一种基于膨胀微球发泡的双网络硬质密胺泡沫材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种基于膨胀微球发泡的双网络硬质密胺泡沫材料及其制备方法。本发明专利技术提供的制备方法，包括以下步骤：制备三聚氰胺

【技术实现步骤摘要】
一种基于膨胀微球发泡的双网络硬质密胺泡沫材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，具体涉及一种基于膨胀微球发泡的双网络硬质密胺泡沫材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]硬质密胺泡沫又名三聚氰胺甲醛硬质泡沫，是由密胺树脂通过一定发泡工艺制得的泡沫材料。硬质密胺泡沫材料因其独特的孔隙结构和化学性质，具有阻燃隔热、减震抗噪等特性，因此被广泛应用在建筑材料、车辆工程等领域。
[0003]然而传统硬质密胺泡沫因其刚性高分子结构，导致其存在韧性差、易掉粉等力学问题。同时，基于传统化学和物理发泡技术制备的硬质密胺泡沫材料往往还存在泡孔结构缺陷，例如泡孔不均一，结构易坍塌、破裂，开孔率大等等问题。这些问题都极大限制了硬质密胺泡沫的应用范围。
[0004]现有研究表明，通过物理改性法、柔性链加长法、官能团封端法可以提高密胺泡沫材料的韧性，但这些方法无法改变泡孔不均一，开孔率大等问题。
[0005]为此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本专利技术提出一种新结构的硬质密胺泡沫材料及其制备方法。本专利技术所得硬质密胺泡沫材料具有韧性高、不易掉粉的优异力学性能，同时还具有细小均匀的泡孔结构和较高的闭孔率。
[0007]第一方面，本专利技术所述的硬质密胺泡沫材料的制备方法，包括：
[0008]S1、甲醛与三聚氰胺进行羟甲基化反应，得到密胺树脂前驱体；
[0009]S2、向所得密胺树脂前驱体中加入匀泡剂、催化剂、亲水性单体、引发剂及膨胀微球发泡剂，混匀，得到密胺树脂前驱体预聚液；
[0010]S3、所得密胺树脂前驱体预聚液经发泡及热固化，得到硬质密胺泡沫。
[0011]本专利技术在现有密胺树脂缩聚反应的同时引入亲水性单体聚合反应，从而形成双网络双交联结构，提高硬质密胺树脂泡沫材料的力学韧性；具体来讲，第一网络为密胺树脂低聚物缩聚形成的高密度交联密胺树脂网络，用于承担结构支撑；而第二网络为亲水性单体所形成的高力学强度网络，可在保持密胺树脂原有力学性能基础上补充第一网络的间隙，提高韧性；两种高分子网络之间优势互补且不失去原有的特性，从而极大提高了密胺树脂的力学韧性，并满足环保要求。通过上述提高密胺树脂的韧性以及改进发泡方法获得兼具高韧性、泡孔结构细小均匀、闭孔率较高的硬质密胺树脂泡沫材料。
[0012]同时，本专利技术还选用膨胀微球发泡剂制得泡沫材料。膨胀微球发泡剂是一种热塑性空心聚合物微球，由热塑性聚合物外壳和封入的液态烷烃气体组成，其平均直径范围从10μm至50μm，当加热时体积可膨胀增大，当冷却时体积则稳定不再变化。本专利技术选用该发泡
剂进行封闭体系发泡，确保发泡过程高度可控且稳定，从而获得细小均匀的泡孔结构以及较高的闭孔率，解决了现有硬质密胺树脂泡沫材料存在的泡孔破裂与坍塌的问题。
[0013]进一步地，本专利技术研究发现，pH过低会使羟甲基反应慢且不充分，而pH过高则易使甲醛产生歧化反应，产生甲酸，也不利于反应。为此，本专利技术控制反应体系的pH在8
‑
9之间，反应温度为80
‑
90℃。反应终点判断方式为用冰水测水容忍点。反应结束后，将体系温度降低至60℃，控制体系pH在8
‑
9之间，即得到密胺树脂前驱体。
[0014]所述S1中，所述甲醛以质量浓度37％的甲醛溶液形式添加；所述甲醛溶液与所述三聚氰胺的质量比为(201
‑
600)：270。
[0015]进一步地，所述S2中，将所得密胺树脂前驱体于25℃下放置1
‑
2天使其粘度达到10
‑
20Pa
·
s。通过控制其粘度使其具有较高的强度，进而更有效防止发泡过程中泡孔的破裂与坍塌现象的发生。
[0016]所述S2中，各原料的质量比例关系为：密胺树脂前驱体100份，匀泡剂1
‑
3份、催化剂3
‑
6份、亲水性单体1
‑
3份、引发剂0.01
‑
0.15份、膨胀微球发泡剂5
‑
20份。
[0017]所述S2中，各原料的投料方式为：先将密胺树脂前驱体、匀泡剂、催化剂、亲水性单体、引发剂混匀，得到树脂混合溶液；再投加膨胀微球发泡剂，高速搅匀，得到密胺树脂前驱体预聚液。其中，所述高速搅匀的转速为1000r/min，搅拌时间10
