本發(fā)明涉及一種酚醛泡沫及其制備方法，特別是涉及一種帶有3-氨基丙基五甲基二硅氧烷的酚醛泡沫及其制備方法。
背景技術(shù)：
酚醛泡沫塑料以其絕熱性、難燃性、燃燒時(shí)低發(fā)煙性、低毒性及尺寸穩(wěn)定性等方面優(yōu)良的特性又重新受到重視，其技術(shù)研究和應(yīng)用開發(fā)又重新活躍起來，己經(jīng)成為“保溫材料新的候補(bǔ)者”。但酚醛泡沫脆性大、易粉化，阻礙了其應(yīng)用發(fā)展。因此傳統(tǒng)的酚醛泡沫不能適應(yīng)當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)高性能韌性泡沫的需要，提高泡沫的韌性和耐熱性，是酚醛樹脂泡沫保溫材料當(dāng)前的重點(diǎn)研究方向。
公開號(hào)為CN 104151556A的發(fā)明專利公開了一種聚硼硅氧烷的制備及對(duì)酚醛樹脂的耐熱改性方法，獲得了耐高溫的改性酚醛樹脂粘合劑，通過端羥基與酚醛樹脂進(jìn)行縮聚反應(yīng)，提高其熱穩(wěn)定性和粘結(jié)強(qiáng)度，但苯環(huán)的引入雖然提高了耐熱性，但會(huì)使脆性進(jìn)一步變大，限制了酚醛樹脂的使用范圍。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種帶有3-氨基丙基五甲基二硅氧烷的酚醛泡沫及其制備方法，本發(fā)明是利用3-氨基丙基五甲基二硅氧烷作為改性劑對(duì)酚醛樹脂進(jìn)行化學(xué)改性，3-氨基丙基五甲基二硅氧烷中的端羥基可以與酚醛樹脂中的酚羥基進(jìn)行縮聚反應(yīng)，起到了內(nèi)增韌的作用，在傳統(tǒng)酚醛樹脂中引入了硅氧烷，體系耐熱性得到大大提高，同時(shí)增長(zhǎng)了主鏈，改善了酚醛樹脂的脆性，經(jīng)過發(fā)泡固化得到的酚醛泡沫具有優(yōu)異的耐熱性和力學(xué)性能。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種帶有3-氨基丙基五甲基二硅氧烷的酚醛泡沫，具有如下結(jié)構(gòu)：
。
所述的一種帶有3-氨基丙基五甲基二硅氧烷的酚醛泡沫，樹脂合成階段各組分按重量計(jì)，由酚類化合物100份、醛類化合物45-85份、催化劑1-6份、改性劑8-20份組成；樹脂發(fā)泡階段，各組分按重量計(jì)，由改性后酚醛樹脂100份、表面活性劑2-15份、發(fā)泡劑8-16份、固化劑10-20份組成。
所述的一種帶有3-氨基丙基五甲基二硅氧烷的酚醛泡沫，所述酚類化合物為苯酚、甲酚、二甲基酚、壬基苯酚、雙酚A、間苯二酚、丙基苯酚和乙基苯酚中的一種或幾種，優(yōu)選為苯酚。
所述的一種帶有3-氨基丙基五甲基二硅氧烷的酚醛泡沫，所述醛類化合物選自甲醛、乙醛、丁醛、聚甲醛與糠醛中的一種或多種。
所述的一種帶有3-氨基丙基五甲基二硅氧烷的酚醛泡沫，所述催化劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀等強(qiáng)堿物質(zhì)中的一種或多種。
所述的一種帶有3-氨基丙基五甲基二硅氧烷的酚醛泡沫，所述的表面活性劑為吐溫-80、司班、硅油中的至少一種。
所述的一種帶有3-氨基丙基五甲基二硅氧烷的酚醛泡沫，所述的發(fā)泡劑為正戊烷、異戊烷中的至少一種。
所述的一種帶有3-氨基丙基五甲基二硅氧烷的酚醛泡沫，所述的固化劑為對(duì)甲苯磺酸、二甲苯磺酸、苯酚磺酸、苯磺酸中的一種或幾種硫酸中的一種或多種。
一種帶有3-氨基丙基五甲基二硅氧烷的酚醛泡沫制備方法，所述制備方法包括以下步驟：
將酚類化合物、催化劑、醛類化合物依次加到溫度約60~80℃的反應(yīng)釜中，反應(yīng)后，加入改性劑3-氨基丙基五甲基二硅氧烷，通N2保護(hù)，以1～5℃/min的升溫速度緩慢升溫至150~180℃，恒溫?cái)嚢?.5-2.5h后冷卻至室溫；用醋酸中和樹脂液中性，然后減壓蒸除體系中的小分子直至無液體排出，得粘稠液體，帶有3-氨基丙基五甲基二硅氧烷的酚醛發(fā)泡樹脂；
將改性酚醛樹脂置于容器中待用，依次稱量表面活性劑、發(fā)泡劑、加入容器中，快速攪拌，攪拌1-3分鐘，再將稱量好的固化劑倒入容器中，攪拌1-2分鐘，然后將攪拌好的液體倒入模具中，將模具放入60-80℃的烘箱中進(jìn)行發(fā)泡成型，待發(fā)泡成型完成后，將模具取出、拆模，即得到酚醛泡沫板進(jìn)行性能測(cè)試。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是：
1.本發(fā)明是利用3-氨基丙基五甲基二硅氧烷作為改性劑對(duì)酚醛樹脂進(jìn)行化學(xué)改性，3-氨基丙基五甲基二硅氧烷中的端羥基可以與酚醛樹脂中的酚羥基進(jìn)行縮聚反應(yīng)，起到了內(nèi)增韌的作用，在傳統(tǒng)酚醛樹脂中引入了硅氧烷，體系耐熱性得到大大提高，同時(shí)增長(zhǎng)了主鏈，改善了酚醛樹脂的脆性，經(jīng)過發(fā)泡固化得到的酚醛泡沫具有優(yōu)異的耐熱性和力學(xué)性能。
2．本發(fā)明的制備工藝簡(jiǎn)單、反應(yīng)周期短、原料易得。
3.本發(fā)明用于絕熱保溫和隔音等領(lǐng)域。尤其是作為絕熱保溫材料,其在建筑、石油化工、醫(yī)藥衛(wèi)生以及船舶運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
下面結(jié)合具體實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，并非對(duì)保護(hù)范圍的限制。同時(shí)下述實(shí)施實(shí)例中所述實(shí)驗(yàn)方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。
實(shí)施例所用原料如下：
多聚甲醛
氫氧化鈉
3-氨基丙基五甲基二硅氧烷
醋酸
吐溫-80
正戊烷
苯磺酸
實(shí)施例1
本發(fā)明為一種帶有3-氨基丙基五甲基二硅氧烷的酚醛泡沫，包括以下步驟：
將65g苯酚溶液、0.65g氫氧化鈉、35g多聚甲醛依次加到溫度約60~80℃的反應(yīng)釜中，反應(yīng)1h后，加入5.2g 3-氨基丙基五甲基二硅氧烷，通N2保護(hù)，以3℃/min的升溫速度緩慢升溫至150~180℃，恒溫?cái)嚢?.5-2.5h后冷卻至室溫。用醋酸中和樹脂液中性，然后減壓蒸除體系中的小分子直至無液體排出，得粘稠液體，一種帶有3-氨基丙基五甲基二硅氧烷的酚醛發(fā)泡樹脂。
將酚醛發(fā)泡樹脂、吐溫-80、正戊烷：苯磺酸按配比100：12：10：12的比例進(jìn)行充分均勻混合，快速攪拌1min，然后將混好的物料轉(zhuǎn)移到模具中，在70℃下反應(yīng)10分鐘，脫模即得到酚醛泡沫板進(jìn)行性能測(cè)試。
實(shí)施例2
本發(fā)明為一種帶有3-氨基丙基五甲基二硅氧烷的酚醛泡沫，包括以下步驟：
將65g苯酚溶液、0.65g氫氧化鈉、35g多聚甲醛依次加到溫度約60~80℃的反應(yīng)釜中，反應(yīng)1h后，加入6.5g 3-氨基丙基五甲基二硅氧烷，通N2保護(hù)，以3℃/min的升溫速度緩慢升溫至150~180℃，恒溫?cái)嚢?.5-2.5h后冷卻至室溫。用醋酸中和樹脂液中性，然后減壓蒸除體系中的小分子直至無液體排出，得粘稠液體，一種帶有3-氨基丙基五甲基二硅氧烷的酚醛發(fā)泡樹脂。
將酚醛發(fā)泡樹脂、吐溫-80、正戊烷：苯磺酸按配比100：12：10：12的比例進(jìn)行充分均勻混合，快速攪拌1min，然后將混好的物料轉(zhuǎn)移到模具中，在70℃下反應(yīng)10分鐘，脫模即得到酚醛泡沫板進(jìn)行性能測(cè)試。
實(shí)施例3
本發(fā)明為一種帶有3-氨基丙基五甲基二硅氧烷的酚醛泡沫，包括以下步驟：
將65g苯酚溶液、0.65g氫氧化鈉、35g多聚甲醛依次加到溫度約60~80℃的反應(yīng)釜中，反應(yīng)1h后，加入9.8g 3-氨基丙基五甲基二硅氧烷，通N2保護(hù)，以3℃/min的升溫速度緩慢升溫至150~180℃，恒溫?cái)嚢?.5-2.5h后冷卻至室溫。用醋酸中和樹脂液中性，然后減壓蒸除體系中的小分子直至無液體排出，得粘稠液體，一種帶有3-氨基丙基五甲基二硅氧烷的酚醛發(fā)泡樹脂。
將酚醛發(fā)泡樹脂、吐溫-80、正戊烷：苯磺酸按配比100：12：10：12的比例進(jìn)行充分均勻混合，快速攪拌1min，然后將混好的物料轉(zhuǎn)移到模具中，在70℃下反應(yīng)10分鐘，脫模即得到酚醛泡沫板進(jìn)行性能測(cè)試。
對(duì)比例
將65g苯酚溶液、0.65g氫氧化鈉、35g多聚甲醛依次加到溫度約60~80℃的反應(yīng)釜中，反應(yīng)1h后，以3℃/min的升溫速度緩慢升溫至150~180℃，恒溫?cái)嚢?.5-2.5h后冷卻至室溫。用醋酸中和樹脂液中性，然后減壓蒸除體系中的小分子直至無液體排出，得基礎(chǔ)可發(fā)性酚醛樹脂。
將酚醛發(fā)泡樹脂、吐溫-80、正戊烷：苯磺酸按配比100：12：10：12的比例進(jìn)行充分均勻混合，快速攪拌1min，然后將混好的物料轉(zhuǎn)移到模具中，在70℃下反應(yīng)10分鐘，脫模即得到酚醛泡沫板進(jìn)行性能測(cè)試。
本發(fā)明實(shí)施例所制備的改性酚醛樹脂與普通酚醛樹脂的性能對(duì)比如下表：
由上表可見，本發(fā)明是利用3-氨基丙基五甲基二硅氧烷作為改性劑對(duì)酚醛樹脂進(jìn)行化學(xué)改性，3-氨基丙基五甲基二硅氧烷中的端羥基可以與酚醛樹脂中的酚羥基進(jìn)行縮聚反應(yīng)，起到了內(nèi)增韌的作用，在傳統(tǒng)酚醛樹脂中引入了硅氧烷，體系耐熱性得到大大提高，同時(shí)增長(zhǎng)了主鏈，改善了酚醛樹脂的脆性，經(jīng)過發(fā)泡固化得到的改性酚醛泡沫閉孔率得到顯著改善，殘?zhí)柯矢摺⒖箾_擊性能好、硬度適宜，拓寬了酚醛樹脂的應(yīng)用范圍。
上面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性的描述，顯然本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。