专利名称：不燃酚醛泡沫夹芯材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种不燃A级酚醛泡沫复合夹芯材料及其制备方法。
(2)背景技术酚醛泡沫夹芯材料由于具有导热系数低、防火性能较好、燃烧时放烟少、无毒、吸水率低、无氟发泡等优点，已广泛用于建筑空调保温管道。但对于防火性能要求更高的场合，如高级宾馆、高层建筑、船舶、舰艇等已经不再适用了。
CN 02108279号专利申请公开了一种铝箔-酚醛泡沫夹芯复合板及其生产工艺，其所用的阻燃烧剂较少，阻燃效果不明显，所生产的铝箔-酚醛泡沫夹芯复合板只能达到难燃B1级。US 4,681,902号专利用卤代二苯醚(70％W/W)和有机磷化合物(30％W/W)混合作阻燃剂，加入量为0.5-20份每100份树脂，该有机阻燃剂在高温燃烧时会放出有毒有害的卤化氢气体。US 4,419,460号专利用水合氧化铝来提高酚醛泡沫的闭孔率，其加入量为2％-15％，更优选为5％-10％，实践证明，所得泡沫的阻燃性不够理想，达不到不燃A级标准。
(3)发明内容本发明的目的在于克服以上技术缺陷，提供一种制作工艺简单，成本低廉，防火性能可达到国标GB8624 A级的酚醛泡沫复合夹芯材料及其制备方法。
本发明所说的不燃酚醛泡沫夹芯材料由5层组成，面层为铝箔或铝箔纤维布，芯层为酚醛泡沫，面层与芯层之间为粘结层。
面层铝箔最好为压花铝箔，且铝箔表面可设有防腐涂层。
芯层酚醛泡沫的组分和按重量份的含量为可发性酚醛树脂100份，表面活性剂1～5份，阻燃剂10～300份，发泡剂1～10份，固化剂5～25份。
可发性酚醛树脂的苯酚与甲醛的摩尔比为1∶(1.3～3.0)，优选1∶(1.6～2.5)，常温下粘度为1000～20000cp。
所说的表面活性剂选自吐温系列，蓖麻油聚氧乙烯醚系列或有机硅系列中的至少一种。
所说的阻燃剂为环保型无机阻燃剂，选自氢氧化铝(例如微米级水合氧化铝ATH)，氢氧化镁，空心微珠，三氧化二锑或硼酸盐等中的至少一种。
所说的发泡剂为低沸点烷烃，选自石油醚，戊烷，己烷或二氯甲烷等中的至少一种。
所说的固化剂为中强酸，选自磷酸，硼酸，苯磺酸，对甲苯磺酸或二甲苯磺酸等中的至少一种。
混合料搅拌均匀后在60～80℃下发泡固化。
所说的酚醛泡沫的密度为60～250kg/m3。
本发明所说的不燃酚醛泡沫夹芯材料制备方法的工艺步骤为1、可发性酚醛树脂的合成苯酚与甲醛的摩尔比为1∶(1.3～3.0)，优选为1∶(1.6～2.5)，以碱为催化剂(pH＝8～9)，在70～100℃下反应2～4小时，反应过程用折射率(nD)进行跟踪，当折射率为1.50～1.52时加入改性剂，可选自脲，双氰胺，三聚氰胺，聚乙烯醇或聚乙二醇等中的至少一种，再降温至60℃以下时加入酸中和至pH＝6-7，然后减压脱水至粘度为1000～20000CP(常温)，即得到可发性酚醛树脂。
2、酚醛泡沫的制备酚醛泡沫的密度为60～250kg/m3，优选为70～150kg/m3。
酚醛泡沫的组分及按重量份的含量为1)可发性酚醛树脂100份，粘度为1000～20000CP，优选为3000～15000CP(常温)。
