低吸水率无机材料改性酚醛泡沫保温材料及其制备方法
【专利摘要】一种低吸水率无机材料改性酚醛泡沫保温材料及其制备方法，按重量百分比计算，在100份可发性酚醛树脂中，加0.1-50份经表面憎水剂包覆处理过的无机改性剂，1-10份偶联剂，3-15份有机改性剂，2-18份发泡剂，6-20份固化剂，0-5份粉末憎水剂。本发明的制备方法为，将所述质量份的可发性酚醛树脂、经表面憎水处理的无机改性剂、偶联剂、有机改性剂、发泡剂、固化剂、粉末憎水剂混合均匀，在18-90℃发泡，固化，保温2-18h，并在室温放置7-20天，进行熟化得到低吸水率无机材料改性酚醛泡沫材料。本发明的泡沫材料泡孔细腻均匀，闭孔率高，并对轻质无机材料进行憎水剂包覆处理，实现了降低材料吸水率的目的。
【专利说明】 低吸水率无机材料改性酚醛泡沬保温材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种低吸水率无机材料改性酚醛泡沫材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]传统的酚醛泡沫保温材料在使用中存在吸水率高，强度较低等问题，限制了酚醛保温材料在外墙外保温领域的应用。改性酚醛泡沫保温板作为一种比较理想的建筑外墙用保温材料，具有优异的综合性能，物理力学性能好，尺寸稳定。与通常的高分子树脂依靠加入阻燃剂得到的材料有本质的不同，酚醛泡沫板作为一种唯一的BI级有机建筑墙体用保温板具有良好的应用前景。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于，研究一种低吸水率无机材料改性酚醛泡沫保温材料，解决上述现有酚醛泡沫材料性能上存在的不足，提供一种低吸水率、力学性能、保温性能和燃烧性能优异的无机材料改性酹醒泡沫材料。
[0004]为了达到降低材料吸水率的目的，首先，采用高品质发泡质量稳定的发泡剂，使其与有机材料的固化匹配，得到的泡沫材料泡孔细腻均匀，各泡孔之间独立，闭孔率高，有利于降低材料的吸水率。其次对轻质无机材料进行憎水剂包覆处理并在在发泡原料中加入憎水剂，在酚醛泡沫材料中形成防水层，来达到降低材料吸水率的目的。
[0005]本发明一种低吸水率无机材料改性酚醛泡沫材料的技术方案为:
[0006]本发明所提供的低吸水率无机材料改性酚醛泡沫材料由下述原料制成:按照重量百分比计算，在100份可发性酚醛树脂中，加入0.1-50份经表面憎水剂包覆处理过的无机改性剂，1-10份偶联剂，3-15份有机改性剂，2-18份发泡剂，6-20份固化剂，0_5份粉末憎水剂。
[0007]所述的无机改性剂选自下述至少一种:膨胀珍珠岩、玻化微珠、粉煤灰漂珠、硅灰、粉煤灰、硅钙石粉、莫来石粉或轻质碳酸钙粉等轻质无机材料。
[0008]所述的无机材料表面包覆的憎水剂可为有机硅类憎水剂，改性聚乙烯醇憎水剂，石蜡乳液，硅酮树脂，丙烯酸酯，含氟表面活性剂等。
[0009]所述的粉末憎水剂为脂肪酸金属盐或可再分散乳胶粉(硅烷基或硅氧烷基)等。
[0010]所述的无机改性剂的表面憎水处理采用喷涂法、渗透法或拌合法，憎水处理后的无机改性剂需烘干至恒重。
[0011]所述酚醛树脂为可发性酚醛树脂，即甲阶酚醛树脂。粘度范围一般在150?2000mPa.S。酚醛树脂是酚醛泡沫的主体核心材料，硬化后构成泡沫材料的主体结构。
[0012]所述偶联剂可为邻苯二甲酸二丁酯、KH550(硅烷偶联剂)、KH560(硅烷偶联剂)、
磷酸三甲苯酯。
[0013]所述有机改性剂选自下述至少一种:聚乙烯或植物油(花生油、橄榄油或棉籽油)。
[0014]所述发泡剂选自下述至少一种:环烷类发泡剂，具体可为环戊烷、偶氮甲酰胺、苯磺酰肼碳酸氢钠等。
[0015]所述固化剂选自下述至少一种:硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、乙酸、对甲苯磺酸。
[0016]本发明所述低吸水率无机材料改性酚醛泡沫保温材料，其特征在于所述酚醛泡沫保温材料的导热系数彡0.040W/ (m.K)，燃烧热值15MJ/kg，密度30_200kg/m3，体积吸水率
(7%。
[0017]本发明所述低吸水率无机材料改性酚醛泡沫材料的制备方法为，将所述质量份的可发性酚醛树脂、经表面憎水处理的无机改性剂、偶联剂、有机改性剂、发泡剂、固化剂、粉末憎水剂混合均匀，在18-90°C发泡，固化，保温2-18h，并在室温放置7-20天，进行熟化得到所述低吸水率无机材料改性酚醛泡沫材料。
【具体实施方式】
[0018]下面通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此。
