[发明专利]聚异氰脲酸酯改性酚醛泡沫塑料的制备及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚异氰脲酸酯改性酚醛泡沫塑料、其制备体系、制备方法、及其用作节能保温材料的应用。

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性能。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，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，因而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，酚醛泡沫还存在以下几个主要缺点：

(1)脆性大，开孔率高，强度及导热系数受密度的影响大，产品低密度化比较困难；

(2)发泡过程中使用的固化剂为强酸，有可能腐蚀金属板材；

(3)需要加热发泡，能耗较大；

(4)不适合喷涂成型工艺。

提高酚醛泡沫塑料的韧性是改善酚醛泡沫性能的关键技术。

目前的酚醛泡沫塑料的增韧通常通过以下几种途径实现：

(1)在体系中外加增韧剂比如聚乙烯醇，通过共混的方式达到增韧的目的；

(2)通过甲阶酚醛树脂与增韧剂的化学反应，达到增韧的目的；

(3)用部分带有韧性链的改性苯酚代替苯酚来合成树脂。

比如，北京化工大学材料科学与工程学院采用聚氨酯预聚物中的异氰酸酯基和酚醛树脂中的羟甲基反应来对酚醛泡沫塑料进行改性，当预聚物的质量分数为3％时，改性泡沫的粉化程度仅为未改性的40％，且使泡沫具有一定的弹性，回弹率大于60％(程珏，梁明莉，金关泰，塑料工业，2004，32(1)：7)。

如上所述的增韧改性并未改变酚醛树脂的发泡机理，因此，产品低密度化以及喷涂成型工艺仍然难以实现。

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，本发明人通过改变现有技术酚醛树脂的发泡机理，采用新的酚醛泡沫塑料聚合工艺，开发出适合于喷涂成型工艺的全新分子结构的聚异氰脲酸酯改性酚醛泡沫塑料，实现了产品的低密度化，提高了酚醛泡沫的力学性能比如高压缩强度和高韧性以及尺寸稳定性，降低了导热系数，从而提高了节能保温性能。

为实现上述目的，本发明的目的之一在于提供一种聚异氰脲酸酯改性酚醛泡沫塑料，其具有如下结构式(I)：

其中，n₁为1以上的整数，其下限可以为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10，其上限可以为10000、5000、3000、2000、1000、800、600、400、200、100、50；

n₂为1以上的整数，其下限可以为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10，其上限可以为10000、5000、3000、2000、1000、800、600、400、200、100、50；

并且n₁和n₂可以相等，也可以不相等。

上述结构式(I)中的R₁如下具有结构式(II)：

其中，n₃为0至7的整数，比如为0、1、2、3、4、5、6或7；

结构式(II)中的R₂基团表示与R₂相连接的部位，并不意味着R₁中包含有R₂基团。

上述结构式(I)中的R₂如下具有结构式(III)或者(IV)：

或者：

其中：n₄、n₇、n₉、n₁₁、n₁₄、n₁₆为0或1，并且n₄、n₇、n₉、n₁₁、n₁₄、n₁₆可以相等，也可以不相等；