[发明专利]一种增韧阻燃的酚醛树脂、酚醛泡沫材料及其制备方法

说明书

本发明为一种增韧阻燃的酚醛树脂、酚醛泡沫材料及其制备方法。一种增韧阻燃的酚醛树脂的制备方法，包括：将金属卤化物与有机多元醇复配，得低共熔溶剂；在可发性酚醛树脂的合成阶段加入所述的低共熔溶剂进行改性，在碱性催化剂的作用下得到可发性酚醛树脂，即所述的酚醛树脂。本发明还公布了一种增韧阻燃的酚醛泡沫材料及其制备方法。本发明所述的一种增韧阻燃的酚醛树脂、酚醛泡沫材料及其制备方法，采用金属卤化物和多元醇形成的低共熔溶剂为改性剂，对酚醛泡沫材料进行改性，提高了产品的韧性，显著提高了泡沫材料的氧指数，使得酚醛泡沫材料同时从“阻燃”和“增韧”两个方面进行改善。

技术领域

本发明属于高分子化工领域，具体涉及一种增韧阻燃的酚醛树脂、酚醛泡沫材料及其制备方法。

背景技术

我国高层建筑火灾频发，造成巨大的财产损失和人员伤亡。目前，建筑材料的阻燃问题已成为国内外关注的热点。随着我国建筑材料对节能/保温和阻燃性能要求的进一步提高，阻燃外墙保温材料的需求将进一步增长。酚醛树脂类泡沫保温材料恰好兼备阻燃、轻质、安全等优良的特性,是一种物美价廉的自阻燃型泡沫塑料，在燃烧过程中不会发生熔融，亦不会产生流滴，具有高热稳定性、低烟密度和低毒性、低导热系数、以及高耐化学品和溶剂等优点，作为理想的保温隔热结构材料可望广泛应用于建筑工业。酚醛泡沫的难燃程度远远超过当前广泛使用的聚苯乙烯(苯板)、聚氨酯等泡沫材料，25mm厚度的酚醛泡沫平板在1700℃火焰喷射10min，仅表面炭化而未烧穿,且不会散发浓烟和毒气。

尽管酚醛树脂泡沫具有很多优点，但传统泡沫酚醛树脂材料固有的缺点严重制约了其运用，其主要缺陷是脆性大，易粉化，易掉渣。其结构中亚甲基连接的刚性芳环的紧密堆砌，使得树脂基体变脆，因而酚醛泡沫的掉渣现象严重、脆性大、表面易产生应力龟裂等弱点都不利于施工和使用。

往酚醛树脂中添加增韧剂是改善其脆性大等缺点的一般方法，常见的增韧剂包括乙二醇、碳纳米管、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚酰胺、聚丙烯腈、二丁烯-丙烯酞胺共聚物等。但这些常见的增韧剂均为易燃的有机化合物，相比于未添加改性成分的酚醛树脂，增韧后酚醛树脂的耐热、耐火性能均不同程度地下降。可见，增韧和阻燃往往很难兼得，目前尚未有A级酚醛泡沫材料面世。

因此，为进一步提高酚醛树脂材料的耐火性能，一般需要添加阻燃剂。阻燃剂是用以提高材料抗燃性，降低材料被引燃机率及抑制火焰进一步传播的助剂。阻燃剂可分为添加型和反应型两大类，前者是指在聚合和缩聚过程中在高聚物的主链或侧链上引入具有阻燃作用的基团以达到阻燃目的；后者是指在聚合物材料成型过程中，通过物理混合分散到材料内，又分为无机和有机两类，由于有机阻燃剂分解产物毒性大，烟雾大等缺点，正逐步被无机阻燃剂如硼酸锌等所取代。一般阻燃机理包括气相阻燃作用和凝聚相阻燃作用，前者能抑制气相链式反应，且分解产物又可作为惰性物质稀释可燃物的浓度和降温，具有覆盖作用(“毯子效应”)，而后者主要指由材料燃烧残余物形成的保护碳层，作为隔离层和传质屏障，提供了一个阻燃的物理机制，防止聚合物分解时产生的挥发性产物的逸出和继续燃烧。

交联能通过形成链段之间的附加共价键(强于氢键)而使得纤维素结构稳定化，从而促进高聚物热裂解时的成碳性，所以交联在很多情况下降低高聚物的可燃性。因此，提高聚合物的交联密度有助于燃烧起始阶段保护碳层的快速生成，使得凝聚相阻燃机制快速启动，从而有助于提高氧指数。

有鉴于此，本发明提出一种通过提高聚合物的交联密度，同时增韧和阻燃的酚醛树脂、酚醛泡沫材料及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增韧阻燃的酚醛树脂的制备方法，该方法采用以FeCl₃、ZnCl₂为代表的金属卤化物和以乙二醇、丙二醇为代表的多元醇形成的低共熔溶剂对酚醛树脂进行改性，一方面引入柔性的多元醇和引入金属离子促进高度交联而提高韧性，另一方面因高度交联促进快速碳化，实现对酚醛树脂的同时“阻燃”和“增韧”。

为了实现上述目的，所采用的技术方案为：