[发明专利]一种耐温高强可发性酚醛树脂及其泡沫的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机高分子化合物及其制备领域，更具体地讲是涉及耐温高强可发性酚醛树脂及其泡沫的制备方法。

背景技术

酚醛泡沫是一种新型有机高分子保温材料，不仅具有导热系数小、保温性能好，还具有难燃、热稳定性好、尺寸稳定等多项优点，并且容易加工、成本低廉。它克服了传统有机高分子泡沫塑料易燃、多烟有毒、遇热变形等缺点，并仍保留了保温材料质轻、施工方便等特点，因此，酚醛泡沫被称作是继聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫之后的第三代新型泡沫保温材料。自上世纪90年代以来包括酚醛泡沫在内的酚醛复合材料得到很大发展：先被应用于航天航空、国防军工等领域，然后逐渐转向民用飞机、船舶、车站、油井等防火要求严格的场所；并逐步推向高层建筑、医院、体育设施等。然而，现有酚醛泡沫还存在着脆性大、开孔率高、易掉渣、强度低等关键性技术问题和难点。同时，虽然酚醛泡沫具有较好的保温性能，但其使用温度范围一般为：-190~+160oC。如果使用温度超过了160oC，则会发生开裂、甚至热降解。造成材料破坏，保温效果明显降低，这些问题都阻碍了酚醛泡沫材料的应用发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种耐温高强可发性酚醛树脂及其泡沫的制备方法。该方法可制备出分子量高、游离酚含量低、热分解温度高的酚醛树脂；由这种树脂制备的酚醛泡沫泡孔细腻，闭孔率高，导热系数小，强度高，尺寸稳定性好，并且同时具有较高的使用温度。

本发明采用的技术方案：一种耐温高强可发性酚醛树脂及其泡沫的制备方法，其特征在于：所述耐温高强可发性酚醛树脂是多种酚改性酚醛树脂，是由苯酚、芳基酚、烷基酚与甲醛在碱性催化剂作用下，经缩聚反应制得；所述耐温高强酚醛树脂泡沫由以下质量配比的原料制成：耐温高强可发性酚醛树脂100份，表面活性剂1~6份，发泡剂5~15份，固化剂8~25份。

所述耐温高强可发性酚醛树脂及其泡沫的制备方法，包括以下步骤：

步骤1）制备改性酚醛树脂：将苯酚、芳基酚、烷基酚、甲醛溶液混合，加热至体系均相，加入第一次催化剂，逐渐升温至70～95℃之间，反应1~3小时后加入第二次催化剂，在70～95℃下继续反应0.5～2小时，停止加热，用稀酸将体系pH值调至7后真空脱水，待酚醛树脂凝胶时间达100~200s/150℃时，停止反应，解除真空，制得改性酚醛树脂；其中：

按摩尔数配比计，苯酚:芳基酚:烷基酚＝1:（0.1~0.5）:（0.1~0.5）；

多种酚摩尔数之和:甲醛摩尔数＝1:（1.2～2.0）；

苯酚质量:催化剂总质量＝1:（0.005~0.02）；

第一次与第二次催化剂质量比为1:（0.1~0.5）；

甲醛溶液为质量百分浓度为35～39%的水溶液；

步骤2）制备耐温高强酚醛树脂泡沫：以质量份计，将步骤1）得到的改性酚醛树脂100份，表面活性剂1~6份、发泡剂5~15份和固化剂8~25份混合，高速搅拌后注入模具，60~100oC固化后脱模，得到耐温高强酚醛树脂泡沫。

所述芳基酚为2-苯基苯酚或4-苯基苯酚。

所述烷基酚为2-甲基苯酚，或3-甲基苯酚，或4-甲基苯酚，或2-乙基苯酚， 或3-乙基苯酚，或4-乙基苯酚，或其按任意比例的混合物。

所述催化剂为：氢氧化钠、氢氧化钡、氧化钡、氧化镁中至少一种。

所述表面活性剂为吐温-60、吐温-80、有机硅DC193中的至少一种。

所述发泡剂为正戊烷、异戊烷、正己烷、二氯甲烷中的至少一种。

所述固化剂为盐酸、磷酸、硫酸、对甲苯磺酸、二甲苯磺酸中的至少一种。

本发明耐温高强改性酚醛树脂分子结构式如(Ⅰ)表示：

                                                 

其中：A—代表芳基酚

      B—代表烷基酚

      r,m,n,q —代表不同的聚合度。

  相对于现有技术，本发明为了获得性能优异的酚醛泡沫，采用了三方面的技术，即：（1）将芳基酚引入酚醛树脂结构，由于芳环键能高，使得树脂和泡沫材料的耐热性能和力学强度提高。（2）通过引入烷基酚，改善酚醛树脂的韧性，解决现有泡沫脆性大、易掉渣的问题。（3）分批加入催化剂，有利于控制酚醛树脂的链结构、分子量和粘度。