专利名称：一种常温发泡制备酚醛泡沫保温材料的方法
技术领域：
本发明涉及一种常温发泡制备酚醛泡沫保温材料的方法，旨在不对甲阶酚醛树脂进行改性的情况下，实现0℃以上的常温发泡制备酚醛泡沫保温材料。
背景技术：
酚醛泡沫由于导热系数低(0.018～0.032W/mk)，相比传统的保温材料如矿棉、岩棉、玻璃棉等(0.034～0.043W/mk)，其节能保温性能提高近一倍，与聚氨酯(PU)泡沫相当，优于聚苯乙烯(PS)泡沫，节能保温性能居于所有保温材料之首，同时它又具有PU、PS等有机保温材料所没有的难燃、低烟、低毒等特性，因此九十年代以来酚醛泡沫保温材料得到很大发展。首先它们受到英美等国军方的重视，将其应用于航天航空、国防军工领域，后来又被应用于民用飞机、船舶、车站、油井等防火要求严格的场所，并逐步推向民用建筑、厂房、仓库、医院、学校、展览中心、体育设施、活动房屋等领域。
制备酚醛泡沫保温材料通常使用甲阶酚醛树脂为主要原料，其公知并普遍使用的组份为甲阶酚醛树脂、表面活性剂(如吐温-80)、填料(如氢氧化铝)、发泡剂(如戊烷)、固化剂(各种无机酸或有机酸)。因甲阶酚醛树脂发泡固化需要吸收热量，一般地生产工艺条件控制温度60～100℃、固化时间30～120min，由此需要消耗大量的热能。另一方面由于甲阶酚醛树脂发泡需要加热和较长的固化时间，因此酚醛泡沫保温材料须在工厂中预先用模具浇注发泡成型，这使酚醛泡沫保温材料在有些场合无法使用，如复杂或狭小空间、各种阀门弯头、大型的球罐、房顶等，则无法制模或制模成本太高。在此情况下，人们开始研制适用于现场浇注发泡成型的常温发泡技术。
现有发泡用的甲阶酚醛树脂反应活性差，只能在较高的温度下被活化，发生缩聚交联反应。因此目前人们研究的重点在于对甲阶酚醛树脂进行改性，以增加树脂中羟甲基含量的方法来提高甲阶酚醛树脂的反应活性，从而实现常温发泡。但也由此产生了新的问题①树脂活性的提高，大大降低了贮存稳定性，一般只能存放1～2周。②树脂支化严重，增加了产品的脆性，降低了产品的使用性。③树脂粘度太高，使生产操作困难，并且泡沫孔大小不一，影响美观和导热系数。有人尝试加入氢氧化铝、戊烷、混酸固化剂制取酚醛泡沫保温材料，但是没有达到预期效果，想要获得性能良好的产品，还有待完善。
所以常温发泡制备酚醛泡沫保温材料技术是有待进一步研究和解决的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无需对甲阶酚醛树脂进行改性，即可在0℃以上实现常温发泡的生产技术。其意义①避免了因改性甲阶酚醛树脂而出现的问题；②生产工艺简单、操作方便；③拓展了酚醛泡沫保温材料的使用面；④产品性能优异。
本发明是这样实现的一种常温发泡制备酚醛泡沫保温材料的方法，采用甲阶酚醛树脂为原料加入失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚、氢氧化铝、戊烷和混酸固化剂，其特征在于原料中还添加能与酸反应的助剂和增韧改性剂；甲阶酚醛树脂原料中加入各料的组份配比以100重量份甲阶酚醛树脂计为失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚4～8份，助剂0.1～20份，增韧改性剂0.5～25份，氢氧化铝0～80份，戊烷6～20份，混酸固化剂8～20份。所述的助剂在铝粉、锌粉、氯化铝、氯化铁、粉煤灰或者五氧化二磷中选取一种。所述的增韧改性剂在乙二醇、聚乙二醇、活性聚醚、丁腈橡胶或者聚氯乙烯中选取一种。所述的混酸固化剂是重量份为20份硫酸、25份磷酸、15份对甲苯磺酸和40份水的混合物。
本发明选取了能与混酸固化剂进行缓慢反应并产生较多热量的助剂。实验表明，如直接采用碱作助剂，则酸碱中和，反应速度过快，致使发泡和固化无法同步进行，因此选用合适的助剂是本发明的关键。
本发明通过添加0.10～20％的铝粉、锌粉、氯化铝、氯化铁、粉煤灰、五氧化二磷等与混酸固化剂进行缓慢反应，提供发泡所需热量，实现发泡和固化同步，从而使常温发泡制备酚醛泡沫保温材料成为可能。
同时由于常温发泡的固化程度不够彻底，随着时间的推移，缩聚交联反应仍会缓慢进行，致使其逐渐变脆并出现开裂现象，这是常温发泡所面临的问题。如果在体系中引入带活性基团的大分子，利用其活性基团与酚醛树脂的羟基进行反应，从而起到增韧改性作用，如①聚乙二醇的羟基与酚醛树脂的羟基形成氢键 ②聚乙二醇的羟基与酚醛树脂的羟基脱水反应
③活性聚醚中的-NCO与酚醛树脂的羟基反应 本发明通过添加0.5～25％的增韧改性剂如乙二醇、聚乙二醇、活性聚醚、丁腈橡胶、聚氯乙烯等，克服了常温发泡酚醛泡沫保温材料易开裂的缺陷。
