用于酚醛泡沫塑料的酚醛树脂型表面活性剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及酚醛节能保温新材料领域，尤其涉及一种用于酚醛泡沫塑料的酚醛树 脂型表面活性剂及其制备方法。 技术背景
[0002] 酚醛泡沫秉承了酚醛树脂自身的阻燃、结构稳定等性能，具有耐火阻燃、遇火无滴 落物、冷热交替环境下尺寸稳定性好、耐酸碱腐蚀等特性，近年来在建筑节能领域取得长足 发展。但现有的酚醛泡沫不同程度的存在绝热性衰减快、强度偏低、体积吸水率高等缺陷。 作为酚醛泡沫成型过程发挥稳泡作用的表面活性剂，对泡沫的形成、泡沫闭孔率及成型泡 沫的稳定性等都有至关重要的影响，传统的表面活性剂组分不与树脂发生反应，在发挥完 稳泡作用后即以游离态存在于体系中，影响了泡沫的闭孔率及成型泡沫的稳定性，进而影 响吸水率、导热系数和强度等。
【发明内容】
[0003] 本发明目的是提供一种用于酚醛泡沫塑料的酚醛树脂型表面活性剂及其制备方 法，其能与酚醛树脂同步固化，降低酚醛泡沫的吸水性，提高绝热性和强度，同时利用该酚 醛树脂型表面活性剂制作的酚醛泡沫塑料的配方及其相应的制备方法。
[0004] 为实现上述技术目的，本发明采取如下技术方案： 一种用于酚醛泡沫塑料的酚醛树脂型表面活性剂，其特征在于，所述酚醛树脂型表面 活性剂由包括以下重量份的材料制成： 烷基酚 20~40份； 苯酚 60~80份； 醛类 30~48份； 尿素 4~6份； 碱性催化剂 0. 8~1. 5份； 水 3~5份。
[0005] 其中，优选的，所述烷基酚可以是壬基酚、十二烷基苯酚、腰果酚或十八烷基苯酚 的一种或者至少两种的混合物。
[0006] 优选的，所述醛类可以是福尔马林、多聚甲醛及糠醛的一种或至少两种的混合物。
[0007] 优选的，所述碱性催化剂可以是氨水、三乙醇胺、三乙醇二胺、氢氧化钠或氢氧化 钡中的一种或几种的复配。
[0008] 此外，所述苯酚可以是含量3 99. 0%的工业品苯酚，所述尿素选择总氮量3 46. 2% 的工业品尿素。
[0009] 本发明还提供上述的用于酚醛泡沫塑料的酚醛树脂型表面活性剂的制备方法，包 括如下步骤： 步骤一、将配方中全部的烷基酚、占配方总量30%的苯酚、占配方总量50%的多聚甲醛 及全部的水加入反应器； 步骤二、用碱性催化剂调PH至8. 0,搅拌加热至80°C，在碱性催化条件下进行预聚合； 步骤三、预聚合结束后，加入剩余的苯酚及多聚甲醛； 步骤四、继续在碱性催化条件下反应，用碱性催化剂调节PH7. 5~8. 0,升温至90°C，反 应至，至混合物的动力粘度为8000~lOOOOcp. s，降温，所得即为酚醛树脂型表面活性剂。
[0010] 此外，本发明还涉及一种利用上述酚醛树脂型表面活性剂制作而成的酚醛泡沫塑 料，其特征在于：所述酚醛泡沫塑料中每100重量份酚醛树脂对应10~40份的酚醛树脂型 表面活性剂。
[0011] 优选的，所述酚醛泡沫塑料由包括以下重量份的材料制成： 常规酚醛树脂 100份； 酚醛树脂型表面活性剂 10~40份； 发泡剂 6~8份； 固化剂 15~20份。
[0012] 进一步优选的，所述常规酚醛树脂为常规可发性酚醛树脂，是固含量76~82%的 黄褐色透明液体，在25°C时的粘度为3000~5000mPa. S。
[0013] 所述发泡剂可以由按质量百分比计50%的正戊烷和50%的环戊烷组成。所述固化 剂可以为对甲基苯磺酸、二甲基苯磺酸、酚磺酸、磷酸、硫酸或盐酸中的一种或至少两种的 混合物。所述固化剂由按重量百分比计20%的对甲基苯磺酸、30%的磷酸、20%的浓硫酸及 30%水混合而成。所述酚醛树脂型表面活性剂是固含量82~85的棕红色粘稠液体，其25°C 时的粘度8000~1000 OmPa. S。
[0014] 上述的酚醛泡沫塑料的制备方法包括如下步骤： 步骤一、将常规酚醛树脂与酚醛树脂型表面活性剂混合后加入发泡剂混合均匀； 步骤二、向混合料中加入固化剂，将混合料与固化剂组分在高速搅拌下混合充分，形成 混合料； 步骤三、迅速倒入处于加热状态的模具中，也可连续的输送到已经铺设好面材的传动 装置上使其移动经过加热区，制备成酚醛泡沫塑料，至此，酚醛泡沫塑料的制备完成。反应 中起乳化作用的是以支链形式存在于酚醛树脂型表面活性剂分子中的脂肪碳链，其完成乳 化作用后能与体系中常规酚醛树脂同步固化。
