[发明专利]一种有机无机复合阻燃高分子泡沫材料及其制备方法

说明书

㈠技术领域：本发明涉及一种用于建筑保温隔热的高分子泡沫材料，尤其是一种有机无机复合阻燃高分子泡沫材料及其制备方法。

㈡背景技术：酚醛树脂是以酚和醛缩聚而成的树脂的统称，作为三大合成热固性树脂之一，是最早开发出并实现工业化生产的合成树脂品种。由于原料易得，设备和工艺简单，已广泛的应用到制备涂料，胶黏剂，工程塑料和泡沫材料等领域。酚醛泡沫与聚苯乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫和聚氨酯泡沫相比，具有尺寸稳定性好、耐化学腐蚀、耐热性好以及难燃、自熄和低烟雾等特点，近几年发展较快。然而，普通酚醛泡沫物理机械性能不佳，脆性大、易粉化起尘，难以满足建筑保温隔热领域的高水平要求。

泡沫材料的绝热性能通常会衰减，其热导率会随时间发生变化，这是由于气泡内的气体向体系外扩散导致的，发泡剂透过气泡膜慢慢与大气中的空气进行置换所产生的现象。人们已知的具有独立空状结构的树脂发泡体，具有经时稳定性的良好绝热性能。然而，普通酚醛泡沫与一般的聚苯乙烯泡沫和聚氨酯泡沫相比，通常独立泡孔率低，绝热性能衰减较大。为了使得发泡体中的气泡具有细微且独立气泡结构，有人提出了使用混合稳泡剂，有报道使用蓖麻油环氧乙烷加成物（例如参照特开昭61-268733号公报及特开昭63-39933号公报）。

近些年应用于建筑保温领域的高分子泡沫保温材料主要是聚苯乙烯和聚氨酯等泡沫材料。这些泡沫易燃烧并且高温下容易产生有毒气体。另外，这些泡沫材料特别是聚苯乙烯泡沫，与墙体材料的粘结性能较差，限制了在超高层建筑和风速较大地区的应用。 

作为用于建筑保温隔热领域的高分子泡沫材料除了需要良好的保温隔热和物理机械性能外，必须具备难燃、低烟雾特性。同时，这种泡沫材料需要与墙体等基体材料有优异的粘结性。但到目前为止，集合上述各种特征的高分子保温泡沫材料几乎未见报道。

㈢发明内容：本发明的目的就是提供一种有机无机复合阻燃高分子

泡沫材料及其制备方法，该泡沫材料是一种纳米和亚微米级二氧化硅复合的改性酚醛泡沫材料，具有难燃、自熄、低烟雾、耐火焰穿透和遇火无洒落物等优异防火性能，耐化学腐蚀和耐热性好，绝热性能和稳定性突出，强度优异、有良好韧性，与墙体等材料有优异的粘结性；同时制备方法环保、设备简单，易于工业化生产。

本发明的泡沫材料是由纳米和亚微米级二氧化硅复合改性的酚醛树脂泡沫，其技术方案是将可发性改性酚醛树脂及多异氰酸酯预聚物混合后注入模具，在25-70℃下发泡即得；其中可发性改性酚醛树脂与多异氰酸酯预聚物的质量份比为4-1：1；

所述的可发性改性酚醛树脂由高固体含量及低粘度的改性酚醛树脂、稳泡剂、发泡剂、增塑剂和填料混合后，搅拌均匀制得；其中各组分的用量以重量份计分别为：

高固体含量及低粘度的改性酚醛树脂  50

稳泡剂     1-3

发泡剂     1-6

增塑剂     5-10

填料       10-25

上述使用的高固体含量及低粘度的改性酚醛树脂又由苯酚、固态多聚甲醛、催化剂于常压及60-100℃下，反应1-5小时，再加入无机改性剂继续反应1-3小时制得；其中各组分的用量以重量份计分别为：

苯酚                        94

固态多聚甲醛                40－100

催化剂                      0.5－2.5

无机改性剂                  1－30

所使用的无机改性剂选用固体水玻璃、无水偏硅酸钠、五水偏硅酸钠粉末、九水偏硅酸钠粉末或者模数在2.4-3.4之间的钠水玻璃、模数在2.35-2.5中的钾水玻璃中的一种或者几种。

所制得的高固体含量及低粘度的改性酚醛树脂为纳米和亚微米级二氧化硅复合的改性酚醛树脂，其固含量为82-85%，粘度低于3000Mpa·s[25℃]；其中纳米二氧化硅的粒径分布在10-100nm，亚微米级二氧化硅粒径分布在0.1-1μm；

所述多异氰酸酯预聚物由聚醚多元醇、异氰酸酯及发泡剂在60-80℃下反应30-90min制得；各组分的用量以重量份计分别为：

异氰酸酯          100

聚醚多元醇        150－180

发泡剂            5-20

制备可发性改性酚醛树脂使用的稳泡剂为吐温-80、吐温-60，道康宁硅油DC-193、硅油H-330、蓖麻油聚氧乙烯醚中的一种或者几种。