專利名稱：耐高溫酚醛泡沫復(fù)合保溫材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)酚醛樹脂進(jìn)行改性的方法，更具體的說是涉及一種 耐高溫酚醛泡沬復(fù)合保溫材料的制備方法。
背景技術(shù)：
酚醛樹脂具有突出的難燃性，低煙、低毒性能，以及節(jié)能保溫性能， 九十年代以來酚醛復(fù)合材料被廣泛應(yīng)用于航天航空，國(guó)防軍工領(lǐng)域，以及 民用飛機(jī)，船舶，車站，油井等防火要求嚴(yán)格的場(chǎng)所。公知的酚醛泡沬制
備方法是把甲階酚醛樹脂、表面活性劑(例如吐溫-80)、填料(例如氫氧 化鋁)、發(fā)泡劑(例如戊垸)、固化劑(例如各種無機(jī)酸或有機(jī)酸)混合后 高速攪拌，注入模具，最后在60 10(TC下固化30 120min得到產(chǎn)品。
酚醛泡沬導(dǎo)熱系數(shù)低于傳統(tǒng)的保溫材料如礦棉、巖棉、玻璃棉，節(jié)能 保溫性能居于所有保溫材料之首，但其溫度使用范圍一般在-19(TC ~150 。C之間，其冷保溫性優(yōu)于熱保溫性，如使用溫度超過15(TC，則會(huì)發(fā)生嚴(yán) 重的開裂和熱分解，失去保溫作用。目前，耐高溫達(dá)25(TC的酚醛泡沬復(fù) 合保溫材料制備方法尚未見諸文獻(xiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種耐高溫酚醛泡沬復(fù)合保溫材料 的制備方法，本發(fā)明對(duì)酚醛樹脂進(jìn)行硼改性并與無機(jī)保溫材料復(fù)合，制備 的耐高溫酚醛泡沫復(fù)合保溫材料可在-190 ~ +25(TC范圍內(nèi)使用。
本發(fā)明釆用的技術(shù)方案 一種耐高溫酚醛泡沬復(fù)合保溫材料的制備方 法，包括下列步驟A、 對(duì)酚醛樹脂進(jìn)行硼改性
按摩爾比苯酚甲醛=1.0: 1.2 2.o的比例將苯酚、甲醛加入反應(yīng)器，
然后加入NaOH催化劑，控制體系的pH值為8~9,攪拌升溫至60 ~ 80°C ， 保溫反應(yīng)1.0~2. 5h,生成水楊醇，然后緩慢加入硼化合物，升溫至90~110 °C，反應(yīng)1.0~2.0h,得黃色粘稠的硼酚醛樹脂，所述硼化合物選自硼酸、
無水硼砂或三氧化二硼，按摩爾比苯酚硼化合物-i.o: o. 1~0.4的比例
加入硼化物；
B、 硼酚醛樹脂與無機(jī)材料復(fù)合 發(fā)泡組份的重量份數(shù)配比為 硼酚醛樹脂 1Q0份 表面活性劑 4~8份 填料 10~80份 發(fā)泡劑 6~20份 固化劑 8~20份
將上述發(fā)泡組份按照重量份數(shù)配比加入混合鍋，高速攪拌15 60s，快 速倒入模具，然后鋪上1.0 50mm厚的無機(jī)保溫材料，合上模具，于40~ 9(TC下發(fā)泡固化0.5~1.5h，最后冷卻、脫模，得到所述耐高溫酚醛泡沫復(fù) 合保溫材料。
步驟B中所述表面活性劑是吐溫-80、所述填料是氫氧化鋁、所述發(fā)泡 劑是戊烷、所述固化劑是對(duì)甲苯磺酸。
步驟B中所述無機(jī)保溫材料選自玻璃纖維、礦棉、巖棉、陶瓷纖維或膨 脹珍珠巖其中之一。
本發(fā)明的有益效果酚醛泡沬不耐高溫的主要原因是酚醛樹脂是通過 C-C鍵連接苯環(huán)，鍵能較低，同時(shí)其酴羥基極易被氧化，因此在高溫條件下 易開裂和分解。本發(fā)明的第一個(gè)重要技術(shù)措施是對(duì)酚醛樹脂進(jìn)行硼改性， 硼酚醛樹脂中的B-0鍵鍵能高于C-C鍵鍵能，這有助于耐高溫性能的改善。 本發(fā)明的第二個(gè)重要注以上硼酚醛樹脂進(jìn)行發(fā)泡固化，有機(jī)與無機(jī)材料的復(fù)合，可大大提高耐 熱等級(jí)，又保持其較高的保溫效果。
本發(fā)明制備的耐高溫酚醛泡沬復(fù)合保溫材料主要性能指標(biāo)為 表觀密度(kg/m3) 40 ~ 200
0. 025 ~ 0. 06 難燃Bl級(jí) 《4 >45 >0. 10 <2
-190。C ~+250。C
