[發明專利]改性酚醛泡沫及其制備方法

有效

• 申請號: 202010120058.5
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111333996B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 李東風;姜兆欣;侯瑞斌;夏艷;趙寶華;柳翱;陳嘉興;張先行
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: C08L61/34
• 分類號: C08L61/34;C08L71/02;C08J9/14;C08G14/08
• 代理公司: 長春市東師專利事務所 22202
• 代理人: 張鐵生;劉延軍

本發明公開了改性酚醛泡沫及其制備方法，包括以下步驟：將苯酚與甲醛按照一定摩爾比加入到三頸燒瓶中，然后添加占一定苯酚質量的單寧，該體系升溫，滴加一定質量分數NaOH溶液，調節pH；首先使該體系在50℃下反應一段時間，然后繼續升溫至60℃；將占一定苯酚質量的尿素分成等質量兩份，在60℃下和98℃分兩批次投下，各反應一段時間；反應完成后冷卻至室溫，用一定濃度的鹽酸中和至中性，然后減壓蒸餾至一定黏度，得到低游離醛酚醛樹脂。稱取一定量酚醛樹脂，在攪拌條件下，依次表面活性劑、發泡劑和固化劑，攪拌均勻后倒入模具中，在70℃下恒溫發泡，固化成型，冷卻脫模，得低甲醛釋放量的改性酚醛泡沫。

技術領域

本發明屬于化工技術領域，具體涉及改性酚醛泡沫及其制備方法。

背景技術

酚醛泡沫能夠在-200～200℃范圍內長期使用而不會變形和降解，優于聚氨酯泡沫、聚苯乙烯泡沫，使其在耐高溫方面有明顯優勢。不僅如此，酚醛泡沫還具有導熱系數低，具有均勻的閉孔結構，絕熱性能好，隔熱，高殘炭率，燃燒時低煙、低毒，無明顯火焰，無滴落物，耐老化、成本較低等優，因此在化工、建筑、機械、航空航天等多個領域獲得了廣泛應用，具有廣闊的應用前景，是最有前途的保溫阻燃材料之一。然而，酚醛泡沫由于其脆性和韌性差，嚴重制約了其應用范圍和使用壽命。為了克服這些缺點，人們開發了各種各樣的方法來增強酚醛泡沫的韌性，如用蒙脫土、碳纖維、硅烷偶聯劑、雙氰胺等作為增韌劑增韌泡沫，效果顯著，擴大了酚醛泡的應用范圍，延續了使用壽命。

近年來，隨著社會的高速發展，高層建筑火災事件頻繁發生，給人們的生命財產帶來巨大的威脅。酚醛泡沫由于具有較好的阻燃作用，近年來越來越受到政府及研究者的關注和青睞。目前酚醛泡沫的燃燒級別為V0等級，屬于難燃級別，因此可以向飛機、船舶、車站、醫院、體育設施、家用門窗等場所和領域中推廣酚醛泡沫材料用以保溫和阻燃，可有效降低火災的發生和火災損失。但是酚醛樹脂由于游離醛的存在，制造出來的酚醛泡沫會隨著時間緩慢釋放甲醛，長久下去會對人體造成極大的損害。并且酚醛泡沫是以酸作為固化劑，泡沫顯示酸性，會對金屬造成腐蝕，降低了船舶、家用門窗等的使用壽命。因此需要對酚醛泡沫進行改性，制造出低酸性同時又低甲醛釋放的泡沫，以滿足這些領域和場所的要求。

近年來，用生物質材料改性酚醛泡沫越來越受到人們的重視，這是因為生物質材料不僅原料來源廉價，成本較低，而且還能替代苯酚，減少人們對石油產品的依賴，緩解能源危機，保護環境。單寧分子中由于三元酚結構的存在使其能夠發生類似苯酚的反應，每個三元酚有兩個反應活性點，與甲醛有非常高的反應活性，因此可以提高甲醛利用率，降低樹脂中殘留甲醛，進而降低酚醛泡沫甲醛釋放量。因此筆者在酚醛泡沫和單寧基泡沫研究的基礎上，優化了合成路線，嘗試以酚醛樹脂作為結構主體，制備了單寧改性的酚醛泡沫，同時又將定量尿素分兩批次加入酚醛樹脂中，降低樹脂中的游離醛含量，制備的酚醛泡沫在降低甲醛釋放量的基礎上最大限度的不損失其力學性能和熱穩定性。

發明內容

本發明目的是通過酚醛樹脂的化學改性，降低酚醛泡沫的酸性，降低酚醛泡沫的甲醛揮發量。

一種改性酚醛泡沫的制備方法，它包括：

1）按物質的量之比1∶1.4稱取苯酚和甲醛，添加單寧，所述單寧添加量為苯酚質量的1~4%；升溫到40℃時，滴加20 wt.%NaOH溶液，調節pH為8.5~9.5；

2）在45~55℃下反應0.8~1.5h，然后繼續升溫至60~65℃；將尿素分成等質量的兩批次投下，在60~65℃下添加第一批次的尿素，反應0.75~1h，繼續升溫至95~100℃，添加第二批次的尿素，反應50~90min；所述的尿素占苯酚質量5.5~6.5%；

3）反應完成后冷卻至室溫，用6mol/L的鹽酸中和至中性，減壓濃縮，得到酚醛樹脂；

4）稱取100g酚醛樹脂，在攪拌條件下，依次加入5.5~6.5g表面活性劑吐溫-80，9~11g發泡劑正戊烷和3~5g固化劑，攪拌均勻，在65~75℃下恒溫發泡，固化成型，冷卻脫模，得到改性酚醛泡沫；