[0015] 工作原理：酚醛树脂型表面活性剂是带有亲油脂肪长链的酚类与醛类合成的酚醛 树脂，在合成时以结构中含有脂肪长链的烷基酚部分代替苯酚进行共聚合，形成带长链烷 基支链的酚醛树脂，起到表面活性剂的作用。酚醛树脂型表面活性剂分子支链上的脂肪碳 链具有良好的亲油性，可作为酚醛泡沫塑料的表面活性剂使用，以支链的形式接枝于酚醛 泡沫塑料中的常规酚醛树脂上，在与油性的发泡剂混合时脂肪链亲油端吸附于发泡剂表面 形成微球胶束，另一端则直接以化学键的形式与酚醛树脂分子相连，代替传统表面活性剂 亲水端靠分子间作用力与酚醛树脂相连，以此形成更为稳定的泡沫结构。
[0016] 本发明酚醛树脂型表面活性剂在完成乳化作用后与酚醛树脂同步固化，不以游离 态存在，成为酚醛泡沫高分子链段的一个组成部分，以此酚醛树脂作为酚醛发泡的表面活 性剂与常规酚醛树脂共混后，加入发泡剂及固化剂发泡固化成型的酚醛泡沫可以明显降低 泡沫的吸水率，提高泡沫的绝热性和强度。
[0017] 本发明的优点及效果如下： 1、 本发明提供了一种用于酚醛泡沫塑料的酚醛树脂型表面活性剂及其制备方法，以及 利用其活性剂的酚醛泡沫塑料的方法，利用上述合成表面活性剂作为稳泡剂，解决了传统 泡沫泡孔结构不完整、吸水率高、强度低等问题； 2、 酚醛树脂型表面活性剂在体系中完成乳化稳泡作用后与常规酚醛树脂同步固化，避 免了传统乳化剂在反应完成后以游离态存在对泡沫结构及性能的影响； 3、 起表面活性剂作用的脂肪链亲油端吸附在发泡剂表面，另一端直接与酚醛树脂相 容，在形成微观泡沫时相对于传统表面活性靠表面活性剂的亲水端与酚醛树脂靠分子间作 用力相连而言，在结构上更为稳定，形成泡孔结构更完整，吸水率更低，导热系数也更低，不 大于 0? 025W/m. k ; 4、 本发明所述的表面活性剂为酚醛树脂上接枝亲油碳链，且该表面活性剂的亲水端参 与化学反应，因此形成的泡沫体系整体疏水性更好，对降低吸水率贡献巨大； 5、 本发明所合成的表面活性剂从经济效益上，其成本与常规酚醛树脂持平，若采用生 物质资源的腰果酚作为配方中的烷基酚则成本比常规酚醛树脂还低，因此采用该表面活性 剂不会造成成本的增加； 6、 酚醛树脂型表面活性剂应用于实际中制备的酚醛泡沫塑料在密度35~40kg/m3时 拉拔强度多llOKPa、吸水率< 5. 0%，解决了泡沫的部分缺陷，实现了低密度高强度的目的， 提升了应用的安全性。
【具体实施方式】
[0018] 以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限 定本发明的范围。本发明的酚醛树脂型表面活性剂由包括以下重量份的材料制成： 烷基酚 20~40份； 苯酚 60~80份； 醛类 30~48份； 尿素 4~6份； 碱性催化剂 0. 8~1. 5份； 水 3~5份。
[0019] 其中，优选的，所述烷基酚可以是壬基酚、十二烷基苯酚、腰果酚或十八烷基苯酚 的一种或者至少两种的混合物。所述苯酚可以是含量2 99.0%的工业品。所述醛类可以是 福尔马林、多聚甲醛及糠醛的一种或至少两种的混合物。所述尿素可以是总氮量3 46.2% 的工业品。所述碱性催化剂可以是氨水、三乙醇胺、三乙醇二胺、氢氧化钠或氢氧化钡中的 一种或几种的复配。
[0020] 其制备方法为：将配方要求重量份的烷基酚加入反应器并加入配方总量50%的多 聚甲醛、配方总量30%的苯酚并加入配方要求的水，用碱性催化剂调PH至8. 0,搅拌加热至 80°C反应40min ;再加入配方要求剩余量的苯酚及多聚甲醛用碱性催化剂调节PH7. 5~8. 0 升温至90°C之间反应至动力粘度为8000~lOOOOcp. s降温，所得即为合成的酚醛树脂型表 面活性剂； 所述碱性催化剂单一使用时，氨水1~3重量份、三乙醇胺2~5重量份、氢氧化钠 0. 4~0. 8重量份，优选述碱性催化剂为氢氧化钠0. 5~0. 7重量份。
[0021] 本发明还涉及一种利用上述酚醛树脂型表面活性剂制作而成的酚醛泡沫塑料，其 特征在于：所述酚醛泡沫塑料中每100重量份酚醛树脂对应10~40份的酚醛树脂型表面 活性剂。优选的，所述酚醛泡沫塑料由包括以下重量份的材料制成： 常规酚醛树脂 100份； 酚醛树脂型表面活性剂 10~40份； 发泡剂 6~8份； 固化剂 15~20份。
[0022] 优选的，所述常规酚醛树脂为常规可发性酚醛树脂，是固含量76~82%的黄褐色 透明液体，在25 °C时的粘度为3000~5000mPa. S，其通过苯酚或二甲酚等酚类与甲