本發(fā)明涉及一種改性酚醛泡沫及其制備方法。
背景技術(shù)：
酚醛泡沫是一種常用的絕熱材料,也是較早合成的泡沫塑料之一，由酚醛樹脂通過物理或化學(xué)方法發(fā)泡而成。酚醛泡沫具有良好的隔熱、阻燃、低煙、低毒等性能并且燃燒時(shí)無熔化液滴落、熱穩(wěn)定性好、對(duì)化學(xué)試劑和有機(jī)溶劑有較高的耐性，另外酚醛泡沫塑料來源豐富，價(jià)格低廉，而且加工方便的優(yōu)點(diǎn)，因此，酚醛泡沫塑料廣泛應(yīng)用于建筑、石油化工、船舶等行業(yè)作為隔熱保溫材料。
由于酚醛泡沫保溫材料脆性大、易粉化，導(dǎo)致其泡沫制品表面容易粉塵化，在制備大塊泡沫時(shí)，泡沫體易開裂，使其應(yīng)用受到限制。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種改性酚醛泡沫及其制備方法。
本發(fā)明提供的制備改性酚醛泡沫的方法，包括如下步驟：
1)將苯酚和第一批多聚甲醛混合，調(diào)節(jié)體系為弱堿性后，于50-60℃保溫勻速攪拌10min-20min后，加入雙氰胺，升溫至65-75℃，保溫勻速攪拌10min-20min后升溫至90-100℃保溫50min-60min，得到接枝共聚物；
2)向步驟1)所得接枝共聚物中加入第二批多聚甲醛，于90-95℃保溫?cái)嚢?0min-60min后，調(diào)節(jié)體系為中性，冷卻得到酚醛樹脂；
3)將步驟2)所得酚醛樹脂進(jìn)行發(fā)泡，得到所述改性酚醛泡沫。
上述方法的步驟1)中，所述多聚甲醛為三聚甲醛(CH6O3)，分子量為80-100，具體為90；
所述弱堿性的pH值具體可為8；
所述苯酚、第一批多聚甲醛、雙氰胺和第二批多聚甲醛的質(zhì)量比為50：15-20：1-5：10-15，具體為50：15：1-3：10、50：15：2：10。
所述發(fā)泡步驟包括如下步驟：
將步驟2)所得酚醛樹脂與發(fā)泡劑、活化劑和固化劑混勻進(jìn)行發(fā)泡；
所述發(fā)泡劑具體為正戊烷、碳酸氫鈉或過氧化苯甲酰；
所述活化劑具體為吐溫80、KOH或吐溫60；
所述固化劑具體為磷酸或冰乙酸。
所述酚醛樹脂與發(fā)泡劑、活化劑、固化劑的質(zhì)量比為20：2-3：2-5：4-5，具體為 20：2：2：4。
所述步驟3)發(fā)泡步驟中，溫度為80-90℃，時(shí)間為0.5-1小時(shí)。
另外，按照上述方法制備得到的酚醛泡沫，也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。其中，所述酚醛泡沫的密度為48.7-48.9kg/m3，具體為47.7、48.2、48.9或48.7-48.9kg/m3；
拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度是衡量材料韌性的典型指標(biāo)：
抗沖擊強(qiáng)度為4.99-5.37KJ/m2，具體為4.99、5.12、5.37或4.99-5.37KJ/m2；
抗壓強(qiáng)度為250.4-267.3Kg/cm2，具體為250.4、258.1、267.3或250.4-267.3kPa；
掉渣率為5.12-5.47％。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、本發(fā)明由于利用雙氰胺對(duì)酚醛泡沫塑料進(jìn)行改性，具有韌性提高的優(yōu)點(diǎn)。
2、本發(fā)明由于利用雙氰胺對(duì)酚醛泡沫塑料進(jìn)行改性，具有泡沫掉渣率明顯降低優(yōu)點(diǎn)。