[0019]下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明均为常规试验方法，所用材料如无特殊说明均可由商业途径获得。
[0020]对下述实施例进行性能测试，测试方法如下:
[0021]力学性能、导热系数和吸水率根据GB/T10294-2008进行。
[0022]燃烧热值根据标准GB8624-2012进行。
[0023]下述实施例中的可发性酚醛树脂为市售产品，其固含量为60%，游离苯酚0.5%，游离甲醛0.7%，25°C粘度为100mPa.S。
[0024]实施例1
[0025]用拌合法对无机改性剂进行表面憎水处理:选用硅氧烷憎水剂，稀释3倍后和玻化微珠进行拌合，在烘箱中50°C烘干至恒重。
[0026]然后在20°C左右的室温下，按照重量百分比计算，将100份可发性酚醛树脂，20份经表面憎水处理的无机改性剂(玻化微珠)，5份偶联剂(KH550硅烷偶联剂)，3份有机改性剂(棉籽油)，9份发泡剂(环戊烷)，8份固化剂(盐酸:磷酸=2:1)，I份粉末憎水剂(硬脂酸钙)混合均匀，70°C下发泡、固化、保温4小时，室温放置10天，所得的改性酚醛泡沫材料的导热系数为0.035W/ (m -K)，燃烧热值9.8MJ/kg，密度120kg/m3，体积吸水率6.0%，压缩强度0.13MPa。
[0027]实施例2
[0028]用拌合法对对无机改性剂进行表面憎水处理:选用硅氧烷憎水剂，稀释5倍后与玻化微珠拌合均匀，在烘箱中50°C烘干至恒重。
[0029]然后在20°C左右的室温下，按照重量百分比计算，将100份可发性酚醛树脂，20份经表面憎水处理的无机改性剂(玻化微珠)，5份偶联剂(KH550硅烷偶联剂)，3份有机改性剂(棉籽油)，9份发泡剂(环戊烷)，8份固化剂(盐酸:磷酸=2:1),1份粉末憎水剂(硬脂酸钙)混合均匀，70°C下发泡、保温、固化4小时，室温放置10天，所得的改性酚醛泡沫材料的导热系数为0.035W/ (m -K)，燃烧热值9.5MJ/kg，密度118kg/m3，体积吸水率5.8%，压缩强度0.15MPa。
[0030]实施例3
[0031]用浸泡法对无机改性剂进行表面憎水处理:选用有机硅憎水剂，用渗透法对无机改性剂进行处理:将憎水剂稀释到3%浓度后对玻化微珠进行浸泡I小时，在烘箱中50°C烘干至恒重。
[0032]然后在20°C左右的室温下，按照重量百分比计算，将100份可发性酚醛树脂，20份经表面憎水处理的无机改性剂(玻化微珠)，5份偶联剂(KH550硅烷偶联剂)，3份有机改性剂(棉籽油)，9份发泡剂(环戊烷)，8份固化剂(盐酸:磷酸=2:1),1份粉末憎水剂(硬脂酸钙)混合均匀，70°C下发泡、保温、固化4小时，室温放置10天，所得的改性酚醛泡沫材料的导热系数为0.035ff/(m.K),燃烧热值10.3MJ/kg，密度121kg/m3，体积吸水率5.5%,压缩强度0.14MPa。
[0033]实施例4
[0034]用喷涂法对无机改性剂进行表面憎水处理:选用有机硅憎水剂，稀释到10%浓度后喷洒到匀速搅拌的玻化微珠表面，在烘箱中50°C烘干至恒重。
[0035]然后在20°C左右的室温下，按照重量百分比计算，将100份可发性酚醛树脂，20份经表面憎水处理的无机改性剂(玻化微珠)，5份偶联剂(KH550硅烷偶联剂)，3份有机改性剂(棉籽油)，9份发泡剂(环戊烷)，8份固化剂(盐酸:磷酸=2:1),1份粉末憎水剂(硬脂酸钙)混合均匀，70°C下发泡、保温、固化4小时，室温放置10天，所得的改性酚醛泡沫材料的导热系数为0.035W/ (m.K)，燃烧热值10MJ/kg，密度120kg/m3，体积吸水率6.1 %，压缩强度0.15MPa。
[0036]实施例5
[0037]用喷涂法对无机改性剂进行表面憎水处理:选用有机硅憎水剂，稀释到10%浓度后喷洒到匀速搅拌的玻化微珠表面，在烘箱中50°C烘干至恒重。
[0038]然后在20°C左右的室温下，按照重量百分比计算，将100份可发性酚醛树脂，20份经表面憎水处理的无机改性剂(玻化微珠)，5份偶联剂(KH550硅烷偶联剂)，3份有机改性剂(棉籽油)，9份发泡剂(环戊烷)，8份固化剂(盐酸:磷酸=2:1),1份粉末憎水剂(硅烷基可再分散乳胶粉)混合均匀，70°C下固化4小时，室温放置10天，所得的改性酚醛泡沫材料的导热系数为0.035ff/(m.K),燃烧热值10.5MJ/kg，密度110kg/m3，体积吸水率5.4%，压缩强度 0.14MPa。
[0039]对比例I