由上述指標(biāo)可知，本發(fā)明制備的耐高溫酚醛泡沬復(fù)合保溫材料兼具有 機(jī)保溫材料優(yōu)異的保溫性能和無機(jī)保溫材料的耐髙溫性，量輕并難燃，可 廣泛應(yīng)用于冷熱保溫場(chǎng)所。
導(dǎo)熱系數(shù)(w/mk) 燃燒性能 煙密度(％) 氧指數(shù)(％) 壓縮強(qiáng)度(MPa) 尺寸穩(wěn)定性(％)
使用溫度rc)
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)描述， 一種耐高溫酚醛泡沬復(fù)合 保溫材料的制備方法，包括下列步驟
A、 對(duì)酚醛樹脂進(jìn)行硼改性
按摩爾比苯酚甲醛-i.o: 1.2~2. o的比例將苯酚、甲醛加入反應(yīng)器，
然后加入NaOH催化劑，控制體系的pH值為8~9,攪拌升溫至60 ~ 80'C ， 保溫反應(yīng)1.0~2. 5h，生成水楊醇，然后緩慢加入硼化合物，升溫至90~110 °C,反應(yīng)1.0 2.0h,得黃色粘稠的硼酚醛樹脂，所述硼化合物選自硼酸、 無水硼砂或三氧化二硼，按摩爾比苯酚硼化合物-l. 0: 0. 1~0.4的比例 加入硼化物；
B、 硼酚醛樹脂與無機(jī)材料復(fù)合 發(fā)泡組份的重量份數(shù)配比為 硼酚醛樹脂 100份
5表面活性劑 4~8份
填料 10~80份
發(fā)泡劑 6~20份
固化劑 8~20份
將上述發(fā)泡組份按照重量份數(shù)配比加入混合鍋，高速攪拌15 60s，快 速倒入模具，然后鋪上1.0 5Q咖厚的無機(jī)保溫材料，合上模具，于40~ 9(TC下發(fā)泡固化0. 5~1. 5h,最后冷卻、脫模，得到所述耐高溫酚醛泡沬復(fù) 合保溫材料。
本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式中步驟B中所述表面活性劑是吐溫-80、所述填 料是氬氧化鋁、所述發(fā)泡劑是戊烷、所述固化劑是對(duì)甲苯磺酸，所述無機(jī) 保溫材料選自玻璃纖維、礦棉、巖棉、陶瓷纖維或膨脹珍珠巖其中之一。 一般酚醛樹脂制備中常用的表面活性劑、填料、發(fā)泡劑、固化劑也可以用 于本發(fā)明。
實(shí)施例l
將多聚甲醛59g，苯酚95g,加入250ml三口燒瓶中，加入6%的NaOH 溶液30g，保證體系的pH值為8 9;在攪拌下，用水洛加熱，緩慢升溫； 當(dāng)溫度升至65'C,撤去加熱裝置，保溫反應(yīng)1.5h;加入硼酸24g，升溫至 95'C,保溫反應(yīng)l.Oh，停止反應(yīng)，冷卻至室溫；滴加磷酸中和體系，控制 體系pH值為6-7，得黃色粘稠的硼酚醛樹脂。
將45g硼酚醛樹脂、2.5g吐溫-80、 23g氫氧化鋁、5g戊烷、5g對(duì)甲 苯磺酸依次加入混合鍋，高速攪拌15s，快速倒入鋪有5mra厚的坡璃纖維氈 的模具中，合上模具，于75'C下發(fā)泡固化lh，冷卻，脫模，得一定密度的 耐高溫酚醛泡沫復(fù)合保溫材料。
對(duì)實(shí)施例1的產(chǎn)品釆用國(guó)標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，得到耐高溫酚醛泡沬復(fù)合保溫 材料主要性能指標(biāo)為
表觀密度(kg/m3) 40~ 200 (GB6343 )
導(dǎo)熱系數(shù)(w/mk) 0.025 ~0.06 (GB10294 )
6燃燒性能難燃Bl級(jí)(GB8625 )
煙密度(％)《4(GB86277)
氧指數(shù)(％)>45(GB/T2錫)
壓縮強(qiáng)度(MPa)>0. 10(GB8813)
尺寸穩(wěn)定性(％)《2(GB8811)
使用溫度rc)—190°C ~+250°C (GB17430 )實(shí)施例2
將多聚甲醛38g，苯酚95g，加入250ml三口燒瓶中，加入6%的NaOH 溶液25g，保證體系的pH值為8~9;在攪拌下，用水浴加熱，緩慢升溫； 當(dāng)溫度升至8(TC，撤去加熱裝置，保溫反應(yīng)1. 0h;加入無水硼砂20g,升 溫至105。C，保溫反應(yīng)1.5h，停止反應(yīng)，冷卻至室溫；滴加磷酸中和體系， 控制體系pH值為6-7，得黃色粘稠的硼酚醛樹脂。
