專利名稱：：用于酚醛泡沫體的表面活性劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于酚醛泡沫體的表面活性劑、酚醛泡沬體產(chǎn)品以及制備酚醛泡沬體的方法。
背景技術(shù)：
：由于其優(yōu)越的絕熱和耐火特性，酚醛泡沫體用于建筑材料的絕熱應(yīng)用中。重要的是酚醛泡沫體的泡孔尺寸細(xì)小，并且具有閉孔結(jié)構(gòu)來(lái)增強(qiáng)酚醛泡沫體產(chǎn)品的絕熱性能。為了能夠生產(chǎn)酚醛泡沫體，需要有表面活性劑作為泡孔穩(wěn)定劑。己知使用蓖麻油-環(huán)氧乙烷加合物制備酚醛泡沫體的方法。下面，環(huán)氧乙垸稱為EO。JP-A-61-268733描述了蓖麻油-EO加合物，其中向1摩爾蓖麻油中加入2-20摩爾的EO。JP-A-63-039933描述了蓖麻油-EO加合物，其中向l摩爾蓖麻油中加入40-90摩爾的EO。但是，已經(jīng)很清楚的是已知的蓖麻油-EO加合物具有下面的問(wèn)題(1)當(dāng)蓖麻油-EO加合物中EO的摩爾數(shù)是每摩爾蓖麻油2-20摩爾，它被用作表面活性劑時(shí)，得到的酚醛泡沫體的絕熱性能差。此外，如果所述加合物中每摩爾蓖麻油加入的EO的摩爾數(shù)的比例略微變化，得到的酚醛泡沫體的絕熱性能可變化顯著。因此，難以得到具有預(yù)定絕熱性能的酚醛泡沬體。而且，得到的酚醛泡沫體具有較高的透濕系數(shù)。(2)當(dāng)蓖麻油-EO加合物中EO摩爾數(shù)是40-90摩爾，并且所述加合物用作表面活性劑時(shí)，制備所述蓖麻油-EO加合物不但由于使用較高摩爾數(shù)的EO成本較高，而且得到的酚醛泡沫體的絕熱性能差，并且其透濕系數(shù)較高。本發(fā)明的目的是提供克服上述問(wèn)題的用于酚醛泡沫體的表面活性劑。另外，本發(fā)明的目的是提供有效制備所述酚醛泡沫體的方法，其中使用所述表面活性劑。
發(fā)明內(nèi)容這里描述的本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了上述目的。我們己經(jīng)出乎意料地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)蓖麻油-EO加合物中每1摩爾蓖麻油加入大于20摩爾但小于40摩爾的EO，且這種加合物用作表面活性劑時(shí)，這樣得到的酚醛泡沫體具有改善的絕熱性能。即使蓖麻油-EO加合物中的EO的摩爾比在每1摩爾蓖麻油大于20摩爾但小于40摩爾的范圍內(nèi)變化時(shí)，得到的酚醛泡沫體的絕熱性能沒(méi)有很大變化，另外，所述酚醛泡沫體的透濕系數(shù)保持很低。本發(fā)明基于這些發(fā)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明，提供了特征為蓖麻油-環(huán)氧乙烷加合物的用于酚醛泡沬體的表面活性劑，其中每1摩爾蓖麻油加入大于20摩爾但小于40摩爾的環(huán)氧乙院。本發(fā)明還提供了包含酚醛樹(shù)脂、發(fā)泡劑、表面活性劑和催化劑的酚醛泡沫體，其特征在于所述表面活性劑是蓖麻油-環(huán)氧乙垸加合物，其中每l摩爾蓖麻油加入大于20摩爾但小于40摩爾的環(huán)氧乙烷。所述蓖麻油-環(huán)氧乙烷加合物的含量可以相對(duì)于100重量份的酚醛樹(shù)脂為1-5重量份。