专利名称：碳泡沫酚醛树脂的改性及制作方法
技术领域：
本发明涉及一种酚醛树脂改性及其制作方法，其适用于发泡，高温灼烧后制得碳泡沫制品。
背景技术：
普通的酚醛树脂大多是采用热固性酚醛树脂的合成方法合成的。具体来说，其采用苯酚和过量的甲醛水溶液(甲醛含量为37%的水溶液)在碱性物质(如:氨水、氢氧化钠、氢氧化钡等)催化下，经过聚合反应制得。在生产过程中需要真空脱水，从而产生含酚及醛的废水。众所周知，废水的排放必定造成环境污染。并且，用这种方法生产的酚醛树脂制得的碳泡沫材料强度较低、韧性差，达不到 作为碳泡沫材料的使用要求。再者，不加改性合成的酚醛树脂的残炭率在40 45%，而碳泡沫对酚醛树脂的残炭要求非常高，残炭率越高制得的的泡体材料的强度越高，而我们通过添加改性剂可以得到残炭率在50 60%的高残炭改性酚醛树脂。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种改性碳泡沫酚醛树脂及其制作方法。本发明的目的通过以下技术方案来实现:改性碳泡沫酚醛树脂，其特征在于包含下述原料:苯酚100摩尔份数；多聚甲醛120—180摩尔份数；改性剂10 —15摩尔份数；硅烷偶联剂 0.1% — 0.2%相对于苯酚的质量分数；催化剂0.2— 4摩尔份数。上述的改性碳泡沫酚醛树脂，其中，多聚甲醛的摩尔份数的换算是根据多聚甲醛的质量分数进行换算。(现市场上大多数工业用多聚甲醛的质量分数为92%、93%、96%、98%)上述的改性碳泡沫酚醛树脂，其中:所述的改性剂为氰胺类或硼化物改性剂。进一步地，上述的改性碳泡沫酚醛树脂，其中:所述的改性剂为三聚氰胺、二聚氰胺或硼化物。再进一步地，上述的改性碳泡沫酚醛树脂，其中所述的催化剂是氨水、氢氧化钠、氢氧化钡或碳酸钠。改性碳泡沫醛树脂的制造方法，其特征在于包括以下步骤:步骤一，按配比将苯酚、多聚甲醛、改性剂、催化剂作为原料加入到反应釜中进行搅匀；步骤二，加热到70— 80°C后停止加热，保温3— 5小时；步骤三，停止反应降温加入硅烷偶联剂后获取成品。
本发明技术方案的突出的实质性特点和显著的进步主要体现在:其相对现有合成酚醛树脂的方法，其主要添加了硅烷偶联剂，增加了树脂基与无机类物质的连接力，从而极大增加了碳泡沫制品的强度，并通过添加了氰胺类和硼化物改性剂，提高了合成树脂的韧性及树脂的残炭；同时，把现有甲醛水溶液原料更换为多聚甲醛，这样在制造过程中不会产生含酚和醛的废水，克服了普通制造工艺中有废水产生的缺陷，有利于环保，其利用碳泡沫树脂发泡灼烧制得的碳泡沫材料，具有轻质、高强度、绝热等特性。本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
具体实施例方式本发明的改性碳泡沫酚醛树脂，其与众不同之处在于包含下述原料:100摩尔份数的苯酚、120—180摩尔份数的多聚甲醛、10 —15摩尔份数的改性剂a、0.1% — 0.2%相对于苯酚的质量分数的改性剂b、0.5-4摩尔份数催化剂；其中，改性剂b为硅烷偶联剂。进一步来看，经过多次对比试验得出，改性剂a包括三聚氰胺、二聚氰胺、硼酸锌，可以得出较佳的效果。催化剂采用碱性物质，尤其以氨水、氢氧化钠、氢氧化钡、碳酸钠制备起来效果较佳。结合本改性碳泡沫酚醛树脂的制造方法来看，其包括以下步骤:首先，按配比将苯酚、多聚甲醛、改性剂a、催化剂作为原料加入到反应釜中进行搅匀。随后，加热到70—80°C后停止加热，保温3— 5小时。最后，停止反应降温加入改性剂b搅拌10分钟后即可获取成
品OK实施例一 3改性碳泡沫酚醛树脂的制造`方法:首先，准备100摩尔份数的苯酚、120摩尔份数的多聚甲醛。同时，准备15摩尔份数的三聚氰胺作为改性剂a、4摩尔份数的氨水作为催化剂。随后，将以上配比的原料分别加入到反应釜中搅拌均匀。之后加热到80°C后停止加热。接着，在常压下保温5小时。最后，停止反应，使得反应釜中的材料进行降温，加入0.1%相对于苯酚的质量分数的改性剂b后搅拌10分钟继而制得所需改改性碳泡沫酚醛树脂。本实施例的改性剂b采用的是型号为KH-550硅烷偶联剂。K实施例二 3改性碳泡沫酚醛树脂的制造方法:首先，准备100摩尔份数的苯酚、150摩尔份数的多聚甲醛。同时，准备15摩尔份数的二聚氰胺作为改性剂a、0.2摩尔份数的氢氧化钠作为催化剂。随后，将以上配比的原料分别加入到反应釜中搅拌均匀。之后加热到70°C后停止加热。接着，在常压下保温3小时。最后，停止反应，使得反应釜中的材料进行降温，加入0.1%相对于苯酚的质量分数的改性剂b后搅拌10分钟继而制得所需改性碳泡沫酚醛树脂。本实施例的本实施例的改性剂b采用的是型号为KH-560硅烷偶联剂。
