[发明专利]一种NCC和石墨烯共同增强密胺泡沫的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种增强柔性密胺泡沫的制备方法，尤其是涉及一种NCC（纳米纤维素晶体）和石墨烯共同增强密胺泡沫的制备方法，属于发泡材料领域。

背景技术

密胺泡沫又称三聚氰胺甲醛泡沫，是一种以密胺树脂为主要原料，经发泡制备而成的新型阻燃多孔泡沫材料。密胺泡沫密度低，具有三维开孔结构且开孔率高于85%，吸水性好，单位体积下可吸收60~150倍质量的水，阻燃性好，隔热性优良，吸音性好，原料来源广泛，价格低廉、可加工性好等，因此在建筑降噪保温、交通、军事、电子、日化清洁等各个领域都具有重要的意义。尽管，密胺泡沫已广泛应用于日常清洁、建筑吸声、车体保温等领域，但由于其强度较低、脆性较大、韧性不足、掉粉率高、压缩强度低等缺点，使其应用受到限制。

申请号为201410611034.4的中国专利提供了一种高柔韧性的改性三聚氰胺甲醛树脂，由三聚氰胺、甲醛、异氰脲酸酯、脂肪酸酰胺、聚乙二醇、烷基酚聚氧乙烯醚、氢氧化钠、酒精和水按照一定比例混合后合成出用于发泡的三聚氰胺树脂。该发明通过调控树脂成分，控制树脂的共缩聚反应改变树脂结构，降低树脂交联密度，从而增强泡沫强度、降低韧性和脆性，使其富有弹性并增加其稳定性。同时，通过改性实现了延长三聚氰胺甲醛树脂的聚合时间和储存周期。

专利号为201410611034.4的中国专利提供了一种本征阻燃改性三聚氰胺甲醛泡沫及其制备方法和应用，使用聚乙烯醇和KH550改性三聚氰胺甲醛树脂，利用聚乙烯醇的柔性链段和硅烷偶联剂KH550的含活性氨基及粘结性的特点，使其参与三聚氰胺甲醛的反应中，从而将柔性的PVA和KH550链嵌入至三聚氰胺甲醛的刚性基团之间来解决泡沫容易脆裂粉化，韧性差的问题。该发明所制备的三聚氰胺甲醛泡沫，具有柔韧性好、压缩强度高、氧指数大于34％，回弹率高等优点。

申请号为201610892337.7的中国专利提供了一种纳米结晶纤维素改性增强的硬质密胺泡沫及其制备方法，使用纳米结晶纤维素与多聚甲醛反应制得高浓度纳米结晶纤维素甲醛预混溶液后再与三聚氰胺反应，制得纳米结晶纤维素改性的可发性密胺树脂，经添加表面活性剂、固化剂、发泡剂等发泡后得到纳米结晶纤维素改性增强的硬质密胺泡沫。该发明所得的硬质密胺泡沫具有压缩强度高，泡孔均匀，阻燃性能和热稳定性好，制备方法简便，容易实施等优点。

上述发明给出了一些用于密胺泡沫改性的思路，通过增加增强相颗粒来改性密胺泡沫的性能，如压缩强度、粉化率、阻燃性能等，具有一定的增强效果。但是，对于采用双相增强颗粒复合增强的密胺泡沫并在此基础上改善密胺泡沫的憎水性、隔热性、阻燃性能尚未提及，因此基于上述需求，提出了本发明中的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术的不足，提供一种NCC和石墨烯共同增强密胺泡沫的制备方法，通过将NCC微晶和石墨烯加入到密胺泡沫骨架中作为颗粒增强相和气泡形核中心，在提高发泡效率同时，提高了泡沫骨架的强度，达到了密胺泡沫增强的目的。由于石墨烯具有热辐射特性，可以降低密胺泡沫的导热系数以提高其隔热能力。同时，石墨烯的加入也提高了密胺泡沫的憎水性能。

为实现本发明的目的采用的技术方案是：

一种NCC和石墨烯共同增强密胺泡沫的制备方法，其特征在于所述的制备方法包括以下顺序的步骤：

（1）将石墨烯粉末分散在水中形成石墨烯水溶液；

（2）将NCC微晶分散在水中形成和NCC水溶液；

（3）将步骤（1）中的石墨烯水溶液与多聚甲醛加入到反应釜中，并控制反应釜温度在80~110℃，超声震荡10~30min，使石墨烯在溶液中分散均匀得到含石墨烯的多聚甲醛溶液，其中多聚甲醛的浓度为50~60%；

（4）向步骤（3）中制得的混合溶液中加入三聚氰胺，并将釜温控制在50~85℃，调节溶液pH为8~9，以200~600rpm转速进行机械搅拌恒温反应1.5~3h，并实时测量反应釜内混合液粘度，至粘度为800~1000mPa•s时，使用冰水浴冷却反应釜停止反应，其中三聚氰胺与多聚甲醛的比例为1:1.8~2.8；

（5）将步骤（2）制得的NCC水溶液加入步骤（4）中制得的混合溶液，并在1500~3000rpm转速下进行机械混合，使NCC分散均匀；

（6）调节步骤（5）制得的混合溶液pH为8~9，并将釜温调节到60~90℃，以1500~3000rpm转速搅拌恒温反应至溶液粘度为1200~1400mPa•s，制得改性三聚氰胺树脂；