所述酚醛泡沫體可以通過(guò)固化酚醛樹(shù)脂來(lái)制備，其中酚對(duì)甲醛的典型摩爾比為1:1.5-1:2.5，重均分子量為700-2,000，并且數(shù)均分子量為300-700。所述酚醛泡沬體的導(dǎo)熱系數(shù)優(yōu)選等于或小于0.022W/m.K。25mm厚度的透濕系數(shù)優(yōu)選不大于60ng/(m2.s.Pa)。本發(fā)明還提供了通過(guò)以下步驟制備酚醛泡沫體的方法制備包含船醛樹(shù)脂、表面活性劑、增塑劑、發(fā)泡劑和催化劑的可發(fā)泡酚醛樹(shù)脂組合物，將所述樹(shù)脂組合物輸送到連續(xù)移動(dòng)的基底上，并通過(guò)加熱區(qū)來(lái)制備酚醛泡沬體，同時(shí)所述酚醛泡沫體被模制成預(yù)定形狀。所述酚醛泡沫體的特征在于使用的表面活性劑是蓖麻油-環(huán)氧乙烷加合物，其中每1摩爾蓖麻油加入大于20摩爾但小于40摩爾的環(huán)氧乙烷。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的表面活性劑是蓖麻油-EO加合物，其通過(guò)向1摩爾蓖麻油中加入大于20摩爾但小于40摩爾的EO而得到。所述表面活性劑具有主要包含來(lái)自蓖麻油的長(zhǎng)烴鏈的疏水段，和主要包含聚環(huán)氧乙烷(EO)化學(xué)鍵合的親水段。認(rèn)為由所述疏水段和所述親水段形成的非常均衡的分子結(jié)構(gòu)優(yōu)化了表面活性劑的表面活性，有益于使泡沫泡孔直徑變小，并使酚醛泡沫體的泡壁韌性更強(qiáng)。因此，泡壁上較不可能出現(xiàn)裂縫。因此，當(dāng)本發(fā)明的表面活性劑用于酚醛泡沬體中時(shí)，得到優(yōu)異的絕熱性能。即使EO對(duì)蓖麻油的摩爾比發(fā)生變化，得到的酚醛泡沫體的絕熱性能不會(huì)有很大變化。另外，所述酚醛泡沬體的透濕系數(shù)保持很低。下面描述實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案。本發(fā)明的表面活性劑特征為蓖麻油-環(huán)氧乙垸加合物，其中向l摩爾蓖麻油中加入大于20摩爾但小于40摩爾的EO。蓖麻油是從蓖麻豆籽得到的非干性油，所述蓖麻豆籽含有較大量的不飽和酸如蓖麻油酸、油酸和亞油酸，以及少量的飽和酸如硬脂酸和二羥基硬脂酸。向1摩爾該蓖麻油中加入大于20摩爾但小于40摩爾的EO。如上所述，當(dāng)向1摩爾該蓖麻油中加入EO的摩爾數(shù)大于20摩爾但小于40摩爾時(shí)，得到疏水、長(zhǎng)鏈烴蓖麻油具有親水EO段的很均衡的分子結(jié)構(gòu)。所述表面活性劑具有有利的表面活性。使用該表面活性劑的效果是保持酚醛泡沫體的泡孔直徑細(xì)小，賦予酚醛泡沫體的泡壁以韌性，并且避免泡壁上裂縫的發(fā)生。向1摩爾蓖麻油加入的EO的優(yōu)選摩爾數(shù)是21-38。本發(fā)明的表面活性劑可以單獨(dú)使用或與其它表面活性劑結(jié)合使用?？梢允褂玫钠渌砻婊钚詣┑膶?shí)例在后面給出。下面描述本發(fā)明的酚醛泡沫體。所述酚醛泡沫體包含酚醛樹(shù)脂、發(fā)泡劑、表面活性劑和催化劑，其特征在于所使用的表面活性劑是蓖麻油-環(huán)氧乙烷加合物，其中向l摩爾蓖麻油加入大于20摩爾但小于40摩爾的環(huán)氧乙垸。