2)表面活性剂1～5份，可选自吐温系列(例如吐温80)，蓖麻油聚氧乙烯醚系列(例如EL-40)或有机硅泡沫稳定剂的一种。
3)阻燃剂10～300份，可选自氢氧化铝(微米级水合氧化铝ATH)，氢氧化镁，空心微珠，三氧化二锑或硼酸盐等中的至少一种。
4)发泡剂1～10份，可选自石油醚，戊烷，己烷或二氯甲烷等中的至少一种。
5)固化剂5～25份，可选自磷酸，硼酸，苯磺酸，对甲苯磺酸或二甲苯磺酸等中的至少一种。
其步骤如下1)按上述配方将可发性酚醛树脂、表面活性剂、阻燃剂混合；2)将发泡剂加入到上述混合料中；3)再将固化剂加入到上述混合料中，置于60～80℃发泡固化。
3、酚醛泡沫夹芯材料的制备对面材铝箔或铝箔纤维布进行表面防腐处理，涂层厚度为1～10μm。
将上述酚酚醛泡沫切割成所需的尺寸后，用胶水与铝箔或铝箔纤维布贴合，干燥后经修边处理即得到本发明的酚醛泡沫夹芯材料。
本发明产品经过国家防火建筑材料质量监督检验中心检验，其检验结果如下表所示。
检验结果表明，所得到的材料其各项指标均符合不燃材料的规定要求。按国标GB8624-1997判定，该材料燃烧性能达到GB8624 A级复合材料。
本发明主要采用环保型无机阻燃剂如氢氧化铝(微米级水合氧化铝ATH)，氢氧化镁，空心微珠等，不但具有阻燃和消烟作用，还有抑制发烟和卤化氢生成的作用，阻燃剂本身还具有无毒、稳定性好、不挥发、不产生腐蚀性气体、资源丰富和价格便宜等特点，是一种环保型绿色阻燃剂。本发明所得材料具有优异的保温、隔热、隔音性能，将广泛用于墙体保温、隔热吊顶、船舶、舰艇以及化工容器和管道的隔热保温。在节约能源，降低能耗的同时也大大降低了火灾带来的隐患。
(4)具体实施方式
实施例1不燃酚醛泡沫夹芯材料由5层组成，面层为铝箔，芯层为酚醛泡沫，面层与芯层之间为粘结层。面层铝箔选用压花铝箔，且铝箔表面带防腐涂层。
芯层酚醛泡沫的组分和按重量份的含量为可发性酚醛树脂100，表面活性剂选用“吐温80”3，阻燃剂选用氢氧化铝100和氢氧化镁20，发泡剂选用石油醚8，固化剂选用磷酸3和苯磺酸5。
可发性酚醛树脂的苯酚与甲醛的摩尔比为1∶1.6，常温下粘度为12000cp。混合料搅拌均匀后在70℃下发泡固化。酚醛泡沫的密度为100kg/m3。
工艺步骤为1、可发性酚醛树脂的合成苯酚与甲醛的摩尔比为1∶1.6，以碱为催化剂(pH＝8.5)，在80℃下反应3.5小时，反应过程用折射率(nD)进行跟踪，当折射率为1.51时加入少量改性剂脲，再降温至60℃以下时加入酸中和至pH＝6.5，然后减压脱水至粘度为12000CP(常温)，即得到可发性酚醛树脂。
2、酚醛泡沫的制备酚醛泡沫的密度为100kg/m3。酚醛泡沫的组分及按重量份的含量如上所述，其步骤如下按上述配方将可发性酚醛树脂、表面活性剂、阻燃剂混合，将发泡剂加入到上述混合料中，再将固化剂加入到上述混合料中，置于70℃发泡固化。
3、酚醛泡沫夹芯材料的制备对面材铝箔或铝箔纤维布进行表面防腐处理，涂层厚度为6μm。将上述酚酚醛泡沫切割成所需的尺寸后，用胶水与铝箔或铝箔纤维布贴合，干燥后经修边处理即得到本发明的酚醛泡沫夹芯材料。
