CN103396648A - 一种丙烯酸改性酚醛泡沫材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种丙烯酸改性酚醛泡沫材料，其包括100g酚醛树脂、10-30g聚丙烯酸树脂、填充纤维3-30份、表面活性剂0-6份、固化剂0-5份、发泡剂0-30份。本发明还提供了一种所述丙烯酸改性酚醛泡沫材料的制备方法，以及所述丙烯酸改性酚醛泡沫材料在耐火材料和隔音材料领域中的应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种酚醛泡沫材料及其制备方法，具体涉及一种高密度酚醛泡沫材料的制备方法。
背景技术
酚醛泡沫是酚醛树脂塑料工业发展过程中的一个重要组成部分。它是由酚醛树脂加入乳化剂、发泡剂、固化剂及其他助剂制成的闭孔硬质泡沫塑料。其重量轻、刚性大、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、价格低廉且应用领域广泛。酚醛泡沫塑料原料来源丰富，价格低廉，而且生产加工简单，产品用途广泛。它适用于大型冷库、贮罐、船舶及各种保温管道和建筑业。如果用于防火要求严格的厂矿及机械设备，更能突出它难燃、低烟、抗高温歧变的特点。如：轮船、军舰、火车、装甲车的保温以及造纸、化工、制药等方面。
但是酚醛泡沫粉化率高、尺寸稳定性不好等的缺点限制了其应用。因此，优化酚醛泡沫的工艺变得格外重要。曾有报道利用填充纤维对酚醛泡沫进行增强改性的，但均未提及利用丙烯酸改性酚醛树脂制备高密度的丙烯酸改性酚醛泡沫材料的有关研究。
发明内容
本发明针对普通泡沫阻燃性能差、力学性能较差、酚醛泡沫粉化率高等缺陷，采用丙烯酸改性的酚醛树脂与纤维复合，在实现泡沫体良好隔热、阻燃性的同时，大幅度提高其机械强度。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案。
1）一种丙烯酸改性酚醛泡沫材料，其包括：
酚醛树脂 100质量份；
聚丙烯酸树脂 10-30质量份
填充纤维 3-30质量份；
表面活性剂 0-6质量份；
固化剂 0-5质量份；和
发泡剂 0-30质量份。
2）在本发明的第1）项中的一个优选实施方式中，所述填充纤维为玻璃纤维、芳纶纤维和碳纤维中的至少一种。
3）在本发明的第1）或第2）项中的一个优选实施方式中，所述填充纤维长度为0.2-20mm。
4）在本发明的第2）或第3）项中的一个优选实施方式中，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维、高硅氧玻璃纤维、高强度玻璃纤维和高模量玻璃纤维中的至少一种。
5）在本发明的第2）或第3）项中的一个优选实施方式中，所述芳纶纤维选自对位芳酰胺和/或间位芳酰胺型。
6）在本发明的第2）或第3）项中的一个优选实施方式中，所述碳纤维为粘胶基碳纤维、丙烯腈基碳纤维和/或沥青基碳纤维中的至少一种。
7）在本发明的第1）-第6）项中的任一项的一个优选实施方式中，所述表面活性剂为聚乙二醇型表面活性剂。
8）在本发明的第1）-第7）项中的任一项的一个优选实施方式中，所述固化剂为二甲苯磺酸、草酸和甲酸中的至少一种。
9）在本发明的第1）-第8）项中的任一项的一个优选实施方式中，所述发泡剂为异腈酸酯和/或N,N-二亚硝基五次甲基四胺。
10）在本发明的第1）-第9）项中的任一项的一个优选实施方式中，所述丙烯酸改性酚醛泡沫材料的密度为150-250kg/m3，且泡沫掉渣率为0.3%以下，且弯曲模量为100-180MPa。
11）一种本发明第1）-第10）项所述的丙烯酸改性酚醛泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
i）将丙烯酸改性酚醛树脂、聚丙烯酸树脂、表面活性剂、发泡剂和固化剂按配比搅拌混合；
ii）随后将填充纤维按配比加入，搅拌得到共混物；
iii）将得到的共混物置于模具中固化，得到所述酚醛泡沫材料。
12）根据本发明第1）-第10）项所述的所述的丙烯酸改性酚醛泡沫材料在耐火材料或隔音材料中的应用。
本发明中所述的丙烯酸改性酚醛树脂，是利用聚丙烯酸树脂的柔韧特性，该改性的酚醛树脂相对于现有的其他酚醛树脂具有很好的抗疲劳性能，泡沫不易粉化开裂。
本发明的高强度玻璃纤维的拉伸强度优选为2800MPa以上；本发明所述的高模量玻璃纤维的弹性模量有选为6000MPa以上。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明的丙烯酸改性酚醛泡沫材料具有高密度的特点，其密度能够达到150-250kg/m3，优选为175-205kg/m3，弯曲模量为100-180MPa。
2、本发明的丙烯酸改性酚醛泡沫材料具有优良的耐火性能和隔音效果。耐火性能可满足DIN5510-2:2009（铁路车辆防止燃烧－第二部分：材料和构件的燃烧特性和燃烧并发现象）的要求。另外，厚度为10mm的该材料的隔音效果最高可达到32dB。
3、本发明的丙烯酸改性酚醛泡沫材料力学性能优越，弯曲模量≧100MPa。
4、本发明制备的丙烯酸改性酚醛泡沫材料工艺简单，材料较易得。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行详细说明，但本发明的范围并不限于以下实施例。
