[发明专利]一种超低吸水率脲醛泡沫材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种超低吸水率脲醛泡沫材料及其制备方法，其特点是：采用简便、易实施的表面处理技术，利用具有低表面能的长链烷基及硅氧烷化合物构建脲醛表面疏水涂层，形成共价键等强相互作用，同时采用无机纳米粒子在其表面形成微纳级粗糙结构，从而构筑脲醛泡沫表面牢固的疏水、憎水结构，大幅降低泡沫吸水率，并赋予其持久疏水性能，获得具有超低吸水率的脲醛泡沫材料。

一.技术领域

本发明涉及一种超低吸水率脲醛泡沫材料及其制备方法，属于高分子材料表面改性技术领域。

二.背景技术

泡沫塑料用途广泛，市场巨大，而普遍使用的聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)及聚氨酯(PU)泡沫等泡沫塑料虽性能优异，但易于燃烧，燃烧过程还可产生熔滴物和剧毒烟雾，极具安全隐患。脲醛(UF)泡沫是以尿素与甲醛经缩聚反应得到的树脂为基体，再经发泡固化而得的一种氨基泡沫，其独特分子结构使得脲醛树脂及其泡沫制品具有优异的本征阻燃特性，无需添加阻燃助剂即可达到难燃级别，与PS、PU等泡沫材料相比，脲醛泡沫具有显著的价格及防火性能优势，在保温隔热、吸声隔音、包装减震、防尘抑爆等领域具有广阔的应用前景。然而，脲醛分子链段所含氨基、亚氨基、羰基、羟甲基等极性基团较多，导致其耐水性差、易吸水，吸水后其制品增重严重，力学性能大幅恶化，隔热吸声性能显著下降，严重阻碍了其实际的生产应用。

目前，大多研究主要通过在脲醛合成体系中添加三聚氰胺、聚乙烯醇、纤维素等改性剂以改善脲醛树脂耐水性，如CN201710641554.3采用负载铝离子的细菌纤维素和氧化玉米淀粉乳液改性脲醛树脂，利用改性剂与脲醛树脂间形成的复合网络结构，增强体系交联度，从而改善脲醛树脂的强度及耐水性；CN201410611186.4采用三聚氰胺改性脲醛泡沫，制备了三聚氰胺脲醛树脂，三氮苯杂环的引入封闭了树脂上的一部分亲水基团，提高了树脂的耐水性；CN201410279922.0采用聚乙烯醇改性脲醛树脂，制备了耐水脲醛树脂胶黏剂。然而，有关降低脲醛树脂吸水率、提高其疏水憎水性的研究报道极少，如娄春华等，广东化工，2017，44(341)，10-11，在脲醛树脂合成体系中引入苯酚，使得体系中亲水的羟基(-OH)含量降低，疏水的苯环含量增加，产品的疏水性得以提高，当苯酚添加量为尿素含量的3％时，脲醛树脂的吸水率达最低，为6.985％。活性单体苯酚的加入对脲醛树脂合成反应、发泡固化反应活性影响较大，并对制品最终力学性能及其它物化性能产生不良影响，因此其用量不宜过大，导致其降低树脂吸水率的效果不明显。同时，针对脲醛泡沫，由于其具有多孔结构，使得水分子更易于扩散而进入泡孔内，破坏泡壁结构，因此对降低脲醛泡沫吸水率的改性研究难度更大，目前还尚无相关文献报道。

三.发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种超低吸水率脲醛泡沫材料及其制备方法，其特点是采用简便、易实施的表面处理技术，利用具有低表面能的长链烷基及硅氧烷化合物构建脲醛表面疏水涂层，形成共价键等强相互作用，同时利用无机纳米粒子在其表面形成微纳级粗糙结构，从而构筑脲醛泡沫表面牢固的疏水、憎水结构，大幅降低泡沫吸水率，并赋予其持久疏水性能，获得具有超低吸水率的脲醛泡沫材料。

本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料分数除特殊说明外，均为重量份数。

一种超低吸水率脲醛泡沫材料的起始原料配方组分为：

其中，官能化低表面能化合物为十二烷基胺、十二烷基二胺、十六烷基二甲基叔胺、十八烷基胺、辛二醇、十二醇、十六醇、十八醇、全氟辛胺、全氟庚基胺、全氟辛基乙基醇、1H,1H,11H-全氟-1-十一醇、1,1,2,2-四氢全氟十二醇、双端氨基硅油、单氨基硅油、双端羟基硅油、单端羟基硅油中的一种或多种；

无机纳米粒子为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米碳酸钙、纳米硅酸钙、纳米氧化铝、纳米氧化锌中的一种或多种；