专利名称：耐高温酚醛泡沫复合保温材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种对酚醛树脂进行改性的方法，更具体的说是涉及一种 耐高温酚醛泡沬复合保温材料的制备方法。
背景技术：
酚醛树脂具有突出的难燃性，低烟、低毒性能，以及节能保温性能， 九十年代以来酚醛复合材料被广泛应用于航天航空，国防军工领域，以及 民用飞机，船舶，车站，油井等防火要求严格的场所。公知的酚醛泡沬制
备方法是把甲阶酚醛树脂、表面活性剂(例如吐温-80)、填料(例如氢氧 化铝)、发泡剂(例如戊垸)、固化剂(例如各种无机酸或有机酸)混合后 高速搅拌，注入模具，最后在60 10(TC下固化30 120min得到产品。
酚醛泡沬导热系数低于传统的保温材料如矿棉、岩棉、玻璃棉，节能 保温性能居于所有保温材料之首，但其温度使用范围一般在-19(TC ~150 。C之间，其冷保温性优于热保温性，如使用温度超过15(TC，则会发生严 重的开裂和热分解，失去保温作用。目前，耐高温达25(TC的酚醛泡沬复 合保温材料制备方法尚未见诸文献报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种耐高温酚醛泡沬复合保温材料 的制备方法，本发明对酚醛树脂进行硼改性并与无机保温材料复合，制备 的耐高温酚醛泡沫复合保温材料可在-190 ~ +25(TC范围内使用。
本发明釆用的技术方案 一种耐高温酚醛泡沬复合保温材料的制备方 法，包括下列步骤A、 对酚醛树脂进行硼改性
按摩尔比苯酚甲醛=1.0: 1.2 2.o的比例将苯酚、甲醛加入反应器，
然后加入NaOH催化剂，控制体系的pH值为8~9,搅拌升温至60 ~ 80°C ， 保温反应1.0~2. 5h,生成水杨醇，然后缓慢加入硼化合物，升温至90~110 °C，反应1.0~2.0h,得黄色粘稠的硼酚醛树脂，所述硼化合物选自硼酸、
无水硼砂或三氧化二硼，按摩尔比苯酚硼化合物-i.o: o. 1~0.4的比例
加入硼化物；
B、 硼酚醛树脂与无机材料复合 发泡组份的重量份数配比为 硼酚醛树脂 1Q0份 表面活性剂 4~8份 填料 10~80份 发泡剂 6~20份 固化剂 8~20份
将上述发泡组份按照重量份数配比加入混合锅，高速搅拌15 60s，快 速倒入模具，然后铺上1.0 50mm厚的无机保温材料，合上模具，于40~ 9(TC下发泡固化0.5~1.5h，最后冷却、脱模，得到所述耐高温酚醛泡沫复 合保温材料。
步骤B中所述表面活性剂是吐温-80、所述填料是氢氧化铝、所述发泡 剂是戊烷、所述固化剂是对甲苯磺酸。
步骤B中所述无机保温材料选自玻璃纤维、矿棉、岩棉、陶瓷纤维或膨 胀珍珠岩其中之一。
本发明的有益效果酚醛泡沬不耐高温的主要原因是酚醛树脂是通过 C-C键连接苯环，键能较低，同时其酴羟基极易被氧化，因此在高温条件下 易开裂和分解。本发明的第一个重要技术措施是对酚醛树脂进行硼改性， 硼酚醛树脂中的B-0键键能高于C-C键键能，这有助于耐高温性能的改善。 本发明的第二个重要注以上硼酚醛树脂进行发泡固化，有机与无机材料的复合，可大大提高耐 热等级，又保持其较高的保温效果。
本发明制备的耐高温酚醛泡沬复合保温材料主要性能指标为 表观密度(kg/m3) 40 ~ 200
