[发明专利]一种有机-无机复合改性阻燃酚醛泡沫

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机-无机复合改性阻燃酚醛泡沫，主要应用于建筑外墙保温。

背景技术

酚醛树脂是最早工业化的树脂之一。酚醛树脂最早的合成可以追溯到20世纪初，来自比利时的化学家L.H.bankcland在实验室中第一次合成酚醛树脂，并对酚醛树脂的合成机理进行了初步的解析和研究。上世纪50年代，酚醛树脂就已经在西欧、北美、日本地区广泛的使用。酚醛树脂因其良好的绝缘性、隔热性、高强度等优点被广泛的应用于多个行业，主要包括：保温隔热材料、人造板的制造，防火隔热涂料，高耐磨塑料产品等。

近些年，随着我国建筑行业的蓬勃发展，许多城市建筑由于外墙保温材料阻燃等级不达标，导致火灾发生，造成大量人员伤亡。2009年和2011年国家发布的《外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》(公通字[2009146号]和《进一步明确民用建筑外保温材料消防监督管理有关要求的通知》(公消[2011165号])，对建材的阻燃性能提出严格的要求，材料的主要指标氧指数OI指数＜22是易燃材料，22＜OI指数＜27是可燃材料，OI指数＞28是难燃材料，OI指数大于32的是B₁级阻燃保温材料，酚醛泡沫达到B₁级阻燃泡沫材料标准，同时它的价格低廉、合成工艺简单，在建材保温材料方面有不可替代的地位。但是酚醛泡沫中刚性结构的苯环占有大量的比例，苯环大量堆砌连接造成了酚醛泡沫韧性差、粉化率高的缺点限制了酚醛泡沫的发展。

酚醛树脂的改性主要有物理改性和化学改性两种，其中物理改性主要是往树脂中加入各种弹性高、模量高、与树脂相容性好的液体、粉末、纤维材料，来达到增强、增韧的目的，但均对泡沫的阻燃性能有很大影响。化学改性主要分为两大类：一是用各种酚类化合物代替部分苯酚与甲醛发生反应，可以把带有特定性能的酚类化合物接入到酚醛树脂之中，在化学结构上对酚醛树脂进行修饰，但由于酚类化合物中苯环的存在，增韧效果不明显。二是让带有柔性链段的化合物和苯酚、甲醛共聚来合成改性酚醛树脂。梁明莉等人使用聚氨酯预聚体与酚醛泡沫进行化学反应，让聚氨酯的柔性链段接入到酚醛泡沫之中，少量预聚体的加入能大幅度降低泡沫的粉化率，但是这种用聚氨酯改性的泡沫氧指数会急剧下降。2005年Yang.H首先合成一种含磷的高分子量的聚醚化合物，然后使用这种化合物对酚醛泡沫进行改性，在酚醛泡沫中引入含磷的基团提高改性泡沫的氧指数。最终得到的泡沫氧指数有一定程度的回升，达到B₁级阻燃泡沫材料的需求，但这种改性方法成本很高，难以推广应用。

发明内容

本发明公开了一种有机-无机复合改性阻燃酚醛泡沫，通过甲醛、苯酚、有机改性剂在碱性条件下合成改性的热固性酚醛树脂，然后经真空脱水到一定粘度后，加入表面活性剂、发泡剂、固化剂、无机改性剂，搅拌均匀进行发泡。其中有机改性剂是长链的多官能度缩水甘油醚，它能够改善传统酚醛泡沫的脆性，减少泡沫的掉渣率，无机改性剂是尿素插层的纳米蒙脱土，在补强有机改性酚醛泡沫阻燃性的同时，提高泡沫的物理机械性能。通过这种有机-无机复合改性的方法最终得到机械性能优良、掉渣率低、阻燃性能好的酚醛泡沫。

一种有机-无机复合改性阻燃酚醛泡沫，其特征在于：包括脱水后粘度为4000-6000mpa.s的基体树脂100重量份、表面活性剂5重量份、发泡剂5重量份、固化剂10重量份、无机改性剂0-10重量份，经机械搅拌均匀后，倒入模具中，在70℃下发泡3小时；表面活性剂为吐温80；发泡剂为正戊烷；固化剂为磷酸；无机改性剂为尿素插层蒙脱土；

其中基体树脂包括苯酚、甲醛、多官能度缩水甘油醚、碱性催化剂；其中苯酚100重量份、质量百分数为37％的甲醛水溶液：130-170重量份、多官能度缩水甘油醚：3-10重量份、碱性催化剂为30wt％氢氧化钠水溶液：8-15重量份。

多官能度缩水甘油醚为聚乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、1,4-乙二醇二缩水甘油醚、戊二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、丙三醇三缩水甘油醚之一。

无机改性剂为尿素插层蒙脱土，制备方法如下：将尿素烘干后进行粉碎，过筛后得到200目尿素粉末，然后将尿素粉末和蒙脱土粉末均匀混合，尿素加入量为蒙脱土重量份的10-40％，最后将分散均匀的混合物放入90℃烘箱中活化2h，得到尿素插层蒙脱土。

所述酚醛泡沫制备方法如下：