本發(fā)明中使用的優(yōu)選酚醛樹(shù)脂是可熔性酚醛樹(shù)脂(下面也稱為酚醛樹(shù)脂材料)，其通過(guò)酚如甲酚、二甲苯酚、對(duì)烷基酚、對(duì)苯基苯酚、雷瑣酚等與醛如甲醛、低聚甲醛、糠醛、乙醛等在催化量的堿如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、或脂族胺如三甲胺和三乙胺下反應(yīng)得到。這些化學(xué)成分用于普通可熔性酚醛樹(shù)脂的生產(chǎn)中，但不僅限于所述的這些。酚基對(duì)醛的摩爾比沒(méi)有特別限制。優(yōu)選地，酚對(duì)醛的摩爾比是1:1-1:3，更優(yōu)選1.5-2.5，特別優(yōu)選約1:2。就重均分子量來(lái)說(shuō)，酚醛樹(shù)脂材料的優(yōu)選分子量為400-3,000，更優(yōu)選700-2,000。另一方面，數(shù)均分子量為150-1,000，更優(yōu)選為300-700。對(duì)發(fā)泡劑的選擇沒(méi)有特別限制，本發(fā)明中使用公用領(lǐng)域中的發(fā)泡劑。這些包括具有低沸點(diǎn)的脂肪族烴，如丁垸、戊烷、己烷或庚垸；醚，如異丙醚;含氟烴化合物，如三氯-單氟甲垸、三氯-三氟乙垸或其混合物。作為表面活性劑，使用上述其中向l摩爾蓖麻油加入大于20摩爾但小于40摩爾的EO的蓖麻油-EO加合物作為本發(fā)明的主要組分。除了該加合物，可以使用二甲基聚硅氧烷-聚氧化烯共聚物如二甲基聚硅氧烷-聚氧乙烯共聚物或蓖麻油-聚丙烯氧化物加合物等。作為催化劑，使用無(wú)機(jī)酸如硫酸和磷酸，或有機(jī)酸如苯磺酸、二甲苯磺酸、對(duì)甲苯磺酸、萘酚磺酸和苯酚磺酸等。本發(fā)明的酚醛泡沫體中可以存在增塑劑例如磺酰胺、聚酯多元醇等。相對(duì)于100重量份的酚醛泡沫體，加入的蓖麻油-EO加合物的重量?jī)?yōu)選為1-5重量份，更優(yōu)選2-4重量份。如果蓖麻油-EO加合物的含量小于1重量份，在泡沫中不能得到均勻的泡孔。另一方面，如果使用大于5重量份的蓖麻油-EO加合物，泡沫的生產(chǎn)成本和吸水容量增加。本發(fā)明的酚醛泡沫體的導(dǎo)熱系數(shù)優(yōu)選小于0.022W/m.K。導(dǎo)熱系數(shù)大于0.022W/m.K的酚醛泡沫體在絕熱性能方面效率較差。對(duì)于本發(fā)明，25mm厚度的酚醛泡沫體的透濕系數(shù)優(yōu)選小于60ng/(m2.s.Pa)。25mm厚度的透濕系數(shù)大于60ng/(n^.s.Pa)的酚醛泡沬體是不理想的。對(duì)使用的表面材質(zhì)沒(méi)有限制。它們可以是纖維材料。它們包括由天然纖維、合成纖維、無(wú)機(jī)纖維等制成的無(wú)紡布、紙等。所述表面材質(zhì)也可以是金屬或塑料箔或薄片，可以有或沒(méi)有適當(dāng)?shù)牡淄繉踊蚶w維夾層來(lái)增強(qiáng)粘附。制各酚醛泡沫體的方法包括制備包含酚醛樹(shù)脂、表面活性劑、增塑劑、發(fā)泡劑和催化劑的可發(fā)泡酚醛樹(shù)脂組合物。根據(jù)本發(fā)明制備酚醛泡沬體的方法，所述泡沫的特征在于其中的表面活性劑是蓖麻油-環(huán)氧乙烷加合物，其中向1摩爾蓖麻油中加入大于20摩爾但小于40摩爾的環(huán)氧乙烷。在本發(fā)明制備酚醛泡沫體的方法中，例如，然后向所述酚醛泡沫組合物中加入所述的蓖麻油-EO加合物表面活性劑。任選地，還向酚醛樹(shù)脂中混入聚酯多元醇。將得到的酚醛樹(shù)脂組合物泵送入高速混合器頭，在那里，向發(fā)泡劑和酸催化劑中引入所述酚醛樹(shù)脂組合物并混合，來(lái)制備發(fā)泡酚醛樹(shù)脂組合物。根據(jù)本發(fā)明制備酚醛泡沫體的方法，在生產(chǎn)中，將所述可發(fā)泡酚醛樹(shù)脂組合物倒在移動(dòng)的載體上，并通過(guò)加熱區(qū)來(lái)發(fā)泡并成型為理想的酚醛泡沫體產(chǎn)品。更具體地，將所述樹(shù)脂組合物倒在連續(xù)移動(dòng)的傳送帶上，進(jìn)入一般為60-10(TC的爐中約2-15分鐘。用另一個(gè)傳送帶將所述泡沫組合物的頂部下壓，同時(shí)將泡沫的厚度控制到需要的預(yù)定厚度。然后將離開(kāi)爐子的酚醛泡沫體切成預(yù)定的長(zhǎng)度。通過(guò)使用下面過(guò)程來(lái)形成并模制本發(fā)明的酚醛泡沫體其中將這樣制備的可發(fā)泡酚醛樹(shù)脂組合物(l)倒在連續(xù)輸送機(jī)上，(2)部分加熱并發(fā)泡，(3)放入受壓模具中，(4)倒入模具中得到發(fā)泡塊料(foamingblock),(5)在高壓下裝入一個(gè)或多個(gè)封閉的?？字校?。下面描述測(cè)試酚醛泡沬體的物理性能的評(píng)價(jià)方法。酚醛泡沫體的各種樣品用這些評(píng)價(jià)方法來(lái)測(cè)試。(1)導(dǎo)熱系數(shù)(縮寫(xiě)為T(mén)C)將長(zhǎng)300mm、寬300mm的測(cè)試片放在導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試儀器(TypeHC-0743(M，KoeiSeikiCo.，Ltd.)中溫度為3(TC的高溫板和溫度為l(TC的低溫板之間，根據(jù)JISA1412來(lái)測(cè)量測(cè)試片的導(dǎo)熱系數(shù)(TC)。(2)25mm厚度的透濕系數(shù)(縮寫(xiě)為MPC)。該性能使用JISA9511測(cè)量。從厚度為25mm、直徑為65mm的酚醛泡沫體板上切下三個(gè)盤(pán)形測(cè)試片。測(cè)試片的尺寸具有O.lmm的精度，并且水蒸氣的透濕面積計(jì)算為0.05cm2。25mm厚度的透濕系數(shù)(MPC)是<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>其中，ml、m2分別是時(shí)間Tl或T2下的重量(ng)Tl、T2分別是重量ml或m2的時(shí)間A是每個(gè)測(cè)試片的水蒸氣的透濕面積(m2)Pl是燒瓶中水的蒸氣壓(Pl-0Pa)P2是恒溫箱的蒸氣壓(1404.4Pa)t是測(cè)試片的厚度(mm)參考實(shí)施例一蓖麻油-EO加合物的合成向配備有攪拌器和恒溫器的2升不銹鋼反應(yīng)容器中放入932g(l摩爾)蓖麻油和5.9g作為催化劑的氫氧化鈉。在氮?dú)夥障拢蛩鋈萜髦幸?68gEO(22摩爾)。將所述反應(yīng)物在l-4kg^cm2的表壓和140-16(TC的溫度下保持一小時(shí)。