3、本發(fā)明由于利用雙氰胺對(duì)酚醛泡沫塑料進(jìn)行改性，其抗沖擊強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度均明顯提高。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。所述方法如無特別說明均為常規(guī)方法。所述原材料如無特別說明均能從公開商業(yè)途徑而得。下述實(shí)施例中，按照如下方法對(duì)所得改性酚醛泡沫進(jìn)行性能測(cè)試：
酚醛泡沫表觀密度的測(cè)定：
測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)：按標(biāo)準(zhǔn)ASTMD1662測(cè)定。取具有代表性的泡沫樣品，去皮。切成30±1×30±1×30±1㎜3的式樣五個(gè)，在分析天平上稱取重量，用卡尺測(cè)量樣品的尺寸，每個(gè)樣品測(cè)量三次。
密度＝M/V
酚醛泡沫力學(xué)性能(抗沖擊性能、抗壓強(qiáng)度)具體表征方法：
抗沖擊性能測(cè)定：
制作100±1×12±1×12±1㎜3的樣品，利用抗沖擊檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，抗沖擊檢驗(yàn)機(jī)主機(jī)擺動(dòng)梁上裝有拉力傳感器，擺梁升高時(shí)得到重力勢(shì)能，實(shí)驗(yàn)過程中試樣受到橫擺的作用力折斷橫擺的重力勢(shì)能消耗即為酚醛泡沫的抗沖擊性能，打印相關(guān)數(shù)據(jù)。
抗壓強(qiáng)度測(cè)定：
電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)的檢定方法，將標(biāo)準(zhǔn)拉力試樣裝夾在試驗(yàn)機(jī)上，按GB/T228-2002標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的速度讓試驗(yàn)機(jī)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)試樣施行壓力。
改性泡沫掉渣率的表征方法如下：
按照GB/T12812-1991，采用《硬質(zhì)泡沫塑料滾動(dòng)磨損試驗(yàn)方法》。裁出標(biāo)準(zhǔn)樣片， 稱量W，將300#砂紙(粒度300目，約0.5mm)固定，在泡沫上加上一個(gè)質(zhì)量為200g的砝碼,用恒力水平拉動(dòng)泡沫30次，稱量泡沫前后質(zhì)量變化百分比，即掉渣率。泡沫底面積為3.0cm×3.0cm。
計(jì)算公式：
Mf——質(zhì)量磨損率，％；
M1——原試樣總質(zhì)量，g；
M2——試驗(yàn)后試樣總質(zhì)量，g；
實(shí)施例1
1)在酚醛樹脂合成第一階段加入苯酚50份和第一批多聚甲醛(三聚甲醛，M＝90)15份混合，再加入NaOH溶液調(diào)節(jié)體系為弱堿性(pH＝8)，于50℃保溫勻速攪拌10min后，再加入雙氰胺1份，升溫至65℃后，保溫勻速攪拌10min后再升溫至95℃均勻攪拌60min，使其所含氨基與酚醛初期縮聚物中的羥甲基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成接枝共聚物；
2)向步驟1)所得接枝共聚物中再加入第二批多聚甲醛10份，保溫95℃均勻攪拌60min，得到酚醛樹脂75份；
3)將步驟2)所得酚醛樹脂20份與2份吐溫80活化劑、磷酸固化劑4份和正戊烷發(fā)泡劑2份來發(fā)泡即可制得本發(fā)明提供的雙氰胺改性的酚醛泡沫。
