泡沫复合材料制造技术

公开了聚苯乙烯酚醛泡沫复合材料和前体组合物。复合材料展现出极佳的阻燃性并且可以在标准的膨胀聚苯乙烯加工设备中适当地制备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及聚苯乙烯-酚醛泡沫复合材料以及适于制备该复合材料的颗粒组合 物。泡沫复合材料具有尤其但不唯一地适用于隔热和阻燃应用中的有利特性。
技术介绍
聚苯乙烯泡沫板或成型件在建筑施工中广泛地用于隔热和隔音。用于制造聚苯乙 烯泡沫板或成型件的传统方法如下： 1.由制造商提供以粒径分级的颗粒形式的可膨胀聚苯乙烯。此颗粒聚苯乙烯具有 溶解在其中的一定比例的发泡剂，例如戊烷。 2.使颗粒在流化床中暴露在热量下，通常为蒸汽下。当颗粒从流化床底部到达顶 部时，它们会发生软化，并且当戊烷从固体溶液中损失时，所释放的气体使得软化的聚苯乙 烯颗粒膨胀到它们原始体积的50倍。颗粒变得接近球形，具有极低的密度。在流化床顶部 收集膨胀的聚苯乙烯颗粒。在这种初步膨胀过程后，颗粒仍包含少量的戊烷。 3.将干燥颗粒引入其壁上穿透有许多小孔的模具中。然后可以压缩干燥颗粒。将 蒸汽引入含有聚苯乙烯颗粒的容器中。聚苯乙烯颗粒发生软化并且残留的戊烷得到释放。 在此第二阶段中，注入物的体积膨胀受到模具壁的限制，使得颗粒聚集在一起并使它们熔 合以形成膨胀聚苯乙烯泡沫的单一轻质物。 4.如果模具的形式为块，则随后将膨胀聚苯乙烯的块切成板。这些切片可用作隔 热壁或面板的芯。 聚苯乙烯泡沫的一个缺点在于它们极易在火焰中燃烧和/或熔化，进而导致结构 强度的损失。相比起来，作为一类材料的具有酚醛树脂基质的泡沫（其为酚醛泡沫）因它 们极佳的阻燃性和热性能而被知晓，但是，它们的以高脆性和易碎性为代表的不良结构特 性对它们在多个应用领域中的商业潜能造成了阻碍。 希望确定解决以上局限性中的一个或多个的新型泡沫产物和组合物。
技术实现思路
提供一种颗粒组合物，其包含： (a)可膨胀聚苯乙烯颗粒； (b)反应性可熔性酚醛树脂； (c)可膨胀热塑性微球；以及 (d)酸性催化剂。 颗粒组合物具有极佳的操作品质且基本上是可流动的。有利的流动性使得能够在 制造操作期间轻松地转移和处理颗粒。此外，虽然可熔性酚醛树脂具有高反应性，但其以潜 伏状态存在于颗粒组合物中并可适当地进行活化以引起固化。 反应性可熔性酚醛树脂可以部分固化状态存在于颗粒组合物中。 如本文所用，"部分固化状态"是指可熔性酚醛树脂可以没有经受80°C以上，或 70°C以上的温度。而且，可熔性酚醛树脂可以没有经受80°C以上或不超过70°C的温度长达 1小时以上。或者，可熔性酚醛树脂可以没有经受80°C以上或不超过70°C的温度长达0. 5 小时以上。 颗粒组合物可以基本上是干燥的。如此上下文中所用，术语"基本上"意指以组合 物和水的总重量计，颗粒组合物包含按重量计小于10 %的水，或小于7 %的水，或小于5% 的水，或小于3%的水，或小于1 %的水，或0%的水。颗粒组合物还可无粘性。 反应性可熔性酚醛树脂可基本上不溶于水中。 如本文所公开的颗粒组合物可具有上述公开的特征中的任意一种或任意组合。 颗粒组合物可进一步包含填料，尤其是强化填料。可使用多种填料。可根据最终 产物所需的特点使用一种或多种填料。合适的非限制性填料包括颗粒硅土、滑石、高岭土、 粘土和二氧化钛、玻璃纤维、纳米复合材料和纳米颗粒。可使用无机化合物，尤其是颗粒无 机化合物。以颗粒组合物的总重量计，填料按重量计可以0.5%至60%，或1%至20%，或 2%至15%的量存在。 可以通过用一种或多种试剂进行处理来适当地改变颗粒填料的特性，例如以改变 填料的表面特性。这种处理可例如降低可溶性填料在液体（特别是水性液体）中的溶解性。 对（多种）改性剂的选择将取决于填料的期望特点。优选类别的改性剂包括硅烷。 填料可具有0· 1mm至5mm之间或0· 5mm至2mm之间的粒径。颗粒填料可以是颗粒 硼酸。粒径约1_的颗粒硼酸是合适的。可以用硅烷处理颗粒硼酸，以得到涂覆硅烷的颗 粒硼酸。