[发明专利]泡沫复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及聚苯乙烯-酚醛泡沫复合材料以及适于制备该复合材料的颗粒组合物。泡沫复合材料具有尤其但不唯一地适用于隔热和阻燃应用中的有利特性。

背景技术

聚苯乙烯泡沫板或成型件在建筑施工中广泛地用于隔热和隔音。用于制造聚苯乙烯泡沫板或成型件的传统方法如下：

1.由制造商提供以粒径分级的颗粒形式的可膨胀聚苯乙烯。此颗粒聚苯乙烯具有溶解在其中的一定比例的发泡剂，例如戊烷。

2.使颗粒在流化床中暴露在热量下，通常为蒸汽下。当颗粒从流化床底部到达顶部时，它们会发生软化，并且当戊烷从固体溶液中损失时，所释放的气体使得软化的聚苯乙烯颗粒膨胀到它们原始体积的50倍。颗粒变得接近球形，具有极低的密度。在流化床顶部收集膨胀的聚苯乙烯颗粒。在这种初步膨胀过程后，颗粒仍包含少量的戊烷。

3.将干燥颗粒引入其壁上穿透有许多小孔的模具中。然后可以压缩干燥颗粒。将蒸汽引入含有聚苯乙烯颗粒的容器中。聚苯乙烯颗粒发生软化并且残留的戊烷得到释放。在此第二阶段中，注入物的体积膨胀受到模具壁的限制，使得颗粒聚集在一起并使它们熔合以形成膨胀聚苯乙烯泡沫的单一轻质物。

4.如果模具的形式为块，则随后将膨胀聚苯乙烯的块切成板。这些切片可用作隔热壁或面板的芯。

聚苯乙烯泡沫的一个缺点在于它们极易在火焰中燃烧和/或熔化，进而导致结构强度的损失。相比起来，作为一类材料的具有酚醛树脂基质的泡沫(其为酚醛泡沫)因它们极佳的阻燃性和热性能而被知晓，但是，它们的以高脆性和易碎性为代表的不良结构特性对它们在多个应用领域中的商业潜能造成了阻碍。

希望确定解决以上局限性中的一个或多个的新型泡沫产物和组合物。

发明内容

提供一种颗粒组合物，其包含：

(a)可膨胀聚苯乙烯颗粒；

(b)反应性可熔性酚醛树脂；

(c)可膨胀热塑性微球；以及

(d)酸性催化剂。

颗粒组合物具有极佳的操作品质且基本上是可流动的。有利的流动性使得能够在制造操作期间轻松地转移和处理颗粒。此外，虽然可熔性酚醛树脂具有高反应性，但其以潜伏状态存在于颗粒组合物中并可适当地进行活化以引起固化。

反应性可熔性酚醛树脂可以部分固化状态存在于颗粒组合物中。

如本文所用，“部分固化状态”是指可熔性酚醛树脂可以没有经受80℃以上，或70℃以上的温度。而且，可熔性酚醛树脂可以没有经受80℃以上或不超过70℃的温度长达1小时以上。或者，可熔性酚醛树脂可以没有经受80℃以上或不超过70℃的温度长达0.5小时以上。

颗粒组合物可以基本上是干燥的。如此上下文中所用，术语“基本上”意指以组合物和水的总重量计，颗粒组合物包含按重量计小于10％的水，或小于7％的水，或小于5％的水，或小于3％的水，或小于1％的水，或0％的水。颗粒组合物还可无粘性。

反应性可熔性酚醛树脂可基本上不溶于水中。

如本文所公开的颗粒组合物可具有上述公开的特征中的任意一种或任意组合。

颗粒组合物可进一步包含填料，尤其是强化填料。可使用多种填料。可根据最终产物所需的特点使用一种或多种填料。合适的非限制性填料包括颗粒硅土、滑石、高岭土、粘土和二氧化钛、玻璃纤维、纳米复合材料和纳米颗粒。可使用无机化合物，尤其是颗粒无机化合物。以颗粒组合物的总重量计，填料按重量计可以0.5％至60％，或1％至20％，或2％至15％的量存在。

可以通过用一种或多种试剂进行处理来适当地改变颗粒填料的特性，例如以改变填料的表面特性。这种处理可例如降低可溶性填料在液体(特别是水性液体)中的溶解性。对(多种)改性剂的选择将取决于填料的期望特点。优选类别的改性剂包括硅烷。

填料可具有0.1mm至5mm之间或0.5mm至2mm之间的粒径。颗粒填料可以是颗粒硼酸。粒径约1mm的颗粒硼酸是合适的。可以用硅烷处理颗粒硼酸，以得到涂覆硅烷的颗粒硼酸。硅烷用来降低硼酸的水溶解度。

可以通过在酸性催化剂的存在下将可膨胀聚苯乙烯颗粒、可熔性酚醛树脂、热塑性可膨胀微球及任选地填料相结合来制备颗粒组合物。