‑
20min。
[0018]所述S2中，所述膨胀微球发泡剂为由热塑性聚合物外壳和液态烷烃气体组成的核壳结构，粒径为10
‑
50μm，其起始发泡温度不超过150℃。
[0019]所述S2中，所述亲水性单体选自丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸酰吗啉、N,N
‑
二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯等中的一种或多种。
[0020]所述S2中，所述匀泡剂为二甲基硅油和/或羟基硅油。
[0021]所述S2中，所述催化剂为乙酸、磷酸、盐酸、稀硫酸、硫酸氢铵或柠檬酸中的一种或多种。
[0022]所述S2中，所述引发剂为过硫酸铵。
[0023]进一步地，所述S3中，所述发泡及热固化的条件为：温度100℃
‑
150℃或微波200w
‑
1000w条件下发泡2
‑
15min；温度100
‑
120℃下熟化2
‑
4h。
[0024]作为本专利技术的具体实施方式之一，所述硬质密胺泡沫材料的制备包括如下步骤：
[0025]S1、甲醛与三聚氰胺进行羟甲基化反应，控制反应体系的pH在8
‑
9之间，反应温度为85
‑
90℃；反应结束后，将体系温度降低至60℃，控制体系pH在8.4
‑
8.5之间，得到密胺树脂前驱体；
[0026]所述甲醛以质量浓度37％的甲醛溶液形式添加；所述甲醛溶液与所述三聚氰胺的质量比为(201
‑
600)：270；
[0027]S2、将所得密胺树脂前驱体静置使其粘度达到10
‑
20Pa
·
s，向所得密胺树脂前驱体中加入匀泡剂、催化剂、亲水性单体、引发剂及膨胀微球发泡剂，混匀，得到密胺树脂前驱体预聚液；
[0028]各原料的投料方式为：先将密胺树脂前驱体、匀泡剂、催化剂、亲水性单体、引发剂混匀，得到树脂混合溶液；再投加膨胀微球发泡剂，高速搅匀，得到密胺树脂前驱体预聚液；其中，所述高速搅匀的转速为1000r/min，搅拌时间10
‑
20min；
[0029]S3、所得密胺树脂前驱体预聚液经发泡及热固化，得到硬质密胺泡沫；
[0030]所述S3中，所述发泡及热固化的条件为：温度100℃
‑
150℃或微波200w
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1000w条件下发泡2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硬质密胺泡沫材料的制备方法，其特征在于，包括：S1、甲醛与三聚氰胺进行羟甲基化反应，得到密胺树脂前驱体；S2、向所得密胺树脂前驱体中加入匀泡剂、催化剂、亲水性单体、引发剂及膨胀微球发泡剂，混匀，得到密胺树脂前驱体预聚液；S3、所得密胺树脂前驱体预聚液经发泡及热固化，得到硬质密胺泡沫。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S1中，控制反应体系的pH在8
‑
9之间，反应温度为80
‑
90℃。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述S1中，所述甲醛以质量浓度37％的甲醛溶液形式添加；所述甲醛溶液与所述三聚氰胺的质量比为(201
‑
600)：270。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述S2中，先将所述密胺树脂前驱体静置，使其粘度达到10
‑
20Pa
·
s，再向其加入各原料。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述S2中，所述膨胀微球发泡剂为由热塑性聚合物外壳和液态烷烃气体组成的核壳结构，粒径为10
‑
50μm，其起始发泡温度不超过150℃。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述S2中，所述亲水性单体选自丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸酰吗啉、N,N
‑
二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫安，侯峰涛，段璟露，黄建，赵紫光，张新河，
申请(专利权)人：雪峰创新北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：