[发明专利]一种基于异相成核原理发泡的三聚氰胺泡沫及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及发泡材料，尤其是涉及一种基于异相成核原理，通过添加微米级固体颗粒使树脂发泡所得的泡沫及其制备方法。

背景技术

三聚氰胺泡沫是近年来新兴的一种防火阻燃泡沫材料，其开孔率可达90％以上，且具有加工成型方便、化学稳定性好、价格低廉、难燃、耐热、燃烧时成炭率高发烟率低、毒性小且无熔滴物、吸音性强等优异特性。经国内外多年研究，三聚氰胺泡沫在建筑、航空航天及车体中的应用逐渐得到市场的认可。

但是三聚氰胺泡沫的强度较低，泡沫脆性大，力学性能差，除此之外，在普通三聚氰胺泡沫的生产过程中一般需加入烷烃类发泡剂，由于三聚氰胺的高开孔率，此类发泡剂在气化发泡时不会存留在泡体内而直接逸散到大气环境中，对周围的环境造成污染，加剧温室效应；常用烷烃类发泡剂易燃易爆，在生产过程中容易成为火灾隐患。因此，在生产过程中减少发泡剂的使用量无论从经济角度或安全角度看都是非常有益的。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本申请提供一种基于异相成核原理发泡的三聚氰胺泡沫及其制备方法。本发明产品压缩强度及弹性模量得到明显增强，同时热稳定性能获得了提升；本发明可以减少或不使用发泡剂，大幅减少了发泡剂逸散产生的污染，且制备方法工艺简单，生产成本低廉，便于推广应用。

本发明的技术方案如下：

一种基于异相成核原理发泡的三聚氰胺泡沫，所含原料及各原料的重量份数为：

所述可发性三聚氰胺树脂的制备方法为：

(1)将37％甲醛溶液及多聚甲醛粉末加入反应釜中，配制成质量分数为45％-60％的高浓度甲醛溶液；

(2)在30℃条件下，向步骤(1)制得的高浓度甲醛溶液中加入乌洛托品或10％氢氧化钠水溶液，调节pH值至8-8.5；

(3)在30℃，不断搅拌的条件下，向步骤(2)制得的溶液中加入三聚氰胺粉末；所述三聚氰胺与甲醛的摩尔比为1:2.8-3.2；

(4)加入完毕后以10℃/min的速度升温至80℃，恒温反应1-2h，用浊点法不断测定反应程度；

(5)反应结束后，以20℃/min的速度迅速降温至25℃出料备用，即得所述可发性三聚氰胺树脂。

所述三聚氰胺泡沫的制备方法包括如下步骤：

(1)在温度为25℃的条件下，向100份可发性三聚氰胺树脂中加入5-10份表面活性剂，搅拌混合均匀；

(2)在温度为25℃，转速为1200r/min的搅拌速度下，向步骤(1)所得的混合物中加入3-10份成核剂，继续搅拌3-5min；

(3)在温度为25℃，转速为2000r/min的搅拌速度下，向步骤(2)所得的混合物中加入5-20份固化剂，继续搅拌3-10min；

(4)将步骤(3)制得的混合物，倒入经预热的模具中，迅速密封模具，经微波发泡1-3min，再放入80℃的烘箱固化1h，取出模具冷却至室温，脱模取料即得所述基于异相成核原理发泡的三聚氰胺泡沫。

所述步骤(1)中高浓度甲醛溶液的配制过程中采用升温并添加乌洛托品的方法促进多聚甲醛粉末溶解。

所述可发性三聚氰胺树脂的固含量为60-70％，粘度为2000-7000mPa·s。

所述表面活性剂为硅油、聚乙二醇、Span-80、tween-80、蓖麻油聚乙烯醚、聚氧乙烯嵌段共聚物中的一种或多种。

所述成核剂为碳酸钙、二氧化硅、二氧化钛、中空玻璃微珠中的一种或多种；所述成核剂的粒径为8～48μm。

所述固化剂为有机酸或有机酸盐类化合物。

所述固化剂为稀盐酸、稀硫酸、草酸、苯酚磺酸、氯化铵、对甲苯磺酸中的一种或多种。

所述微波发泡功率为300-800W。

本发明有益的技术效果在于：

1、本发明基于异相成核原理发泡，通过添加微米级固体颗粒，使泡孔均匀程度提高，孔径缩小，泡沫整体压缩强度、弹性模量、热稳定性均有所提高，同时大幅减少了发泡剂的使用量，使三聚氰胺泡沫成为高强、绿色、环保的新型阻燃泡沫。

2、本发明向树脂体系中加入微米级成核剂后，由于固液两相界面的存在，使得树脂所需克服的自由能转变为：

式中，△P为气泡内外压差；ρ_gm为气-液界面张力

0＜α＜π；0＜β＜π

由数学推算可知0<S(β,θ)<1