經(jīng)測(cè)定，該改性酚醛泡沫的密度適中，為48.2kg/m3，改性樹脂得到了較好利用，泡沫致密度高且均勻。
抗沖擊性能由1.09KJ/m2提高到5.12KJ/m2，達(dá)到了預(yù)期效果。
改性泡沫掉渣率明顯減小，這是由于泡沫致密度高、均勻并有一定韌性而導(dǎo)致掉渣率也隨之減小。
經(jīng)過計(jì)算得到最小掉渣率為5.47％；改性泡沫抗壓強(qiáng)度有明顯增強(qiáng)，由改性前216.0kPa提高到258.1kPa。
實(shí)施例2：
1)在酚醛樹脂合成第一階段加入苯酚50份和第一批多聚甲醛(三聚甲醛，M＝90)15份混合，再加入NaOH溶液調(diào)節(jié)體系為弱堿性(pH＝8)，于50℃保溫勻速攪拌10min后，再加入雙氰胺2份，升溫至65℃后，保溫勻速攪拌10min后再升溫至 95℃均勻攪拌60min，使其所含氨基與酚醛初期縮聚物中的羥甲基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成接枝共聚物；
2)向步驟1)所得接枝共聚物中再加入第二批多聚甲醛10份，保溫95℃均勻攪拌60min，得到酚醛樹脂76份；
3)將步驟2)所得酚醛樹脂20份與2份吐溫80活化劑、磷酸固化劑4份和正戊烷發(fā)泡劑2份來發(fā)泡即可制得本發(fā)明提供的雙氰胺改性的酚醛泡沫。
經(jīng)測(cè)定，該改性酚醛泡沫的密度適中，為48.9kg/m3，改性樹脂得到了較好利用，泡沫致密度高且均勻。
抗沖擊性能由1.09KJ/m2提高到5.37KJ/m2，達(dá)到了預(yù)期效果。
改性泡沫掉渣率明顯減小，這是由于泡沫致密度高、均勻并有一定韌性而導(dǎo)致掉渣率也隨之減小。
改性泡沫抗壓強(qiáng)度硬度有明顯增強(qiáng)，由改性前216.0kPa提高到267.3kPa。
實(shí)施例3：
1)在酚醛樹脂合成第一階段加入苯酚50份和第一批多聚甲醛(三聚甲醛，M＝90)15份混合，再加入NaOH溶液調(diào)節(jié)體系為弱堿性(pH＝8)，于50℃保溫勻速攪拌10min后，再加入雙氰胺3份，升溫至65℃后，保溫勻速攪拌10min后再升溫至95℃均勻攪拌60min，使其所含氨基與酚醛初期縮聚物中的羥甲基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成接枝共聚物；
2)向步驟1)所得接枝共聚物中再加入第二批多聚甲醛10份，保溫95℃均勻攪拌60min，得到酚醛樹脂52份；
3)將步驟2)所得酚醛樹脂20份與2份吐溫80活化劑、磷酸固化劑4份和正戊烷發(fā)泡劑2份來發(fā)泡即可制得本發(fā)明提供的雙氰胺改性的酚醛泡沫。
經(jīng)測(cè)定，該改性酚醛泡沫的密度適中，為47.7kg/m3，改性樹脂得到了較好利用，泡沫致密度高且均勻。
抗沖擊性能由1.09KJ/m2提高到4.99KJ/m2，達(dá)到了預(yù)期效果。
改性泡沫掉渣率明顯減小，這是由于泡沫致密度高、均勻并有一定韌性而導(dǎo)致掉渣率也隨之減小。
改性泡沫抗壓強(qiáng)度硬度有明顯增強(qiáng)，由改性前216.0kPa提高到250.4kPa。
改性酚醛泡沫密度為48.7-48.9kg/m3，密度適中既保證泡孔密度適中，又保證了改性酚醛樹脂合理利用，發(fā)泡率得到了預(yù)期效果。
改性酚醛泡沫測(cè)得抗沖擊強(qiáng)度為4.99-5.37KJ/m2，提高了抗沖擊強(qiáng)度，達(dá)到了預(yù)期效果。
改性酚醛泡沫測(cè)得抗壓強(qiáng)度為250.4-267.3Kg/cm2，提高了抗壓強(qiáng)度，達(dá)到預(yù)期效果。