[发明专利]聚二甲基硅氧烷改性酚醛泡沫的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子有机化合物的制备领域，具体涉及一种可提高产品韧性的酚醛泡沫的制备方法。

背景技术

近年来，随着建筑、航空、舰船以及空间技术的发展，轻质、耐火、低毒的材料逐渐受到重视。在常用的隔热材料中有机泡沫占有很大比例，而其中酚醛泡沫更因其具有其他泡沫塑料无法比拟的优势，已成为泡沫塑料中发展最快的品种之一。

酚醛泡沫是由酚醛树脂通过发泡而得到的一种泡沫塑料。与早期占市场主导地位的聚苯乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫等材料相比，它具有重量轻、刚性大、尺寸稳定性好、耐化学腐蚀、耐热性好、难燃、自熄、低烟雾、耐火焰穿透、遇火无洒落物、价格低廉等诸多优点，特别在阻燃方面具有特殊的优良性能，是电器、仪表、建筑、石油化工等行业较为理想的绝缘隔热保温材料，国内外研究和开发都相当活跃，应用范围不断扩大，消费量不断增长，市场前景十分广阔。

然而，酚醛泡沫最大的弱点是韧性差、脆性大、开孔率高，从而导致其制品的冲击强度较低，使用寿命较短，应用受到较大的限制。因此提高韧性是改善酚醛泡沫性能的关键。在酚醛树脂增韧改性方面，国内外已做了大量的研究工作，例如用壬基酚、腰果壳油、亚麻油等对酚醛树脂进行改性，但效果不十分明显，且改性原料用量较大。

发明内容

本发明的目的在于提出一种可提高产品柔韧性能的酚醛泡沫的制备方法，针对现有技术存在的缺陷，通过羟基封端的聚二甲基硅氧烷与苯酚和甲醛共聚合，在脆性的甲阶酚醛树脂中引入柔性硅氧烷链段，提高酚醛泡沫的柔韧性，改进酚醛泡沫生产的工艺，产出柔韧性能较好的聚二甲基硅氧烷改性酚醛泡沫产品。

本发明的一种聚二甲基硅氧烷改性酚醛泡沫的制备方法：首先将苯酚、甲醛、有机硅改性剂PDMS及体系溶剂按配方在碱性催化剂的作用下共聚合成改性甲阶酚醛树脂；其配方为：苯酚与甲醛的物质摩尔比为1∶1.5～2.5，PDMS用量以理论合成酚醛质量的5～30％加入，体系溶剂的加入量为PDMS中有机硅质量的1～2倍，苯酚与碱性催化剂的质量比为1∶0.1～0.3；再将改性甲阶酚醛树脂与表面活性剂、物理发泡剂和酸性固化剂按配方混合发泡，制备出聚二甲基硅氧烷改性酚醛泡沫；其中，当酚醛树脂质量为100份时，加入的表面活性剂的质量为5-10份，物理发泡剂的质量为5-15份，酸性固化剂的质量为15-25份。

进一步地，其中：PDMS的粘度为10～45mm²/s；体系溶剂采用有机溶剂乙醇、丁醇、丙酮、苯或甲苯，或乙醇和丙酮复配溶剂、乙醇和苯复配溶剂、丙酮和苯复配溶剂，复配溶剂的组份为1∶1；表面活性剂采用吐温-80(聚山梨酯-80)或硅酮系表面活性剂DC-193(有机硅乙二醇共聚物)，或DC-193与吐温-80的质量比为1∶1的复配体系；碱性催化剂采用NaOH、NH4OH、Ba(OH)₂、Na₂CO₃、MgO或NH₃水；表面活性剂采用吐温-80(聚山梨酯-80)或硅酮系表面活性剂DC-193(有机硅乙二醇共聚物)，或DC-193与吐温-80的质量比为1∶1的复配体系；物理发泡剂采用戊烷或二氯甲烷、一氟三氯甲烷(CFC-11)、三氟三氯乙烷(CFC-113)；酸类固化剂采用40％对甲苯磺酸水溶液，或无机酸中的盐酸、硫酸和磷酸，或40％对甲苯磺酸水溶液与盐酸、硫酸或磷酸的质量比为1∶1的复配体系，当酚醛树脂为100质量份时，对甲苯磺酸质量为15-25份，无机酸或对甲苯磺酸与无机酸的混合酸的质量为10-20份。

本发明的一种聚二甲基硅氧烷改性酚醛泡沫的制备方法，其具体的工艺流程如下：

步骤1：制备改性甲阶酚醛树脂

将加热熔融的苯酚、37％的甲醛水溶液、有机硅改性剂PDMS、碱性催化剂和体系溶剂按设计配比，在50℃左右时依次加入到三口烧瓶中，高速搅拌使之混合均匀，并继续升温至80℃，维持反应温度3h后，停止反应，迅速冷却至室温，用冰醋酸调节体系PH值至6.8～7.2；最后在保证温度不超过70℃、真空度维持在0.07-0.09MPa的条件下进行减压蒸馏，除去溶液中的小分子，至无液体排出，生成棕红色粘稠状改性甲阶酚醛树脂。

步骤2：制备聚二甲基硅氧烷改性酚醛泡沫