的优点与效果是：

本发明由氰酸酯基热塑性酚醛树脂作为改性剂在可发性酚醛树脂在发泡过程中添加，因此耐热性能优良，吸水率低，自身具有内增韧效果，含水率低，有利于提高闭孔率，且具有优异的力学性能，经过改性的酚醛树脂泡沫具有导热系数低、耐热性好、闭孔率高、尺寸稳定性好及力学性能优良等特点。可广泛应用于建筑绝热、保温、防火内外墙板、中央空调风管保温材料以及航空航天等领域。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

下面结合具体实施实例对本发明做进一步的描述，并非对保护范围的限制。同时下述实施实例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施例1

本发明为一种氰酸酯基树脂改性的酚醛树脂泡沫及制备方法，包括以下步骤：

（1）将水浴温度设置在60℃左右，将100份苯酚加入到装有温度计和磁力转子的三口烧瓶中，再加入1份氢氧化钠搅拌均匀，约5min，使苯酚被活化，再分批量加入40份多聚甲醛，控制半小时内加完，全部加完后保温半小时使多聚甲醛充分反应。充分反应后逐渐升高温度到90℃，恒温反应约一个半小时，使用乙酸调节PH到7-8，将合成好的酚醛树脂冷却24h可得基础可发性酚醛树脂。

（2）向100份上述得到的可发性酚醛树脂中加入司盘10份、正戊烷8份快速搅拌均匀，再加入20份氰酸酯基酚醛树脂均匀搅拌20-30秒，后加入8份苯磺酸进行继续搅拌均匀。倒入模具放入70℃烘箱中约十分钟后取出，得到氰酸酯基酚醛树脂改性的酚醛泡沫。

实施例2

本发明为一种氰酸酯基树脂改性的酚醛树脂泡沫及制备方法，包括以下步骤：

（1）将水浴温度设置在60℃左右，将100份苯酚加入到装有温度计和磁力转子的三口烧瓶中，再加入1份氢氧化钠搅拌均匀，约5min，使苯酚被活化，再分批量加入50份多聚甲醛，控制半小时内加完，全部加完后保温半小时使多聚甲醛充分反应。充分反应后逐渐升高温度到90℃，恒温反应约一个半小时，使用乙酸调节PH到7-8，将合成好的酚醛树脂冷却24h可得基础可发性酚醛树脂。

（2）向100份上述得到的可发性酚醛树脂中加入吐温-80 8份、正戊烷10份快速搅拌均匀，再加入30份氰酸酯基酚醛树脂均匀搅拌40-50秒，后加入10份甲苯磺酸进行继续搅拌均匀。倒入模具放入70℃烘箱中约十分钟后取出，得到氰酸酯基酚醛树脂改性的酚醛泡沫。

实施例3

本发明为一种氰酸酯基树脂改性的酚醛树脂泡沫及制备方法，包括以下步骤：

（1）将水浴温度设置在60℃左右，将100份苯酚加入到装有温度计和磁力转子的三口烧瓶中，再加入1份氢氧化钠搅拌均匀，约5min，使苯酚被活化，再分批量加入45份多聚甲醛，控制半小时内加完，全部加完后保温半小时使多聚甲醛充分反应。充分反应后逐渐升高温度到90℃，恒温反应约一个半小时，使用乙酸调节PH到7-8，将合成好的酚醛树脂冷却24h可得基础可发性酚醛树脂。

（2）向100份上述得到的可发性酚醛树脂中加入吐温-80 10份、正戊烷88份快速搅拌均匀，再加入40份氰酸酯基酚醛树脂均匀搅拌20-30秒，后加入10份苯磺酸进行继续搅拌均匀。倒入模具放入70℃烘箱中约十分钟后取出，得到氰酸酯基酚醛树脂改性的酚醛泡沫。

实施例4

本发明为一种氰酸酯基树脂改性的酚醛树脂泡沫及制备方法，包括以下步骤：

（1）将水浴温度设置在60℃左右，将100份苯酚加入到装有温度计和磁力转子的三口烧瓶中，再加入1份氢氧化钠搅拌均匀，约5min，使苯酚被活化，再分批量加入55份多聚甲醛，控制半小时内加完，全部加完后保温半小时使多聚甲醛充分反应。充分反应后逐渐升高温度到90℃，恒温反应约一个半小时，使用乙酸调节PH到7-8，将合成好的酚醛树脂冷却24h可得基础可发性酚醛树脂。

（2）向100份可发性酚醛树脂中加入吐温-80 10份、异戊烷8份快速搅拌均匀，再加入40份氰酸酯基酚醛树脂均匀搅拌20-30秒，后加入30份甲苯磺酸进行继续搅拌均匀。倒入模具放入70℃烘箱中约十分钟后取出，得到氰酸酯基酚醛树脂改性的酚醛泡沫。

下表是各实施例与传统酚醛泡沫的性能比较：

本发明所生产的酚醛树脂泡沫，在传统的酚醛树脂发泡过程中进行改进，制备了氰酸酯基酚醛树脂改性的酚醛树脂泡沫，由于氰酸酯基酚醛树脂自身吸水率低，本身具有内增塑作用，另一方面含水率低，有利于提高闭孔率，氰酸酯基酚醛树脂的加入使体系耐热性良好，经实验整个体系相容性良好，易于工业化，应用十分广泛，整个工艺过程无有毒溶剂释放，是一种无毒无污染的环境友好型材料。