一种改性酚醛树脂保温板及其制备方法技术

本发明专利技术属于高分子材料领域。本发明专利技术涉及一种改性酚醛树脂保温板及其制备方法，该方法以酚源、多聚甲醛、胺源、聚氨酯预聚体作为原料，经曼尼希反应及缩合反应制备新型改性酚醛树脂(聚氨酯改性苯并恶嗪)，并将其发泡熟化制得保温板。该新型材料有效解决了现有酚醛树脂保温板脆性大、易粉化、吸水率高等问题，同时具有更加优异的物理性能。此外，该材料来源广泛、分子可设计性强。可以预见，该材料在建材、家装、家电领域将会迎来广阔的市场前景。

【技术实现步骤摘要】
一种改性酚醛树脂保温板及其制备方法
本专利技术涉及一种改性酚醛树脂保温板及其制备方法。本专利技术属于高分子材料领域。
技术介绍
酚醛泡沫(简称PF泡沫)是一种性能优异的防火、隔热、隔音、轻质节能产品。PF泡沫的难燃程度是目前广泛使用的聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PU)等泡沫所远远不及的，25mm厚的PF泡沫平板经受1700℃火焰喷射10min后，仅表面略有炭化却烧不穿，既不会着火更不会散发浓烟和毒气。作为一种唯一的B1级有机建筑墙体用保温板，PF泡沫长期使用温度可达到150℃，优于PS(80℃)和PU(110℃)等泡沫。PF泡沫具有均匀微细的闭孔结构，导热系数低，仅0.022-0.040W/(m·k)，PF泡沫成本低廉，相当于PU的2/3。所以PF泡沫的节能、防火效果和经济效益都很显著。传统PF泡沫保温板在使用中存在脆性大，易开裂，粉化严重等问题，限制了酚醛保温材料在外墙外保温领域的应用。PF保温板突出的性能被大家关注，但其的各种缺陷也慢慢地体现出来。目前国外有大量试验数据表明PU改性PF泡沫可以通过化学改性方法达到增韧的目的。第一，异氰酸酯和多羟基化合物或羟基扩链起交联作用；第二，异氰酸酯和其的羟甲基进行反应，通过向其引入柔性链结构，达到提高其成品的增韧目的，减少成品本身的脆性；也有一些特点，如PU闭孔率高，吸水率低，快速成型技术。另一方面，苯并噁嗪树脂是一种从传统酚醛树脂基础上发展起来的新型热固性树脂，在加热或催化剂作用下发生开环聚合，生成具有含氮且类似酚醛树脂网状结构的聚苯并噁嗪，因此又名新型酚醛树脂。由于结构上的特殊性，苯并噁嗪树脂既保持了传统热固性树脂优良的耐热、阻燃、力学性能和工艺性能外，还具有传统热固性树脂所不具备的某些特殊性能，使得这类树脂近年来受到人们的普遍关注。鉴于上述因素，科研人员需要积极研发新型改性PF保温板，在不损害材料性能的前提下，克服上述问题。苯并噁嗪树脂固化后能形成分子内氢键，且不存在活性亚甲基，固化后的稳定性远优于传统PF树脂，同时PU改性新型酚醛树脂能够对以上问题进行有效解决，却少有报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有酚醛树脂保温板脆性大、易粉化、吸水率高等问题，提供了一种改性酚醛树脂保温板及其制备方法，其使用酚源、多聚甲醛、胺源、聚氨酯预聚体作为原料，经曼尼希反应及缩合反应制备新型改性酚醛树脂(聚氨酯改性苯并恶嗪)，并将其发泡熟化制得保温板，在解决现有问题的同时，具有优异的物理性能。可以预见，该材料在建材、家装、家电领域将会迎来广阔的市场前景。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种改性酚醛树脂保温板，其主体树脂结构式如下所示：其中，-R1为-H、-CH3、-C9H11O或-C9H19；-R2为-H、-OH、-CH3或-C15H31；-R3为-C5H11、-C12H23、-C14H29、-C16H33-或C10H22N；-R4为-C4H8、-C6H12、-C7H14或-C8H16。一种改性酚醛树脂保温板的制备方法，包含以下步骤：(1)将含有1mol酚羟基的酚源、2-2.4mol多聚甲醛、含有1mol氨基的胺源加入到50mol有机溶剂a中，搅拌加热回流2-12h后，冷却至室温，用无水硫酸钠干燥过夜，过滤，旋蒸，将残留物过柱子，得到混合物1；所述混合物1包含产物I和产物II；(2)将含有二异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物的50mol有机溶剂a加入到含有中间产物I和II的混合物中，室温搅拌0.5-3h后，减压脱除溶剂得到改性酚醛树脂混合物2；所述改性酚醛树脂混合物2包含产物II和产物III；(3)将10-20重量份无机填料投入到反应釜中，同时往反应釜中加入10-20重量份有机溶剂b、1-2重量份表面活性剂，控制反应釜中温度为40-50℃，搅拌10-15min，得到混合物a；往混合物a中加入80-110重量份改性酚醛树脂混合物2、1重量份催化剂、1-10重量份发泡剂，反应釜升温至50-60℃，搅拌均匀15-25min，得到混合物b；准备好预热之后的模具，将得到的混合物b立即注入到模具内，于110℃预热30min后，置于200-230℃的烘箱中，保温1h，熟化后出模即得改性酚醛树脂保温板。作为优选，所述酚源为苯酚、间苯二酚、对甲基苯酚、双酚A、壬基酚或腰果酚。作为优选，所述胺源为羟基胺与烃基伯胺按氨基摩尔数比为0.02-0.1/0.9-0.98。作为优选，所述烃基伯胺为戊胺、十二胺、十四胺、十六胺或癸二胺；羟基胺为4-氨基-1-丁醇、6-氨基-1-己醇、7-氨基-1-庚醇或8-氨基-1-辛醇。作为优选，所述有机溶剂a为氯仿、二氧六环或甲苯。作为优选，所述聚氨酯预聚物为MDI预聚体。作为优选，所述无机填料为为空心玻璃微珠、玻化微珠或膨胀珍珠岩。作为优选，所述有机溶剂b为丙酮、乙酸乙酯或其混合物。作为优选，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、月桂醇硫酸钠、木质素磺酸盐或重烷基苯磺酸盐。作为优选，所述催化剂为2-甲基咪唑、DMAP或甲醇钠。作为优选，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺。本专利技术的提供的新型改性酚醛树脂保温板，其制备流程如下：本专利技术的有益效果：(1)本专利技术提供了一种改性酚醛树脂保温板及其制备方法，采用不同的酚源(A)、多聚甲醛、羟基胺(B)、烃基伯胺(C)、聚氨酯预聚体(D)作为原料，经曼尼希反应及缩合反应制备新型改性酚醛树脂，即聚氨酯改性苯并恶嗪，并将其发泡熟化制得保温板，解决了现有酚醛树脂保温板脆性大、易粉化、吸水率高等缺陷，同时反应步骤简单，易于操作。(2)本专利技术提供了一种改性酚醛树脂保温板，主体树脂结构以聚苯并恶嗪为基本结构。第一，聚苯并恶嗪为新型的酚醛树脂，具有酚醛树脂的优点；第二，聚苯并恶嗪结构中酚羟基及叔胺会形成分子内氢键，避免了酚醛树脂中酚羟基以及亚甲基的不稳定性；第三，聚苯并恶嗪具有更优异的阻燃性。(3)本专利技术提供了一种改性酚醛树脂保温板，主体树脂结构中存在聚氨酯结构。聚氨酯结构改性后，可以有效改善酚醛树脂的脆性、提高闭孔率降低吸水率、保温隔音效果更优。(4)本专利技术提供了一种改性酚醛树脂保温板，通过灵活的分子设计，采用化学改性手段，解决了现有酚醛树脂保温板脆性大、易粉化、吸水率高等问题的同时，保有优异的物理性能。可以预见，该材料在建材、家装、家电领域将会迎来广阔的市场前景。具体实施方式：以下结合实施例对本专利技术进行详细说明。但应理解，以下实施例仅是对本专利技术实施方式的举例说明，而非是对本专利技术的范围限定。实施例1改性酚醛树脂保温板的制备方法，包含以下步骤：(1)将1mol苯酚、2.2mol多聚甲醛、0.9mol十六胺、0.1mol8-氨基-1-辛醇加入到50mol氯仿中，搅拌加热回流12h后，冷却至室温，用无水硫酸钠干燥过夜，过滤，旋蒸，将残留物过柱子，得到混合物1；所述混合物1包含产物I和产物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性酚醛树脂保温板，其特征在于，其主体树脂结构式如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种改性酚醛树脂保温板，其特征在于，其主体树脂结构式如下：