用吸附材料(Kyoward600，由KyowaChemicalKogyoCoLtd提供)處理所述反應(yīng)混合物，來(lái)吸附催化劑并得到洗出液。將所述洗出液在12CTC和約20mmHg的壓力下蒸發(fā)2小時(shí)，將殘留液體干燥，得到蓖麻油-EO加合物，其中向1摩爾蓖麻油中加入了22摩爾EO。與上面的方式相同，但是使用不同摩爾數(shù)的EO,得到蓖麻油-EO加合物，其中向l摩爾蓖麻油中加入了10、30、37、50或75摩爾的EO。實(shí)施例下面通過(guò)實(shí)施例更具體地解釋本發(fā)明，但本發(fā)明不局限于這些實(shí)施例和對(duì)比例。實(shí)施例1向100重量份的可熔性酚醛樹(shù)脂，PF-329(酚甲醛-l:2.0，重均分子量為1400，和數(shù)均分子量為500，由AsahiOrganicChemicalsIndustryCo.Ltd.生產(chǎn))中加入3.5份的參考實(shí)施例中描述的蓖麻油-EO(22摩爾)加合物作為表面活性劑。將所述樹(shù)脂混合物泵送入高速混合器中，并加入20重量份的對(duì)甲苯磺酸和二甲苯磺酸的混合物(重量比為2:1)作為催化劑，以及8重量份的戊烷作為發(fā)泡劑，得到可發(fā)泡酚醛樹(shù)脂組合物。將所述樹(shù)脂組合物倒入鋪有玻璃纖維無(wú)紡布的模架中。開(kāi)始發(fā)泡，將樣品在爐中于8(TC下保持10分鐘得到固化的酚醛泡沬體。得到的泡沬樣品的尺寸是長(zhǎng)300mm、寬300mm、厚25mm。實(shí)施例2用與實(shí)施例1相同的方式制備酚醛泡沬體，不同之處是將使用的EO的摩爾數(shù)改為30。實(shí)施例3用與實(shí)施例1相同的方式制備酚醛泡沫體，不同之處是將使用的EO的摩爾數(shù)改為37。對(duì)比例1用與實(shí)施例1相同的方式制備酚醛泡沫體的樣品，不同之處是將使用的EO的摩爾數(shù)改為10。對(duì)比例2用與實(shí)施例1相同的方式制備酚醛泡沫體的樣品，不同之處是將使用的EO的摩爾數(shù)改為50。對(duì)比例3用與實(shí)施例1相同的方式制備酚醛泡沬體的樣品，不同之處是將使用的EO的摩爾數(shù)改為75。從實(shí)施例和對(duì)比例得到的"mm厚酚醛泡沫體樣品的導(dǎo)熱系數(shù)和透濕系數(shù)結(jié)果顯示在表l中。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>如表1所示，實(shí)施例1-3對(duì)應(yīng)于分別向1摩爾蓖麻油加入20、30或37摩爾EO的蓖麻油-EO加合物，具有0.0187-0.0192(W/m,K)的低的導(dǎo)熱系數(shù)。這表明這些泡沫樣品中每一個(gè)都具有用于絕熱應(yīng)用的良好的導(dǎo)熱系數(shù)。另一方面，對(duì)比例1-3的導(dǎo)熱系數(shù)為0.0230-0.0280(W/m.K)。這些是分別向1摩爾蓖麻油加入10、50或75摩爾EO的蓖麻油-EO加合物的結(jié)果。對(duì)比例1-3的導(dǎo)熱系數(shù)劣于實(shí)施例1-3的結(jié)果。實(shí)施例1-3對(duì)應(yīng)于分別向1摩爾蓖麻油加入20、30或37摩爾EO的蓖麻油-EO加合物，每25mm厚度具有40-43ng/(mls.Pa)的低透濕系數(shù)。