[发明专利]一种高强度耐温开孔酚醛树脂泡沫及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于酚醛树脂泡沫及其制备技术领域，尤其涉及一种高强度耐温开孔酚醛树脂泡沫及其制备方法。

背景技术

开孔泡沫的特点是材料中的泡孔结构是开放的，能形成复杂的通道，让小分子气体或流体通过材料流动。其多以超临界发泡成型，单纯的物理发泡成型还很少。开孔酚醛树脂泡沫是一种开孔结构新型酚醛树脂泡沫塑料。塑料泡体中的泡孔是开着的，气泡间相互连通，泡体中的气相和塑料都是连续相的开孔状泡沫。

现有的酚醛树脂泡沫多以闭孔保温材料为主，闭孔保温酚醛树脂泡沫材料性脆，易掉渣，力学强度不够高，耐温性、吸水性等还不够好。之前有文献报道过高吸水性酚醛泡沫和酚醛花卉泥巴，但对开孔酚醛树脂泡沫及其制备和开孔酚醛树脂化学增强改性的相关报道很少。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种高强度耐温开孔酚醛树脂泡沫。按重量份计，该开孔酚醛树脂泡沫是由以下组分经发泡固化所得：

改性酚醛树脂                  100-160份

表面活性剂                    2-8份

发泡剂                        4-12份

固化剂                        8-15份

所述表面活性剂为非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂复配而成，所述发泡剂为低沸点有机物，其沸点为30-80℃。

本发明的改性酚醛树脂允许选用已知的改性酚醛树脂，所述固化剂也可为制备酚醛树脂泡沫中使用的常规固化剂。

本发明的表面活性剂是由非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂混合而成的复配型表面活性剂，由于非离子型表面活性剂能提高泡沫的闭孔率，阴离子型表面活性剂能提高泡沫的开孔率，但阴离子型表面活性剂与树脂相容性不如非离子型表面活性剂，本发明通过复配型表面活性剂在保证形成开孔情况下，也提高表面活性剂在酚醛树脂中较好的相容性，起到更好的乳化作用。此外，本发明的阴离子和非离子乳化剂复配表面活性剂对制备其他改性的开孔酚醛泡沫同样也可以适用。

本发明采用的发泡剂为低沸点有机发泡剂，因为物理发泡成型的原理是借助溶解在树脂中的发泡剂物理状态的改变，形成大量的气泡，再在一定温度下，发泡剂汽化逸出形成开孔结构；低沸点的有机发泡剂沸点较低，能够在中低温温度下汽化，汽化形成的气体能缓慢地逸出，从而使形成的孔结构较均匀。

优选地，所述改性酚醛树脂，按重量份计，是由以下组分经合成改性所得：苯酚                           94份

环氧树脂                       3.5-30份

20wt％的NaOH水溶液           20-28份

多聚甲醛                        56.85份

本发明通过不同型号的环氧树脂合成改性酚醛树脂，可以在不影响树脂固化和发泡的开孔结构的情况下显著增强酚醛树脂泡沫的力学强度和耐温性能，使其同时兼顾酚醛树脂和环树脂的优异性能，在形成开孔结构的同时，不易掉渣，强度高，耐腐蚀且耐温等，并且开孔结构还具有过滤的作用，也可作为消音材料。

在酚醛树脂的合成改性中，各组分的用量是较为合适的，其中苯酚和多聚甲醛的重量比为1:1.8，适当的酚醛比例，使得改性后的甲阶酚醛树脂粘度适宜，制备的开孔酚醛泡沫的力学强度和相关性能相对优良。 

优选地，所述复配型表面活性剂为非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂以质量比为1:1-3的比例复配而成；所述非离子表面活性剂可为常规的非离子表面活性剂，优选为吐温-80、OP-10、二甲基硅油和DC-193中的至少一种，所述阴离子表面活性剂可为常规的阴离子表面活性剂，优选为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸酸钠和十二烷基硫酸钠中的至少一种。

优选地，所述发泡剂为正戊烷、环戊烷、石油醚中的一种。

优选地，所述固化剂为盐酸、磷酸、对甲苯磺酸中的任意两种。

在固化过程中，强盐酸发泡固化速度太快，本发明采用强酸和中强酸混合而成的复配固化剂，能够调节固化速度使之能与发泡速度相适应，且在合适的固化条件下，发泡的气体能够平缓地逸出，冲出包裹发泡气体的树脂液滴，能使泡沫基体的泡孔之间相互连通，同时由于盐酸用量的减少，减少了发泡过程中对模具的腐蚀，本发明也可以采用单一的酸进行固化，但开孔结构没有复配型固化剂好，因此优选混酸复配固化剂。此外，本发明的混酸复配固化剂对制备其他改性的开孔酚醛泡沫也同样可以适用。