[0040]在20°C左右的室温下，按照重量百分比计算，将100份可发性酚醛树脂，无机改性剂(玻化微珠)，5份偶联剂(KH550硅烷偶联剂)，3份有机改性剂(棉籽油)，9份发泡剂(环戊烷)，8份固化剂(盐酸:磷酸=2:1)，70°C下发泡、保温、固化4小时，室温放置10天，所得的改性酚醛泡沫材料的导热系数为0.035W/ (m -K)，燃烧热值10MJ/kg，密度120kg/m3，体积吸水率14%，压缩强度0.15MPa。
[0041]对比例2
[0042]在20°C左右的室温下，按照重量百分比计算，将100份可发性酚醛树脂，5份偶联剂(KH550硅烷偶联剂)，9份发泡剂(环戊烷)，8份固化剂(盐酸:磷酸=2:1)，混合均匀，70°C下发泡、保温、固化4小时，室温放置10天，所得的改性酚醛泡沫材料的导热系数为0.032W/ (m.K)，燃烧热值18MJ/kg，密度60kg/m3，体积吸水率10%，压缩强度0.1OMPa0
[0043]通过对比例I和2的比较，可以得出，无机改性剂的加入可以改善材料的燃烧性能。通过实施例1-5和对比例I的对比，可以在保温性能、燃烧性能和力学性能等保持基本不变的前提下，通过在配方中加入粉末憎水剂和对无机改性剂进行憎水处理，大大降低了材料的吸水率。
【权利要求】
1.一种低吸水率无机材料改性酚醛泡沫保温材料，其特征在于:所述改性酚醛泡沫保温材料由下述原料制成:按照重量百分比计算在100份可发性酚醛树脂中，加入0.1-50份经表面憎水剂包覆处理过的无机改性剂，1-10份偶联剂，3-15份有机改性剂，2-18份发泡齐U，6-20份固化剂，0-5份粉末憎水剂。
2.根据权利要求1所述的低吸水率无机材料改性酚醛泡保温沫材料，其特征在于:所述的无机改性剂为膨胀珍珠岩、玻化微珠、粉煤灰漂珠、硅灰、粉煤灰、硅钙石粉、莫来石粉或轻质碳酸钙粉轻质无机材料的其中一种，所述的憎水剂为有机硅、改性聚乙烯醇憎水剂、硅烷基憎水剂、石蜡乳液、硅酮树脂、丙烯酸酯、硅氧烷、含氟表面活性剂其中之一。
3.根据权利要求1或2所述的低吸水率无机材料改性酚醛泡沫保温材料，其特征在于:所述的粉末憎水剂为脂肪酸金属盐或可再分散乳胶粉——娃烷基或硅氧烷基。
4.根据权利要求1或2或3所述的低吸水率无机材料改性酚醛泡保温沫材料，其特征在于:所述的无机改性剂的表面憎水处理采用喷涂法、渗透法或拌合法，憎水处理后的无机改性剂需烘干至恒重。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的低吸水率无机材料改性酚醛泡保温沫材料，其特征在于:所述的酚醛树脂为可发性酚醛树脂，即甲阶酚醛树脂，粘度范围在150?2000mPa.S。
6.根据权利要求1或2或3或4或5低吸水率无机材料改性酚醛泡保温沫材料，其特征在于:所述的偶联剂可为邻苯二甲酸二丁酯、KH550硅烷偶联剂、KH560硅烷偶联剂、磷酸三甲苯酯。
7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的低吸水率无机材料改性酚醛泡保温沫材料，其特征在于:所述的有机改性剂选自下述至少一种:聚乙烯或植物油一花生油、橄榄油或棉籽油。
8.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的低吸水率无机材料改性酚醛泡保温沫材料，其特征在于:所述的发泡剂选自下述至少一种:环烷类发泡剂，具体可为环戊烷、偶氮甲酰胺、苯磺酰肼碳酸氢钠。
9.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的低吸水率无机材料改性酚醛泡保温沫材料，其特征在于:所述的固化剂选自下述至少一种:硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、乙酸、对甲苯磺酸。
10.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9所述的低吸水率无机材料改性酚醛泡保温沫材料，其特征在于:所述酚醛泡沫保温材料的导热系数< 0.040ff/(m.K),燃烧热值彡15MJ/kg，密度30-200kg/m3，体积吸水率彡7%。
11.一种制备权利要求ι-?ο中所述低吸水率无机材料改性酚醛泡沫保温材料的方法，其特征在于:将按照重量份计量的可发性酚醛树脂、经表面憎水处理的无机改性剂、偶联齐U、有机改性剂、发泡剂、固化剂、粉末憎水剂混合均匀，在18_90°C发泡，固化，保温2-18h，并在室温放置7-20天，即可得到低吸水率无机材料改性酚醛泡沫保温材料。
【文档编号】C08K7/20GK104403261SQ201410447622
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年9月4日 优先权日:2014年9月4日
【发明者】刁桂芝, 刘光华, 刘振贤, 王志新 申请人:中国建筑材料科学研究总院