這表明每種泡沫樣品在透濕系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)方面都是令人滿意的。在對(duì)比例1-3中，相應(yīng)的透濕系數(shù)數(shù)值較高，為65-70ng/(m2.s.Pa)。從結(jié)果中可以清楚地看到，要得到優(yōu)化的導(dǎo)熱系數(shù)，蓖麻油-EO加合物中相對(duì)于1摩爾蓖麻油，EO的摩爾數(shù)應(yīng)大于20摩爾但小于40摩爾。使用本發(fā)明的蓖麻油-EO加合物作為表面活性劑的酚醛泡沬體提供了良好的絕熱性能。即使蓖麻油中EO的摩爾加入數(shù)發(fā)生變化，所得到的酚醛泡沬體的絕熱性能不會(huì)有很大變化。另外，本發(fā)明的酚醛泡沫體具有低的透濕系數(shù)，適合用于建筑材料領(lǐng)域中。本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施方案，其細(xì)節(jié)可以變化。權(quán)利要求1、用于酚醛泡沫體的表面活性劑，其特征為蓖麻油-環(huán)氧乙烷加合物，其中向1摩爾蓖麻油中加入大于20摩爾但小于40摩爾的環(huán)氧乙烷。2、包含酚醛樹(shù)脂、發(fā)泡劑、表面活性劑和催化劑的酚醛泡沫體，其特征在于所述表面活性劑是蓖麻油-環(huán)氧乙烷加合物，其中向l摩爾蓖麻油中加入大于20摩爾但小于40摩爾的環(huán)氧乙烷。3、權(quán)利要求2所述的酚醛泡沫體，其中所述蓖麻油-環(huán)氧乙垸加合物的含量為1-5重量份每100重量份的酚醛樹(shù)脂。4、權(quán)利要求2或3所述的酚醛泡沫體，其通過(guò)固化酚醛樹(shù)脂來(lái)制備，其中酚對(duì)甲醛的摩爾比為1丄5-1丄25，重均分子量為700-2,000，數(shù)均分子量為300-700。5、權(quán)利要求2-4中任何一項(xiàng)的酚醛泡沫體，其中導(dǎo)熱系數(shù)等于或小于0.022W/m.K。6、權(quán)利要求2-5中任何一項(xiàng)的酚醛泡沫體，其中25mm厚度的透濕系數(shù)不大于60ng/(m2.s.Pa)。7、通過(guò)以下步驟來(lái)制備酚醛泡沬體的方法制備包含酚醛樹(shù)脂、表面活性劑、增塑劑、發(fā)泡劑和催化劑的可發(fā)泡酚醛樹(shù)脂組合物，將所述樹(shù)脂輸送到連續(xù)移動(dòng)的基底上，并通過(guò)加熱區(qū)來(lái)制備酚醛泡沫體，同時(shí)所述酚醛泡沫體被模制成預(yù)定形狀，其特征在于使用的表面活性劑是蓖麻油-環(huán)氧乙烷加合物，其中向l摩爾蓖麻油中加入大于20摩爾但小于40摩爾的環(huán)氧乙烷。全文摘要用于酚醛泡沫體的表面活性劑包含蓖麻油-環(huán)氧乙烷加合物，其中向1摩爾蓖麻油中加入大于20摩爾但小于40摩爾的環(huán)氧乙烷。所述酚醛泡沫體的絕熱性能好且不會(huì)有很大變化。所述酚醛泡沫體具有高的絕熱性能和低的透濕系數(shù)。文檔編號(hào)C08K5/11GK101184800SQ200580049910公開(kāi)日2008年5月21日申請(qǐng)日期2005年4月27日優(yōu)先權(quán)日2005年4月27日發(fā)明者R·澤格加拉申請(qǐng)人:金斯潘控股有限公司