[发明专利]一种发泡酚醛树脂的制备方法及酚醛树脂泡沫

说明书

技术领域

本发明涉及酚醛树脂的制备，尤其是一种发泡酚醛树脂的制备方法，以及包含该酚醛树脂的酚醛泡沫。

背景技术

酚醛泡沫是由酚醛树脂通过发泡而得到的一种泡沫塑料。与早期占市场主导地位的聚苯乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫等材料相比，在阻燃方面它具有特殊的优良胜能，其重量轻，刚性大，尺寸稳定性好，耐化学腐蚀，耐热性好，难燃，自熄，低烟雾，耐火焰穿透，遇火无洒落物，价格低廉；因此是电器、仪表、建筑、石油化工等行业较为理想的绝缘隔热保温材料，受到人们的广泛重视。目前，酚醛泡沫已成为泡沫塑料中发展最快的品种之一，消费量不断增长，应用范围不断扩大，国内外研究和开发都相当活跃。

然而，由于现有的酚醛泡沫中孔径较大，酚醛泡沫塑料具有脆性大、强度及韧性较差、高开孔率的缺点，在使用过程中易脱落，钻孔裁切时容易掉渣。另外，用于发泡的酚醛树脂中游离单体含量偏大，致使酚醛泡沫体气味大，在加工和应用过程中都会对环境和人体造成一定影响。此外，酚醛泡沫开孔率偏高，易吸水。这些缺点都限制了酚醛泡沫的应用。因此，世界上许多国家都开展了有关可发泡酚醛树脂改性的相关研究。

提高酚醛泡沫韧性的方法一般是采用在酚醛树脂发泡过程中加入增韧组份，各种增韧组份的加入虽然对泡沫的韧性有一定提高，但是却降低了酚醛泡沫的阻燃性等性能。大量增韧组份的加入还会影响泡沫微观结构，使泡沫开孔率、孔径增大，导热系数增大，从而影响到泡沫的隔热性能。

发明内容

本发明针对不足，提出一种发泡酚醛树脂的制备方法，游离单体含量低，凝胶时间短；采用这种酚醛树脂制成的泡沫具有孔径小特点，不需添加增韧改性剂，而酚醛泡沫韧性较好。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种发泡酚醛树脂的制备方法，包括以下步骤：

a、向反应器中加入酚、醛和碱催化剂，三者的摩尔比为1∶1～3∶0.01～0.1；在70～90℃，搅拌5～8小时；

b、步骤a中反应液降温至50～60℃，加酸搅拌至pH值为6.0～8.0；

c、步骤b的反应液减压脱水，至60～70℃下粘度为2500～7000mPa.s。

其中，所述步骤c具体为：将步骤b的反应液在真空度0.080～0.082MPa、60～70℃水浴减压脱水至粘度2500～7000mPa.s时停止脱水，降温至52℃。

与现有技术相比，本发明通过精确控制合成工艺条件，如反应物的比例关系以及反应温度和时间，确保反应充分完成，减少了产品中游离单体；控制产品pH值在6.0～8.0，在保证产品贮存期的同时，控制产品碱性，在同样酸用量情况下保证产品发泡过程中具有快速凝胶的特性，使泡沫体孔径细小。最终制得的酚醛树脂中游离酚为2～3wt％，游离醛为1～2wt％；水含量为5～12wt％；凝胶时间为80～400s；固含量为75～90wt％。因此，这样的酚醛树脂具有快速凝胶的特性，同时由于游离单体少，所以气味小，对环境和人体的影响小。

本发明在对影响酚醛泡沫体泡孔结构及孔径大小的发泡树脂的关键因素进行深入研究后，以原料酚醛树脂的研究作为关注点，确定了可快速凝胶的发泡酚醛树脂的合成工艺，核心是实现了通过调整树脂合成条件控制树脂关键指标，达到精确控制制备不同微观形貌的酚醛泡沫体的目的。

本发明还提供了一种酚醛树脂泡沫，由100重量份如上所述制备方法得到的酚醛树脂、1～6重量份的表面活性剂、1～25重量份的发泡剂和5～25重量份的酸固化剂，混匀发泡制成。

由于使用能快速凝胶的酚醛树脂制作酚醛泡沫，导致这种酚醛泡沫的孔径只有50～60微米，从而泡沫的微观孔结构规则、泡孔细腻致密。由于孔径小，酚醛泡沫的韧性较好，不易掉渣。

具体实施方式

一种发泡酚醛树脂的制备方法，包括以下步骤：

1.在装有机械搅拌、温度计、回流冷凝器的三口瓶中按配比依次加入酚类化合物、甲醛水溶液及碱催化剂，搅拌下水浴加热维持反应在70～90℃内缩合反应，总缩合反应用时约5～8小时；

2.将体系降温至50～60℃，加入酸中和至pH值6.0～8.0；

3.将树脂体系在真空度0.080～0.082MPa、60～70℃水浴减压脱水至粘度2500～7000mPa.s时停止脱水，降温至52℃出料。

优选的，所述酚选自甲酚、二甲苯酚、对烷基苯酚、间苯二酚。所述醛选自甲醛、乙醛。所述碱性催化剂选自氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钡。所述酚、醛和碱催化剂的摩尔比为1∶1.4～2.5∶0.03～0.08。