[發明專利]一種有機-無機復合改性阻燃酚醛泡沫

有效

• 申請號: 201410462630.0
• 申請日: 2014-09-11
• 公開（公告）號: CN104262898A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 李效玉;葉俊;邱藤;段紅云;張鑫
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08L61/14
• 分類號: C08L61/14;C08K5/21;C08K3/34;C08K3/32;C08J9/14
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及一種有機-無機復合改性阻燃酚醛泡沫，主要應用于建筑外墻保溫。

背景技術

酚醛樹脂是最早工業化的樹脂之一。酚醛樹脂最早的合成可以追溯到20世紀初，來自比利時的化學家L.H.bankcland在實驗室中第一次合成酚醛樹脂，并對酚醛樹脂的合成機理進行了初步的解析和研究。上世紀50年代，酚醛樹脂就已經在西歐、北美、日本地區廣泛的使用。酚醛樹脂因其良好的絕緣性、隔熱性、高強度等優點被廣泛的應用于多個行業，主要包括：保溫隔熱材料、人造板的制造，防火隔熱涂料，高耐磨塑料產品等。

近些年，隨著我國建筑行業的蓬勃發展，許多城市建筑由于外墻保溫材料阻燃等級不達標，導致火災發生，造成大量人員傷亡。2009年和2011年國家發布的《外保溫系統及外墻裝飾防火暫行規定》(公通字[2009146號]和《進一步明確民用建筑外保溫材料消防監督管理有關要求的通知》(公消[2011165號])，對建材的阻燃性能提出嚴格的要求，材料的主要指標氧指數OI指數＜22是易燃材料，22＜OI指數＜27是可燃材料，OI指數＞28是難燃材料，OI指數大于32的是B₁級阻燃保溫材料，酚醛泡沫達到B₁級阻燃泡沫材料標準，同時它的價格低廉、合成工藝簡單，在建材保溫材料方面有不可替代的地位。但是酚醛泡沫中剛性結構的苯環占有大量的比例，苯環大量堆砌連接造成了酚醛泡沫韌性差、粉化率高的缺點限制了酚醛泡沫的發展。

酚醛樹脂的改性主要有物理改性和化學改性兩種，其中物理改性主要是往樹脂中加入各種彈性高、模量高、與樹脂相容性好的液體、粉末、纖維材料，來達到增強、增韌的目的，但均對泡沫的阻燃性能有很大影響?；瘜W改性主要分為兩大類：一是用各種酚類化合物代替部分苯酚與甲醛發生反應，可以把帶有特定性能的酚類化合物接入到酚醛樹脂之中，在化學結構上對酚醛樹脂進行修飾，但由于酚類化合物中苯環的存在，增韌效果不明顯。二是讓帶有柔性鏈段的化合物和苯酚、甲醛共聚來合成改性酚醛樹脂。梁明莉等人使用聚氨酯預聚體與酚醛泡沫進行化學反應，讓聚氨酯的柔性鏈段接入到酚醛泡沫之中，少量預聚體的加入能大幅度降低泡沫的粉化率，但是這種用聚氨酯改性的泡沫氧指數會急劇下降。2005年Yang.H首先合成一種含磷的高分子量的聚醚化合物，然后使用這種化合物對酚醛泡沫進行改性，在酚醛泡沫中引入含磷的基團提高改性泡沫的氧指數。最終得到的泡沫氧指數有一定程度的回升，達到B₁級阻燃泡沫材料的需求，但這種改性方法成本很高，難以推廣應用。

發明內容

本發明公開了一種有機-無機復合改性阻燃酚醛泡沫，通過甲醛、苯酚、有機改性劑在堿性條件下合成改性的熱固性酚醛樹脂，然后經真空脫水到一定粘度后，加入表面活性劑、發泡劑、固化劑、無機改性劑，攪拌均勻進行發泡。其中有機改性劑是長鏈的多官能度縮水甘油醚，它能夠改善傳統酚醛泡沫的脆性，減少泡沫的掉渣率，無機改性劑是尿素插層的納米蒙脫土，在補強有機改性酚醛泡沫阻燃性的同時，提高泡沫的物理機械性能。通過這種有機-無機復合改性的方法最終得到機械性能優良、掉渣率低、阻燃性能好的酚醛泡沫。

一種有機-無機復合改性阻燃酚醛泡沫，其特征在于：包括脫水后粘度為4000-6000mpa.s的基體樹脂100重量份、表面活性劑5重量份、發泡劑5重量份、固化劑10重量份、無機改性劑0-10重量份，經機械攪拌均勻后，倒入模具中，在70℃下發泡3小時；表面活性劑為吐溫80；發泡劑為正戊烷；固化劑為磷酸；無機改性劑為尿素插層蒙脫土；

其中基體樹脂包括苯酚、甲醛、多官能度縮水甘油醚、堿性催化劑；其中苯酚100重量份、質量百分數為37％的甲醛水溶液：130-170重量份、多官能度縮水甘油醚：3-10重量份、堿性催化劑為30wt％氫氧化鈉水溶液：8-15重量份。

多官能度縮水甘油醚為聚乙二醇二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚、乙二醇二縮水甘油醚、1,4-乙二醇二縮水甘油醚、戊二醇二縮水甘油醚、1,6-己二醇二縮水甘油醚、三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、丙三醇三縮水甘油醚之一。

無機改性劑為尿素插層蒙脫土，制備方法如下：將尿素烘干后進行粉碎，過篩后得到200目尿素粉末，然后將尿素粉末和蒙脫土粉末均勻混合，尿素加入量為蒙脫土重量份的10-40％，最后將分散均勻的混合物放入90℃烘箱中活化2h，得到尿素插層蒙脫土。

所述酚醛泡沫制備方法如下：