硅烷用来降低硼酸的水溶解度。 可以通过在酸性催化剂的存在下将可膨胀聚苯乙烯颗粒、可熔性酚醛树脂、热塑 性可膨胀微球及任选地填料相结合来制备颗粒组合物。 颗粒组合物的至少一种成分可以以水溶液、分散体或悬浮液的形式提供。在可以 包括部分固化的颗粒组合物形成过程中，可以从组合物中移除至少一些水，这样做的结果 是，颗粒组合物基本变干，从而使其能自由流动并容易转移。如此上下文中所用，术语"基本 上"意指以组合物和水的总重量计，颗粒组合物包含按重量计小于10 %的水，或小于7 %的 水，或小于5%的水，或小于3%的水，或小于1 %的水，或0%的水。 可膨胀聚苯乙烯颗粒 可膨胀聚苯乙稀颗粒可具有0. 1mm至5mm之间，或0. 5mm至3mm之间，或0. 5mm至 1. 5mm之间，或0· 7mm至1. 0mm之间的平均粒径。 可膨胀聚苯乙稀颗粒的密度可在5kg/m3至20kg/m3之间，或在7kg/m 3至18kg/m3之间，或在9kg/m3至14kg/m 3之间。 可膨胀聚苯乙烯颗粒可含有至少一种发泡剂。优选的聚苯乙烯发泡剂包括液体物 理发泡剂，其为挥发性液体并且在受热时通过发泡剂的蒸发或者通过发泡剂的分解产生发 泡气体。 可膨胀聚苯乙烯颗粒中存在的发泡剂的量按重量计可在1 %至12%之间，或在 2%至10%之间或在4%至8%之间。 许多适用的发泡剂在本领域中是众所周知的。发泡剂可以是大气压力沸点 在-50°C至100°C之间或在0°C至50°C之间的液体。 发泡剂的实例包括有机化合物，如烃、卤代烃、醇、酮和醚。烃类发泡剂的具体实例 包括丙烷、丁烧、戊烧、异戊烧和己烧。戊烧是示例性的发泡剂。 可膨胀聚苯乙烯颗粒可得自常用来制备聚苯乙烯颗粒的苯乙烯聚合物，所述聚苯 乙烯颗粒待吹塑来形成聚苯乙烯泡沫颗粒。除了使用苯乙烯作为唯一的单体之外，还可以 使用其它可加成聚合单体，并且本说明书中的术语聚苯乙烯涵盖这类共聚物。苯乙烯总是 作为聚苯乙烯聚合物的主要组分存在。 可膨胀聚苯乙烯颗粒可以是未膨胀的或部分膨胀的聚苯乙烯颗粒或其混合物。可 膨胀聚苯乙烯颗粒可以是部分膨胀的。 可以通过添加一种或多种添加剂对可膨胀聚苯乙烯颗粒进行改性，所述添加剂如 阻燃剂、抑烟剂、抗静电剂、流动性促进剂、发泡改性剂及可膨胀聚苯乙烯颗粒中常见或常 用的其它添加剂。例如，可以用碳或石墨来涂覆或浸渍可膨胀聚苯乙烯颗粒。 可熔性酚醛树脂 以大于1(通常约1.5)的甲醛/苯酚比制备的碱催化苯酚甲醛树脂可以称为可 熔性酚醛树脂。颗粒组合物中存在的可熔性酚醛树脂可以得自具有25°C温度下500cP至 4000cP之间的粘度或者25°C温度下1000cP至3000cP之间的粘度的反应性可熔性酚醛树 月旨。以反应性可熔性酚醛树脂和水的总重量计，颗粒组合物中存在的反应性可熔性酚醛树 脂可以具有按重量计2 %至7 %的含水量或者按重量计3 %至6 %的含水量。相对于反应性 可熔性酚醛树脂和水的总重量，反应性可熔性酚醛树脂可以具有按重量计小于25%，或小 于20 %，或小于18 %的游离苯酚含量。游离苯酚含量按重量计可以在10 %至20 %之间，或 者可以在14%至18%之间。相对于反应性可熔性酚醛树脂和水的总重量，反应性可熔性酚 醛树脂可以具有按重量计小于3 %，或小于1 %的游离甲醛含量。反应性可熔性酚醛树脂可 以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种颗粒组合物，其包含：(a)可膨胀聚苯乙烯颗粒；(b)可熔性酚醛树脂；(c)可膨胀热塑性微球；以及(d)酸性催化剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：夫伦·布雷斯格德尔，迈克尔·蒙蒂，戈登·史密斯，斯蒂芬·克拉克，斯蒂芬·麦克米伦，朱利安·格林，默里·奥尔皮，
申请(专利权)人：阿克斯拉姆有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU