[发明专利]一种增韧改性酚醛泡沫的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子绝热保温材料领域，涉及一种复合工艺和发泡工艺；具体地，涉及一种增韧改性酚醛泡沫塑料的制备方法。 

背景技术

常用的高分子绝热保温材料有聚苯乙烯、聚氨酯和酚醛（即苯酚和甲醛的发泡物）。聚苯、聚氨酯具有轻质、导热系数低、机械强度高等优点，国际上广泛用于轻质建材、建筑节能、重大工程和军事设施等领域，但其存在易燃、燃烧毒性高等安全隐患。酚醛具有较高的尺寸稳定性、较低的导热系数以及良好的阻燃性能，是一种理想的绝热保温材料。 

尤其作为海洋结构材料时，酚醛在以下几个方面表现出一些优点： 

1.机械性能：酚醛树脂具有良好的柔韧性和抗拉伸性能；

2. 高、低温性能：酚醛树脂可以长期耐受高温，在300℃下维持拉伸性能基本不变。而在低温下机械性能还会有所提高；

3. 环境稳定性：酚醛树脂可以抵御化学腐蚀和细菌、真菌、海藻等海洋生物的附着与侵蚀；

4. 暴露在水体：有些高分子复合改性材料无法耐受长期浸泡在水中，因为水会渗透到添加剂与高分子基体的复合界面，破坏复合结构；而酚醛树脂可以很好的抵御这种渗透；

5. 火、烟、毒性：可以说酚醛树脂是所有高分子结构材料中唯一符合国际防火安全要求的，它有很高的阻燃性能，可以离火自熄，即便燃烧时也几乎不发烟和产生有毒气体。

在国外，酚醛树脂作为绝热保温材料已被广泛运用于建筑、船舶等领域。然而，在我国的海洋工程领域却很少看到酚醛的身影，这主要是因为我国的酚醛产品质量不过关，其存在着脆性大、易粉化等缺点，传统解决脆性、提高韧性的改性方法仍然无法满足船舶工艺对材料的性能要求。 

近年来，对酚醛泡沫的增韧改性成为了广大科学者的研究热点。中国专利CN200710201512.4选用了聚氨基甲酸酯作为改性剂对酚醛进行改性，CN200310113965.3采用改性助剂对酚醛进行了改性，但以上技术得到的酚醛泡沫塑料闭孔率低，吸水率高，易粉化，增韧改性效果不明显。 

发明内容

本发明为了克服以上现有技术的不足，通过对复合增韧剂、固化剂的改进以及酚醛复合、发泡工艺的研究，探索出了一种新的增韧改性酚醛泡沫塑料的制备方法，解决了酚醛强度低、脆性大、易粉化等缺点，使酚醛树脂的机械性能和耐热性都得到有效的提高，从而满足船舶工艺对材料的性能要求。 

为达到上述目的，本发明提供了一种增韧改性酚醛泡沫的制备方法，该方法是采用复合增韧剂改性酚醛树脂，经机械搅拌、高温发泡固化成型制备增韧改性酚醛泡沫；所述复合增韧剂的用量为酚醛树脂按重量百分数计1-20%；所述的复合增韧剂包含均苯型聚酰亚胺，该聚酰亚胺经正戊烷润洗处理。 

由于聚酰亚胺的溶剂是高沸点的N-甲基吡咯烷酮，难挥发，对酚醛的固化、发泡和最终泡沫材料的物理机械性能都有很大的影响。所以本方案选取了低极性低沸点的正戊烷作为溶剂，用其润洗聚酰亚胺2-3次，再将润洗后的聚酰亚胺与酚醛混合，能较为有效的除去难挥发的N-甲基吡咯烷酮。 

上述的增韧改性酚醛泡沫的制备方法，其中，所述的复合增韧剂还包含聚乙二醇。由于聚酰亚胺改性后的酚醛泡沫仍然比较脆，这可能是由于共混的方法并未使得两种高分子物质在分子级别上发生较好的交联。为解决上述问题，本发明在加入聚酰亚胺增韧的基础上适当地添加少量的聚乙二醇，得到的酚醛泡沫材料韧性有较为明显的改善。这可能是由于聚酰亚胺、酚醛树脂分子与聚乙二醇分子之间形成了氢键，使三者的分子链能够更加紧密地结合在一起，分子间作用增强，从而使复合材料的脆性得到改善。 

上述的增韧改性酚醛泡沫的制备方法，其中，所述的复合增韧剂中，聚乙二醇的用量为按聚酰亚胺的重量百分数计的30%-70%。 

上述的增韧改性酚醛泡沫的制备方法，其中，所述的聚乙二醇选择分子量为1000的聚乙二醇（即聚乙二醇1000）。所述的酚醛树脂是分子量大于700的A阶酚醛树脂。 

上述的增韧改性酚醛泡沫的制备方法，其中，该方法是将以下按重量份数计的原料通过机械搅拌、高温发泡固化成型制备而成： 

酚醛树脂     100份                                                                 

复合增韧剂   1-20份

表面活性剂   10份

发泡剂       20-25份

固化剂       20-30份。