实施例1
将100g酚醛树脂、20g聚丙烯酸树脂、3g短切玻璃纤维、表面活性剂6g脂肪醇聚氧乙烯醚、固化剂草酸5g和发泡剂15g N，N-二亚硝基五次甲基四胺混合均匀后得到共混树脂，将其倒入模具中并于170℃下发泡固化4h后得到高密度酚醛泡沫材料，所得泡沫密度为205kg/m3，弯曲模量为130MPa。10mm厚度的隔音效果可达32dB。
实施例2
将100g酚醛树脂、30g聚丙烯酸树脂、30g短切玻璃纤维、脂肪醇聚氧乙烯醚、固化剂草酸5g和发泡剂20g N，N-二亚硝基五次甲基四胺混合均匀后得到共混树脂，将其倒入模具中并于170℃下发泡固化4h后得到高密度酚醛泡沫材料，所得泡沫密度为200kg/m3，弯曲模量为105MPa。10mm厚度的隔音效果可达32dB。
实施例3
将100g酚醛树脂、10g聚丙烯酸树脂、25g短切玻璃纤维、表面活性剂6g脂肪醇聚氧乙烯醚、发泡剂30g N，N-二亚硝基五次甲基四胺混合均匀后得到共混树脂，将其倒入模具中并于170℃下发泡固化4h后得到高密度酚醛泡沫材料，所得泡沫密度为175kg/m3，弯曲模量为105MPa。10mm厚度的隔音效果可达30dB。
实施例4
将100g酚醛树脂、20g聚丙烯酸树脂、3g短切芳纶纤维、表面活性剂6g脂肪醇聚氧乙烯醚和固化剂草酸5g混合均匀后得到共混树脂，将其倒入模具中并于170℃下发泡固化4h后得到高密度酚醛泡沫材料，所得泡沫密度为205kg/m3，弯曲模量为130MPa。10mm厚度的隔音效果可达32dB。
实施例5
将100g酚醛树脂、20g聚丙烯酸树脂、30g短切碳纤维、脂肪醇聚氧乙烯醚、和发泡剂30g N，N-二亚硝基五次甲基四胺混合均匀后得到共混树脂，将其倒入模具中并于170℃下发泡固化4h后得到高密度酚醛泡沫材料，所得泡沫密度为165kg/m3，弯曲模量为180MPa。10mm厚度的隔音效果可达30dB。
测量本发明的丙烯酸改性酚醛泡沫和现有技术的未改性酚醛泡沫得到的性能如表1所示。
表1
| 性能指标 | 未改性酚醛泡沫 | 丙烯酸改性酚醛泡沫 |
| 密度（kg/m3） | 155 | 153 |
| 断裂延伸率（%） | 0.5 | 2 |
| 泡沫掉渣率（%） | 1 | 0.3 |
如表1所示，未改性酚醛泡沫和丙烯酸改性酚醛泡沫在密度相近的情形下，本发明的丙烯酸改性酚醛泡沫的断裂延伸率要明显好于未改性酚醛泡沫，而泡沫掉渣率要比现有技术的未改性酚醛泡沫的小很多。
Claims (12)
1.一种丙烯酸改性酚醛泡沫材料，其包括：
丙烯酸改性酚醛树脂 100质量份；
聚丙烯酸树脂 10-30质量份；
填充纤维 3-30质量份；
表面活性剂 0-6质量份；
固化剂 0-5质量份；和
发泡剂 0-30质量份。
2.根据权利要求1所述的丙烯酸改性酚醛泡沫材料，其特征在于，所述填充纤维为玻璃纤维、芳纶纤维和碳纤维中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的丙烯酸改性酚醛泡沫材料，其特征在于，所述填充纤维长度为0.2-20mm。
4.根据权利要求2或3所述的丙烯酸改性酚醛泡沫材料，其特征在于，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维、高硅氧玻璃纤维、高强度玻璃纤维和高模量玻璃纤维中的至少一种。
5.根据权利要求2或3所述的丙烯酸改性酚醛泡沫材料，其特征在于，所述芳纶纤维选自对位芳酰胺和/或间位芳酰胺型。
6.根据权利要求2或3所述的丙烯酸改性酚醛泡沫材料，其特征在于，所述碳纤维选自粘胶基碳纤维、丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维中的至少一种。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的丙烯酸改性酚醛泡沫材料，其特征在于，所述表面活性剂为聚乙二醇型表面活性剂。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的丙烯酸改性酚醛泡沫材料，其特征在于，所述固化剂为二甲苯磺酸、草酸和甲酸中的至少一种。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的丙烯酸改性酚醛泡沫材料，其特征在于，所述发泡剂为异腈酸酯和/或N,N-二亚硝基五次甲基四胺。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的丙烯酸改性酚醛泡沫材料，其特征在于，所述丙烯酸改性酚醛泡沫材料的密度为150-250kg/m3，泡沫掉渣率为0.3%以下，且弯曲模量为100-180MPa。
11.一种根据权利要求1-10中任一项所述的丙烯酸改性酚醛泡沫材料的制备方法，包括：
i）将丙烯酸改性酚醛树脂、聚丙烯酸树脂、表面活性剂、发泡剂和固化剂按配比搅拌混合；
ii）随后将填充纤维按所述配比加入，搅拌得到共混物；
iii）将得到的共混物置于模具中固化，得到所述酚醛泡沫材料。
12.一种如权利要求1～10中任一项所述的丙烯酸改性酚醛泡沫材料在耐火材料或隔音材料中的应用。
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