[发明专利]一种酚醛树脂、酚醛泡沫材料及其合成方法

说明书

本发明为一种酚醛树脂、酚醛泡沫材料及其合成方法。一种酚醛树脂的合成方法，在可发性酚醛树脂的合成过程中，采用苯酚和甲醛进行聚合反应的同时，添加季戊四醇类化合物。本发明还公开了一种酚醛泡沫材料的合成方法和一种酚醛泡沫材料。本发明所述的一种酚醛树脂、酚醛泡沫材料及其合成方法，方法简单，通过在苯酚和甲醛交联聚合时直接添加少量季戊四醇类化合物，参与苯酚与甲醛间的交联，利用季戊四醇类化合物在三维尺度上丰富的醇羟基参与交联反应，在三维空间上显著提高树脂体系的交联密度，从而达到在本质上提高酚醛树脂成碳性、阻燃性和抑烟性的目的，实现酚醛树脂泡沫材料的高阻燃抑烟性能。

技术领域

本发明属于高分子化工领域，具体涉及一种酚醛树脂、酚醛泡沫材料及其合成方法。

背景技术

建筑材料的阻燃问题越发成为关注的热点，随着我国建筑行业对建筑材料的节能/保温和阻燃性能要求的进一步提高，阻燃外墙保温材料的需求将进一步增长。酚醛树脂类泡沫保温材料是一种物美价廉的自阻燃型泡沫塑料，在燃烧过程中不会发生熔融，亦不会产生熔滴。往酚醛树脂中添加增韧剂是改善其脆性大等缺点的一般方法，但相比于未添加改性成分的酚醛树脂，增韧后酚醛树脂的耐热性会有所下降。

凝聚相阻燃是一种重要的阻燃机制，是指在凝聚相中延缓或中断燃烧的阻燃作用，其中最重要的是成碳作用，即阻燃材料的燃烧时在其表面生成多孔碳层，此碳层隔热、隔氧、又可阻止可燃气进入气相。膨胀型阻燃体系常用作聚合物生产的阻燃剂，是凝聚相阻燃的重要体系之一，常常以季戊四醇为主要成分之一，如季戊四醇的磷酸酯和亚磷酸酯。在稍高于释放酸的温度下，酸与季戊四醇进行酯化反应，体系在酯化反应前或反应中熔化，反应过程中产生的水蒸气和不燃性气体使熔融的体系膨胀发泡，此时多元醇和酯脱水碳化，形成碳残留物，最后体系胶化和固化，形成多孔泡沫碳层。

为使得碳层具有良好的阻燃性，所需加入的膨胀阻燃体系的量需要比较多，而这大量外源填料的加入势必要影响酚醛树脂体系的固化、强度、韧性、吸水率、导热系数、密度等指标，最终弱化甚至恶化其性能，如原本就脆性很大的酚醛更容易粉化掉渣。因此需要对酚醛体系阻燃性是设计进行调整和改善。

要提高碳层的传质传热屏障作用，降低碳层下材料的可燃性，必须增加碳化率，如添加成碳促进剂，增加碳层的厚度，降低碳层的渗透率，增加高聚物降解液态产物的黏度，以降低其流动性。现有文献指出，为使碳层具有良好的阻燃性，碳层的渗透性应尽可能低。例如，含磷酸铵的苯酚-甲醛树脂热裂解时，形成的碳层的渗透性很低，从而使聚合材料的阻燃性提高。因此，提高酚醛树脂三维空间的交联密度是提高碳层的传质传热屏障作用最可行的办法之一。

有鉴于此，本发明提出一种高阻燃抑烟性的酚醛树脂、酚醛泡沫材料及其合成方法，该合成方法通过提高酚醛树脂三维空间的交联密度来提高碳层的传质传热屏障作用，实现酚醛树脂泡沫材料的高阻燃抑烟性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种酚醛树脂的合成方法，该合成方法简单，通过在苯酚和甲醛交联聚合时直接添加少量季戊四醇类化合物参与苯酚与甲醛间交联的方法，利用季戊四醇类化合物在三维尺度上丰富的醇羟基参与交联反应，在三维空间上显著提高树脂体系的交联密度，从而达到在本质上提高酚醛树脂成碳性、阻燃性和抑烟性的目的。

为了实现上述目的，所采用的技术方案为：

一种酚醛树脂的合成方法，在可发性酚醛树脂的合成过程中，采用苯酚和甲醛进行聚合反应的同时，添加季戊四醇类化合物。

进一步的，所述的合成方法为：将季戊四醇类化合物加入苯酚、多聚甲醛、碱性聚合催化剂的体系中，进行聚合反应，得可发性酚醛树脂，即所述的酚醛树脂。

再进一步的，所述合成方法的具体步骤为：将苯酚在65-75℃下融解后，加入多聚甲醛，并在35-50℃下搅拌25-35min；再加入碱性聚合催化剂，在65-75℃下搅拌1.5-2.5h；再加入季戊四醇类化合物，在80-100℃下搅拌1.5-2.5h，得可发性酚醛树脂，即所述的酚醛树脂。