將45g硼酚醛樹脂、3.5g吐溫-80、 36g氫氧化鋁、9g戊烷、9g對(duì)甲 苯磺酸依次加入混合鍋，高速攪拌15s，快速倒入鋪有15mm厚的陶瓷纖維 氈的模具中，合上模具，于40。C下發(fā)泡固化lh,冷卻，脫模，得一定密度 的耐高溫酚醛泡沬復(fù)合保溫材料。
實(shí)例3
將多聚甲醛50g,苯酚95g,加入250ml三口燒瓶中，加入6%的NaOH 溶液30g,保證體系的pH值為8~9;在攪拌下，用水浴加熱，緩慢升溫； 當(dāng)溫度升至75匸，撤去加熱裝置，保溫反應(yīng)2h;加入三氧化二硼15g，升 溫至90'C,保溫反應(yīng)2. Oh，停止反應(yīng)，冷卻至室溫；滴加磷酸中和體系， 控制體系pH值為6 ~ 7,得黃色粘稠的硼酚醛樹脂。
將45g硼酚醛樹脂、2g吐溫-80、 4.5g氫氧化鋁、3g戊烷、4g對(duì)甲苯 磺酸依次加入混合鍋，高速攪拌15s，快速倒入鋪有40mm厚的巖棉纖維氈 的模具中，合上模具，于9(TC下發(fā)泡固化lh,冷卻，脫模，得一定密度的 耐高溫酚醛泡沬復(fù)合保溫材料。所述內(nèi)容僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說明，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所 作的任何等效變換，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1. 一種耐高溫酚醛泡沫復(fù)合保溫材料的制備方法，包括下列步驟A、對(duì)酚醛樹脂進(jìn)行硼改性按摩爾比苯酚∶甲醛＝1.0∶1.2～2.0的比例將苯酚、甲醛加入反應(yīng)器，然后加入NaOH催化劑，控制體系的pH值為8～9，攪拌升溫至60～80℃，保溫反應(yīng)1.0～2.5h，生成水楊醇，然后緩慢加入硼化合物，升溫至90～110℃，反應(yīng)1.0～2.0h，得黃色粘稠的硼酚醛樹脂，所述硼化合物選自硼酸、無水硼砂或三氧化二硼，按摩爾比苯酚∶硼化合物＝1.0∶0.1～0.4的比例加入硼化物；
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述耐高溫酚醛泡沬復(fù)合保溫材料的制備方法，其特 征是步驟B中所述表面活性劑是吐溫-80、所述填料是氫氧化鋁、所述發(fā) 泡劑是戊烷、所述固化劑是對(duì)甲苯磺酸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述耐高溫酚醛泡沬復(fù)合保溫材料的制備方法，其特 征是步驟B中所述無機(jī)保溫材料選自玻璃纖維、礦棉、巖棉、陶瓷纖維 或膨脹珍珠巖其中之一。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種耐高溫酚醛泡沫復(fù)合保溫材料的制備方法，第一步是對(duì)酚醛樹脂進(jìn)行硼改性得到硼酚醛樹脂，因?yàn)榕鸱尤渲械腂-O鍵鍵能高于C-C鍵鍵能，這有助于耐高溫性能的改善，第二步是將厚度為1～50mm無機(jī)保溫材料，例如玻璃纖維、礦棉、巖棉、陶瓷纖維、膨脹珍珠巖等作為襯里，在襯里上澆注以上硼酚醛樹脂進(jìn)行發(fā)泡固化，通過有機(jī)與無機(jī)材料的復(fù)合提高復(fù)合材料的耐熱等級(jí)，并保持其較高的保溫效果。本發(fā)明兼具有機(jī)保溫材料優(yōu)異的保溫性能和無機(jī)保溫材料的耐高溫性，量輕并難燃，可廣泛應(yīng)用于冷熱保溫場(chǎng)所。
文檔編號(hào)C08L61/14GK101531769SQ20091004954
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
發(fā)明者卞沈慧, 王堯禹, 宇 陳, 黃劍清 申請(qǐng)人:上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院