具体实施例方式本发明组份配比以100重量份甲阶酚醛树脂计为失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚(吐温-80) 4～8份，助剂 0.1～20份，增韧改性剂 0.5～25份，氢氧化铝 0～80份，戊烷 6～20份，混酸固化剂 8～20份。
所述的助剂为铝粉、锌粉、氯化铝、氯化铁、粉煤灰或者五氧化二磷等中的一种。
所述的增韧改性剂为乙二醇、聚乙二醇、活性聚醚、丁腈橡胶或者聚氯乙烯等中的一种。
所述的混酸固化剂组成及重量份为20份硫酸与25份磷酸和15份对甲苯磺酸及40份水的混合物。
将上述组份依次加入混合锅，高速搅拌15～60秒，倒入模具中，合上模具，于0℃以上发泡固化0.5～3小时，脱模。根据模具形状，发出相应形状的材料；根据模具厚度，发出相应厚度的材料；根据模具体积大小，加入相应的混合料，发出相应密度的材料。也可将混合料注入复杂或狭小空间中常温发泡，起到填充和保温的作用；或利用喷涂设备将混合料直接均匀地喷涂到需保温的诸如房顶、墙面、大型球罐表面等地方，常温自然发泡形成保温层。
主要性能指标
表观密度(kg/m3) 30～120，导热系数(w/mk) 0.020～0.041，燃烧性能 难燃B1级，烟密度(％) ≤5，氧指数(％) ≥45，压缩强度(Mpa) ≥0.10，尺寸稳定性(％) ≤2，使用温度(℃) -190～+150。
下面用三个实施例对本发明作进一步说明。
实施例1将4500g甲阶酚醛树脂、180g失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚，商品名称吐温-80、40g铝粉、1000g氢氧化铝、200g活性聚醚、540g戊烷和675g混酸固化剂依次加入混合锅，高速搅拌15秒，快速并均等份倒入100付0.06m3的板模或管模中，合上模具，于0℃下常温发泡固化3小时，脱模，得密度为100kg/m3左右的酚醛泡沫保温材料。
实施例2将20kg甲阶酚醛树脂、1kg吐温-80、4kg粉煤灰、2kg丁腈橡胶、2.5kg戊烷和2.5kg混酸固化剂依次加入混合锅，高速搅拌40秒，倒入1.5m3的开口箱中，于10℃下常温自然发泡固化4小时，得密度为30kg/m3左右的酚醛泡沫保温材料，根据需要切割成各种规格形状的材料。
实施例3将10kg甲阶酚醛树脂、0.8kg吐温-80、0.5kg氯化铁、5kg氢氧化铝、1.5kg聚乙二醇、2kg戊烷和2kg混酸固化剂依次加入混合锅，高速搅拌60秒，用喷涂设备将混合料直接均匀地喷涂到70m2房顶上，于20℃下常温自然发泡固化，形成3～5cm厚的保温层。
权利要求
1.一种常温发泡制备酚醛泡沫保温材料的方法，采用甲阶酚醛树脂为原料加入失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚、氢氧化铝、戊烷和混酸固化剂，其特征在于原料中还添加能与酸反应的助剂和增韧改性剂；甲阶酚醛树脂原料中加入各料的组份配比以100重量份甲阶酚醛树脂计为失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚4～8份，助剂 0.1～20份，增韧改性剂0.5～25份，氢氧化铝 0～80份，戊烷 6～20份，混酸固化剂8～20份。
2.根据权利要求1所述的一种常温发泡制备酚醛泡沫保温材料的方法，其特征在于所述的助剂在铝粉、锌粉、氯化铝、氯化铁、粉煤灰或者五氧化二磷中选取一种。
3.根据权利要求1所述的一种常温发泡制备酚醛泡沫保温材料的方法，其特征在于所述的增韧改性剂在乙二醇、聚乙二醇、活性聚醚、丁腈橡胶或者聚氯乙烯中选取一种。
4.根据权利要求1所述的一种常温发泡制备酚醛泡沫保温材料的方法，其特征在于所述的混酸固化剂是重量份为20份硫酸`、25份磷酸、15份对甲苯磺酸和40份水的混合物。
全文摘要
本发明为一种常温发泡制备酚醛泡沫保温材料的方法，采用甲阶酚醛树脂为原料加入失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚、氢氧化铝、戊烷和混酸固化剂，其特征在于原料中还添加能与酸反应的助剂和增韧改性剂；甲阶酚醛树脂原料中加入各料的组份配比以100重量份甲阶酚醛树脂计为失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚4～8份，助剂0.1～20份，增韧改性剂0.5～25份，氢氧化铝0～80份，戊烷6～20份，混酸固化剂8～20份。本发明实现了0℃以上常温发泡制备酚醛泡沫保温材料。本发明方法制备的酚醛泡沫保温材料，不仅性能优异，而且节约了能源，更可应用于现场施工，有着十分广泛的应用前景。
文档编号C08K5/10GK1834152SQ20061002490
公开日2006年9月20日 申请日期2006年3月21日 优先权日2006年3月21日
发明者黄剑清, 王琪生 申请人:上海胜星树脂涂料有限公司