其中，-R1为-H、-CH3、-C9H11O或-C9H19；-R2为-H、-OH、-CH3或-C15H31；-R3为-C5H11、-C12H23、-C14H29、-C16H33-或C10H22N；-R4为-C4H8、-C6H12、-C7H14或-C8H16。


2.一种改性酚醛树脂保温板的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：
(1)将含有1mol酚羟基的酚源、2-2.4mol多聚甲醛、含有1mol氨基的胺源加入到50mol有机溶剂a中，搅拌加热回流2-12h后，冷却至室温，用无水硫酸钠干燥过夜，过滤，旋蒸，将残留物过柱子，得到混合物1；
所述混合物1包含产物I和产物II；
(2)将含有二异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物的50mol有机溶剂a加入到含有中间产物I和II的混合物中，室温搅拌0.5-3h后，减压脱除溶剂得到改性酚醛树脂混合物2；
所述改性酚醛树脂混合物2包含产物II和产物III；
(3)将10-20重量份无机填料投入到反应釜中，同时往反应釜中加入10-20重量份有机溶剂b、1-2重量份表面活性剂，控制反应釜中温度为40-50℃，搅拌10-15min，得到混合物a；往混合物a中加入80-110重量份改性酚醛树脂混合物2、1重量份催化剂、1-10重量份发泡剂，反应釜升温至50-60℃，搅拌均匀15-25min，得到混合物b；准备好预热之后的模具，将得到的混合物b立即注入到模具内，于110℃预热30min后，置于200-230℃的烘箱中...

【专利技术属性】
技术研发人员：周有松，
申请(专利权)人：周有松，
类型：发明
国别省市：江苏;32