[發明專利]一種酚醛泡沫塑料及其制備方法以及泡沫炭的制備方法

有效

• 申請號: 201310011151.2
• 申請日: 2013-01-11
• 公開（公告）號: CN103059503A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 付東升;楊陽;張云;唐應吉;鄭化安
• 申請（專利權）人: 陜西煤業化工技術研究院有限責任公司
• 主分類號: C08L61/10
• 分類號: C08L61/10;C08L61/12;C08L61/08;C08K9/06;C08K9/04;C08K3/00;C08J9/14;C09C1/40;C09C3/08;C09C3/12;C01B31/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術領域

本發明涉及粉煤灰微珠的表面改性，主要是利用化學偶聯劑進行表面處理，提高粉煤灰微珠的化學活性，增加與高聚物樹脂基體的相容性，及利用改性粉煤灰微珠增強酚醛泡沫塑料，采用改性粉煤灰對酚醛泡沫塑料進行填充作為剛性骨架，制備出輕質隔熱的泡沫炭材料。

背景技術

酚醛泡沫塑料是由可發泡性酚醛樹脂在表面活性劑、發泡劑、固化劑等作用下通過化學發泡或物理發泡而得到的一種泡沫材料,是目前泡沫保溫材料中發展最快的品種。酚醛泡沫塑料充分利用了有機材料自身的結構特點，解決了有機材料最為突出的燃燒問題。它不需要添加特種添加劑就具有良好的防火性能,其氧指數（OI）>40，煙密度等級（SDR）<8，具有耐熱性好,難燃,自熄,耐火焰穿透,火災時煙霧少,無滴落物,有毒氣體極微,不變形,只是表面碳化,使用溫度高,且價格低廉等優點。因此,近年來,酚醛泡沫塑料作為建筑、汽車、船舶、航空器材、石油管道、采礦等的保溫、隔音及隔熱材料,得到了廣泛的應用。酚醛泡沫塑料脆性大，易粉化的缺點影響到其應用范圍，制備發泡酚醛樹脂時常需加入各種改性劑或填料，如聚乙二醇、玻纖、二氧化硅、硅藻土等。另外酚醛泡沫塑料固化時通常采用酸性固化劑，如對苯磺酸、鹽酸、硫酸等，導致成型后的材料偏酸性，PH值在3-6之間，與金屬材料復合使用時具有一定的腐蝕性。

粉煤灰是一種固體廢棄物資源，目前在我國大規模的有效綜合利用途徑非常有限，主要集中在建筑和道路工程等方面，且利用率不到40%，而歐美國家的粉煤灰利用率已達到了70%-80%。從微觀結構上講，粉煤灰微珠是一種大小不等，形狀不規則的粒狀體，主要由硅鋁玻璃、微晶礦物微珠和未燃盡的殘炭微粒所組成。粉煤灰微珠經過表面改性后，與高分子聚合物的相容性得到明顯改善，材料的性能得到明顯的改善，將改性粉煤灰加入到聚合物中，可有效提高材料的耐磨性、耐熱性、阻燃性、力學性能等指標。另外粉煤灰中含有大量的堿金屬氧化物，添加到酚醛泡沫塑料中，可以中和掉一部分酸值，與金屬材料復合使用時降低其腐蝕性。

泡沫炭是一種由孔泡和相互連接的孔泡壁組成的具有三維網狀結構的輕質多孔材料。依據其孔壁的微觀結構，可以分為石墨化和非石墨化泡沫炭。除具有炭材料的常規性能外，泡沫炭還具有密度小、強度高、抗熱震、易加工等特性和良好的導電、導熱、吸波等物理和化學性能，通過與金屬或非金屬復合，可以獲得高性能的結構材料。這些優異的性能使泡沫炭在化工、航空航天、電子等諸多技術領域極具應用潛力。酚醛樹脂含碳量高，是制備碳材料的理想前驅體。將酚醛泡沫材料在惰性氣體保護下，經過高溫炭化，可以得到泡沫炭材料。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種粉煤灰表面改性處理方法，選擇兩種或兩種以上的無機酸酯類偶聯劑進行復配，取代傳統的有機硅烷偶聯劑，達到降低成本、提高粉煤灰表面處理效果的目的。

本發明的另一目的是將改性后的粉煤灰微珠添加到酚醛泡沫塑料材料中，針對酚醛泡沫塑料存在的脆性大，易粉化、固化物對金屬材料有腐蝕性的突出問題，采用改性粉煤灰對酚醛泡沫塑料進行填充，從而提高材料的力學性能、阻燃性能，降低其腐蝕性。

本發明的目的之三是針對酚醛泡沫塑料在制備泡沫炭材料的炭化工藝過程中收縮率大、成品率低的問題，采用改性粉煤灰對酚醛泡沫塑料進行填充作為剛性骨架，提高酚醛泡沫在炭化過程的尺寸穩定性，制備出輕質隔熱的泡沫炭材料，并實現粉煤灰的有效綜合利用。

本發明的目的是通過下述技術方案來實現的。

一種改性粉煤灰填充的酚醛泡沫塑料，包括下述質量比的原料：

酚醛樹脂?????????80-120份；

改性粉煤灰微珠???5-30份；

發泡劑???????????2-30份；

泡沫穩定劑???????0.5-6份；

固化劑???????????5-40份。

進一步地，所述改性粉煤灰微珠為粉煤灰經與復合偶聯劑活化處理、烘烤篩選分理出的粉煤灰微珠。

進一步地，所述酚醛樹脂為熱固性酚醛樹脂，是苯酚-甲醛、間苯二酚-甲醛或甲酚-糠醛中的一種或多種組合物；

所述發泡劑為環保型發泡劑，是無氯氫氟烴類(HFC)：1,1,1,3,3-五氟丙烷(HFC-245fa)、1,1,1,3,3-五氟丁烷（HFC-365mfc），或烴類碳烴化合物(HC)：正戊烷、異戊烷中的一種或多種組合；

所述泡沫穩定劑是有機硅油類化合物：二甲基硅油、十二烷基苯磺酸鈉、吐溫類：吐溫-80或吐溫-40中的一種或多種組合；