0. 025 ~ 0. 06 难燃Bl级 《4 >45 >0. 10 <2
-190。C ~+250。C
由上述指标可知，本发明制备的耐高温酚醛泡沬复合保温材料兼具有 机保温材料优异的保温性能和无机保温材料的耐髙温性，量轻并难燃，可 广泛应用于冷热保温场所。
导热系数(w/mk) 燃烧性能 烟密度(％) 氧指数(％) 压缩强度(MPa) 尺寸稳定性(％)
使用温度rc)
具体实施例方式
下面通过实施例对本发明进一步详细描述， 一种耐高温酚醛泡沬复合 保温材料的制备方法，包括下列步骤
A、 对酚醛树脂进行硼改性
按摩尔比苯酚甲醛-i.o: 1.2~2. o的比例将苯酚、甲醛加入反应器，
然后加入NaOH催化剂，控制体系的pH值为8~9,搅拌升温至60 ~ 80'C ， 保温反应1.0~2. 5h，生成水杨醇，然后缓慢加入硼化合物，升温至90~110 °C,反应1.0 2.0h,得黄色粘稠的硼酚醛树脂，所述硼化合物选自硼酸、 无水硼砂或三氧化二硼，按摩尔比苯酚硼化合物-l. 0: 0. 1~0.4的比例 加入硼化物；
B、 硼酚醛树脂与无机材料复合 发泡组份的重量份数配比为 硼酚醛树脂 100份
5表面活性剂 4~8份
填料 10~80份
发泡剂 6~20份
固化剂 8~20份
将上述发泡组份按照重量份数配比加入混合锅，高速搅拌15 60s，快 速倒入模具，然后铺上1.0 5Q咖厚的无机保温材料，合上模具，于40~ 9(TC下发泡固化0. 5~1. 5h,最后冷却、脱模，得到所述耐高温酚醛泡沬复 合保温材料。
本发明优选的实施方式中步骤B中所述表面活性剂是吐温-80、所述填 料是氩氧化铝、所述发泡剂是戊烷、所述固化剂是对甲苯磺酸，所述无机 保温材料选自玻璃纤维、矿棉、岩棉、陶瓷纤维或膨胀珍珠岩其中之一。 一般酚醛树脂制备中常用的表面活性剂、填料、发泡剂、固化剂也可以用 于本发明。
实施例l
将多聚甲醛59g，苯酚95g,加入250ml三口烧瓶中，加入6%的NaOH 溶液30g，保证体系的pH值为8 9;在搅拌下，用水洛加热，缓慢升温； 当温度升至65'C,撤去加热装置，保温反应1.5h;加入硼酸24g，升温至 95'C,保温反应l.Oh，停止反应，冷却至室温；滴加磷酸中和体系，控制 体系pH值为6-7，得黄色粘稠的硼酚醛树脂。
将45g硼酚醛树脂、2.5g吐温-80、 23g氢氧化铝、5g戊烷、5g对甲 苯磺酸依次加入混合锅，高速搅拌15s，快速倒入铺有5mra厚的坡璃纤维毡 的模具中，合上模具，于75'C下发泡固化lh，冷却，脱模，得一定密度的 耐高温酚醛泡沫复合保温材料。
对实施例1的产品釆用国标进行测试，得到耐高温酚醛泡沬复合保温 材料主要性能指标为
表观密度(kg/m3) 40~ 200 (GB6343 )
导热系数(w/mk) 0.025 ~0.06 (GB10294 )
6燃烧性能难燃Bl级(GB8625 )
烟密度(％)《4(GB86277)
氧指数(％)>45(GB/T2锡)
压缩强度(MPa)>0. 10(GB8813)
尺寸稳定性(％)《2(GB8811)
使用温度rc)—190°C ~+250°C (GB17430 )实施例2