K实施例三3改性碳泡沫酚醛树脂的制造方法:首先，准备100摩尔份数的苯酚、180摩尔份数的多聚甲醛。同时，准备10摩尔份数的硼酸锌作为改性剂a、0.5摩尔份数的氢氧化钠作为催化剂。随后，将以上配比的原料分别加入到反应釜中搅拌均匀。之后加热到70°C后停止加热。接着，在常压下保温3小时。最后，停止反应，使得反应釜中的材料进行降温，加入0.2%相对于苯酚的质量分数的改性剂b后搅拌10分钟继而制得所需改性碳泡沫酚醛树脂。本实施例的改性剂b采用的是型号为KH-550硅烷偶联剂。
K实施例四3改性碳泡沫酚醛树脂的制造方法:首先，准备100摩尔份数的苯酚、120摩尔份数的多聚甲醛。同时，准备15摩尔份数的硼酸锌作为改性剂a、1.0摩尔份数的氢氧化钡作为催化剂。随后，将以上配比的原料分别加入到反应釜中搅拌均匀。之后加热到80°C后停止加热。接着，在常压下保温3小时。最后，停止反应，使得反应釜中的材料进行降温，加入0.1%相对于苯酚的质量分数的改性剂b后搅拌10分钟继而制得所需改性碳泡沫酚醛树脂。本实施例的改性剂b采用的是型号为KH-550硅烷偶联剂。K实施例五3改性碳泡沫酚醛树脂的制造方法:首先，准备100摩尔份数的苯酚、180摩尔份数的多聚甲醛。同时，准备10摩尔份数的三聚氰胺作为改性剂a、4摩尔份数的碳酸钠作为催化剂。随后，将以上配比的原料分别加入到反应釜中搅拌均匀。之后加热到80°C后停止加热。接着，在常压下保温5小时。最后，停止反应，使得反应釜中的材料进行降温，加入0.2%相对于苯酚的质量分数的改性剂b后搅拌10分钟继而制得所需改性碳泡沫酚醛树脂。本实施例的改性剂b采用的是型号为KH-560硅烷偶联剂。通过上述的文字表述可以看出，采用本发明后，在以往合成酚醛树脂的基础上添加了氰胺类、硼化物和硅烷偶联剂改性剂，提高了合成树脂的强度、韧性及树脂的残炭。同时把甲醛水溶液原料更换为多聚甲醛，这样在制造过程中不会产生含酚和醛的废水，克服了普通制造工艺中有废水产生的缺陷，有利于环保。并且，最终产品的强度也能达到碳泡沫所需要求。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1.改性碳泡沫酚醛树脂，其特征在于包含下述原料 苯酚100摩尔份数； 多聚甲醛120—180摩尔份数； 改性剂10 —15摩尔份数； 硅烷偶联剂 O. 1%—O. 2%相对于苯酚的质量分数； 催化剂O. 2一4摩尔份数。
2.根据权利要求I所述的改性碳泡沫酚醛树脂，其特征在于所述的改性剂为氰胺类或硼化物改性剂。
3.根据权利要求2所述的改性碳泡沫酚醛树脂，其特征在于所述的改性剂为三聚氰胺、二聚氰胺或硼化物。
4.根据权利要求I所述的改性碳泡沫酚醛树脂，其特征在于所述的催化剂为氨水、氢氧化钠、氢氧化钡、氧化锌或碳酸钠。
5.一种改性碳泡沫酚醛树脂的制造方法，其特征在于包括以下步骤 步骤一，按以下配比 苯酚100摩尔份数； 多聚甲醛120—180摩尔份数； 改性剂10 —15摩尔份数； 硅烷偶联剂 O. 1%—O. 2%相对于苯酚的质量分数； 催化剂O. 2一4摩尔份数； 将苯酚、多聚甲醛、改性剂、催化剂作为原料加入到反应釜中进行搅匀； 步骤二，加热到70— 80°C后停止加热，保温3— 5小时； 步骤三，停止反应，降温，加入硅烷偶联剂搅拌10分钟后获取成品。
6.根据权利要求5所述的改性碳泡沫酚醛树脂，其特征在于所述改性剂为氰胺类或硼化物改性剂。
7.根据权利要求6所述的改性碳泡沫酚醛树脂，其特征在于所述的改性剂为三聚氰胺、二聚氰胺或硼化物。
8.根据权利要求5所述的改性碳泡沫酚醛树脂，其特征在于所述的催化剂为氨水、氢氧化钠、氢氧化钡、氧化锌或碳酸钠。
全文摘要
本发明涉及改性碳泡沫酚醛树脂及其制作方法，该改性碳泡沫酚醛树脂的原料包含100摩尔份数的苯酚；120—180摩尔份数的多聚甲醛；10—15摩尔份数的改性剂；0.1%—0.2%相对于苯酚的质量分数的硅烷偶联剂；0.2—4摩尔份数的催化剂。制备时，将这些原材料加入到反应釜中进行搅匀；然后加热到70—80℃后停止加热，保温3—5小时；最后停止反应降温获取成品。本发明添加了硅烷偶联剂，增加了树脂基与无机类物质的连接力，从而极大增加了碳泡沫制品的强度，并通过添加了氰胺类和硼化物改性剂，提高了合成树脂的韧性及树脂的残炭；同时，克服了普通制造工艺中有废水产生的缺陷，有利于环保，其利用碳泡沫树脂发泡灼烧制得的碳泡沫材料，具有轻质、高强度、绝热等特性。
文档编号C08G8/28GK103254378SQ201310165840
公开日2013年8月21日 申请日期2013年5月8日 优先权日2013年5月8日
发明者薛永顺, 杨金平 申请人:苏州美克思科技发展有限公司