[发明专利]一种微胶囊粉煤灰漂珠增韧增强酚醛泡沫的制备方法

说明书

本发明公开了一种微胶囊粉煤灰漂珠增韧增强酚醛泡沫的制备方法。该方法包括步骤：将硅烷偶联剂处理后的粉煤灰漂珠用聚氨酯预聚物进行包裹得到微胶囊粉煤灰漂珠，再与甲阶酚醛树脂、表面活性剂、发泡剂、催化剂等原料进行发泡反应，得到增韧增强的酚醛泡沫。本发明制备的微胶囊粉煤灰漂珠表面含有较多的异氰酸酯活性基团，在发泡过程中能与基体树脂反应，提高其与酚醛泡沫的相容性，微胶囊粉煤灰漂珠不仅对酚醛泡沫有增强作用，而且聚氨酯预聚物中柔性长链的引入能够改善酚醛泡沫的脆性结构，提高韧性，并最小程度的影响酚醛泡沫优异的燃烧特性。

技术领域

本发明属于发泡材料技术领域，具体涉及一种微胶囊粉煤灰漂珠增韧增强酚醛泡沫的制备方法。

背景技术

酚醛泡沫与其他正被广泛使用的建筑保温材料如聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯泡沫等相比，其耐热性能良好，不易燃烧，发烟量少，火灾安全性能高，且酚醛泡沫的低发烟性与优异的阻燃性能在建筑上作为安全保温材料所具有的重大的利用价值。可见，在建筑行业上酚醛泡沫塑料将作为理想的隔热保温材料而得到更为广泛的应用。但酚醛泡沫的脆性大、强度小、力学性能差，很难满足现场施工的要求和工业发展的需求。

粉煤灰漂珠是电厂废弃的粉煤灰中提取的薄壁的空心玻璃微珠，呈灰白色，壁薄中空，重量轻。主要化学成分为硅、铝的氧化物，为高耐火物质，漂珠壁薄中空，空腔内为半真空，热传导极慢极微。所以漂珠不但质轻，而且保温隔热优异（导热系数常温0.08－0.1），硬度大、强度高。漂珠的增强作用机理类似于玻璃微珠，可提高泡沫材料的强度。中空玻璃微珠在提高聚氨酯泡沫、酚醛泡沫等强度方面已有研究。中国专利CN103087344A以苯酚和甲醛为共聚单体，中空玻璃微珠（加入量5%-25%）为增强材料，制备中空玻璃微珠增强的酚醛泡沫，制备的泡沫压缩强度、弯曲强度、冲击强度得到提高，并且还不会降低酚醛泡沫的抗燃烧性能。但目前粉煤灰漂珠利用率低，在酚醛泡沫塑料的增强方面并没有相关的文献或专利。粉煤灰漂珠属于极性水不溶物质，在有机泡沫中的表面相容性差，过多的填充会导致泡沫材料力学性能下降。

酚醛泡沫的结构中含有刚性的苯环结构，泡沫脆性大，耐冲击性差，目前的增韧改性主要是通过共混添加非反应型的外增韧剂和加入反应型增韧剂。化学增韧由于增韧效果佳而得到重视。中国专利CN101565541A通过将碱性酚醛树脂、异氰酸酯与聚醚多元醇的预聚物进行发泡制备聚氨酯/酚醛泡沫保温材料。制备的复合泡沫中聚氨酯组份大于酚醛泡沫的组份，力学性能优异，但由于酚醛刚性结构的减少，其燃烧性能差，不能保持酚醛泡沫本身优异燃烧的性能。

发明内容

本发明的目的在于解决酚醛泡沫强度小，脆性大的问题，本发明提供一种聚氨酯预聚物包裹的粉煤灰漂珠增韧增强酚醛泡沫的制备方法。利用粉煤灰漂珠对酚醛泡沫进行增强，提高其力学性能；另外，含有柔性长链的聚氨酯预聚物的引入能够对酚醛泡沫进行增韧，降低脆性，并最小程度的影响酚醛泡沫优异的燃烧特性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种微胶囊粉煤灰漂珠增韧增强酚醛泡沫的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步：制备改性粉煤灰漂珠

将干燥的粉煤灰漂珠加入到质量浓度75%-95%的乙醇水溶液中，再加入硅烷偶联剂，搅拌均匀后升温至30-50^oC处理60-90min；其中，硅烷偶联剂用量为粉煤灰漂珠质量1%-2%；

第二步：制备聚氨酯预聚物

在甲苯二异氰酸酯(TDI)和四氢呋喃的溶液中加入聚乙二醇(PEG)的四氢呋喃溶液，升温至60-80^oC下搅拌6-8h，并在减压条件下除去溶剂得到聚氨酯预聚物；其中，甲苯二异氰酸酯与聚乙二醇的摩尔比为3-5：1；

第三步：制备微胶囊粉煤灰漂珠