将多聚甲醛38g，苯酚95g，加入250ml三口烧瓶中，加入6%的NaOH 溶液25g，保证体系的pH值为8~9;在搅拌下，用水浴加热，缓慢升温； 当温度升至8(TC，撤去加热装置，保温反应1. 0h;加入无水硼砂20g,升 温至105。C，保温反应1.5h，停止反应，冷却至室温；滴加磷酸中和体系， 控制体系pH值为6-7，得黄色粘稠的硼酚醛树脂。
将45g硼酚醛树脂、3.5g吐温-80、 36g氢氧化铝、9g戊烷、9g对甲 苯磺酸依次加入混合锅，高速搅拌15s，快速倒入铺有15mm厚的陶瓷纤维 毡的模具中，合上模具，于40。C下发泡固化lh,冷却，脱模，得一定密度 的耐高温酚醛泡沬复合保温材料。
实例3
将多聚甲醛50g,苯酚95g,加入250ml三口烧瓶中，加入6%的NaOH 溶液30g,保证体系的pH值为8~9;在搅拌下，用水浴加热，缓慢升温； 当温度升至75匸，撤去加热装置，保温反应2h;加入三氧化二硼15g，升 温至90'C,保温反应2. Oh，停止反应，冷却至室温；滴加磷酸中和体系， 控制体系pH值为6 ~ 7,得黄色粘稠的硼酚醛树脂。
将45g硼酚醛树脂、2g吐温-80、 4.5g氢氧化铝、3g戊烷、4g对甲苯 磺酸依次加入混合锅，高速搅拌15s，快速倒入铺有40mm厚的岩棉纤维毡 的模具中，合上模具，于9(TC下发泡固化lh,冷却，脱模，得一定密度的 耐高温酚醛泡沬复合保温材料。所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所 作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。
权利要求
1. 一种耐高温酚醛泡沫复合保温材料的制备方法，包括下列步骤A、对酚醛树脂进行硼改性按摩尔比苯酚∶甲醛＝1.0∶1.2～2.0的比例将苯酚、甲醛加入反应器，然后加入NaOH催化剂，控制体系的pH值为8～9，搅拌升温至60～80℃，保温反应1.0～2.5h，生成水杨醇，然后缓慢加入硼化合物，升温至90～110℃，反应1.0～2.0h，得黄色粘稠的硼酚醛树脂，所述硼化合物选自硼酸、无水硼砂或三氧化二硼，按摩尔比苯酚∶硼化合物＝1.0∶0.1～0.4的比例加入硼化物；
2. 根据权利要求l所述耐高温酚醛泡沬复合保温材料的制备方法，其特 征是步骤B中所述表面活性剂是吐温-80、所述填料是氢氧化铝、所述发 泡剂是戊烷、所述固化剂是对甲苯磺酸。
3. 根据权利要求1所述耐高温酚醛泡沬复合保温材料的制备方法，其特 征是步骤B中所述无机保温材料选自玻璃纤维、矿棉、岩棉、陶瓷纤维 或膨胀珍珠岩其中之一。
全文摘要
本发明公开了一种耐高温酚醛泡沫复合保温材料的制备方法，第一步是对酚醛树脂进行硼改性得到硼酚醛树脂，因为硼酚醛树脂中的B-O键键能高于C-C键键能，这有助于耐高温性能的改善，第二步是将厚度为1～50mm无机保温材料，例如玻璃纤维、矿棉、岩棉、陶瓷纤维、膨胀珍珠岩等作为衬里，在衬里上浇注以上硼酚醛树脂进行发泡固化，通过有机与无机材料的复合提高复合材料的耐热等级，并保持其较高的保温效果。本发明兼具有机保温材料优异的保温性能和无机保温材料的耐高温性，量轻并难燃，可广泛应用于冷热保温场所。
文档编号C08L61/14GK101531769SQ20091004954
公开日2009年9月16日 申请日期2009年4月17日 优先权日2009年4月17日
发明者卞沈慧, 王尧禹, 宇 陈, 黄剑清 申请人:上海应用技术学院