实施例2不燃酚醛泡沫夹芯材料由5层组成，面层为铝箔纤维布，芯层为酚醛泡沫，面层与芯层之间为粘结层。面层铝箔选用压花铝箔，且铝箔表面带防腐涂层。
芯层酚醛泡沫的组分和按重量份的含量为可发性酚醛树脂100，表面活性剂选用“吐温80”2.5，阻燃剂选用氢氧化镁150和空心微珠30，发泡剂选用戊烷6，固化剂选用硼酸6、苯磺酸4和对甲苯磺酸5。
可发性酚醛树脂的苯酚与甲醛的摩尔比为1∶2.0，常温下粘度为10000cp。混合料搅拌均匀后在75℃下发泡固化。
所说的酚醛泡沫的密度为150kg/m3。
工艺步骤为1、可发性酚醛树脂的合成苯酚与甲醛的摩尔比为1∶2.0，以碱为催化剂(pH＝8.7)，在85℃下反应3小时，反应过程用折射率(nD)进行跟踪，当折射率为1.50时加入少量的双氰胺，再降温至60℃以下时加入酸中和至pH＝7，然后减压脱水至粘度为10000CP(常温)，即得到可发性酚醛树脂。
2、酚醛泡沫的制备酚醛泡沫的密度为150kg/m3。
酚醛泡沫的组分及按重量份的含量如上所述，其步骤如下按上述配方将可发性酚醛树脂、表面活性剂、阻燃剂混合，将发泡剂加入到上述混合料中，再将固化剂加入到上述混合料中，置于75℃发泡固化。
3、酚醛泡沫夹芯材料的制备对面材铝箔或铝箔纤维布进行表面防腐处理，涂层厚度为5μm。将上述酚酚醛泡沫切割成所需的尺寸后，用胶水与铝箔或铝箔纤维布贴合，干燥后经修边处理即得到本发明的酚醛泡沫夹芯材料。
实施例3不燃酚醛泡沫夹芯材料与实施例1相同。
芯层酚醛泡沫的组分和按重量份的含量为可发性酚醛树脂100，表面活性剂选用“EL-40”2.5，阻燃剂选用氢氧化铝100和空心微珠150，发泡剂选用己烷3，固化剂选用磷酸4，硼酸6和二甲苯磺酸7。可发性酚醛树脂的苯酚与甲醛的摩尔比为1∶2.5，常温下粘度为5000cp。混合料搅拌均匀后在65℃下发泡固化。所说的酚醛泡沫的密度为200kg/m3。
工艺步骤为1、可发性酚醛树脂的合成苯酚与甲醛的摩尔比为1∶2.5，以碱为催化剂(pH＝9)，在70℃下反应4小时，反应过程用折射率(nD)进行跟踪，当折射率为1.50时加入少量的三聚氰胺，再降温至60℃以下时加入酸中和至pH＝7，然后减压脱水至粘度为5000CP(常温)，即得到可发性酚醛树脂。
2、酚醛泡沫的制备酚醛泡沫的密度为200kg/m3。
酚醛泡沫的组分及按重量份的含量如上所述，其步骤如下按上述配方将可发性酚醛树脂、表面活性剂、阻燃剂混合，将发泡剂加入到上述混合料中，再将固化剂加入到上述混合料中，置于65℃发泡固化。
3、酚醛泡沫夹芯材料的制备对面材铝箔或铝箔纤维布进行表面防腐处理，涂层厚度为8μm。将上述酚酚醛泡沫切割成所需的尺寸后，用胶水与铝箔或铝箔纤维布贴合，干燥后经修边处理即得到本发明的酚醛泡沫夹芯材料。
实施例4不燃酚醛泡沫夹芯材料与实施例2相同。
芯层酚醛泡沫的组分和按重量份的含量为可发性酚醛树脂100，表面活性剂选用“有机硅泡沫稳定剂”2和“EL-40”1.5，阻燃剂选用氢氧化铝150，氢氧化镁130和三氧化二锑20，发泡剂选用二氯甲烷3，固化剂选用磷酸5、硼酸5和对甲苯磺酸10。
可发性酚醛树脂的苯酚与甲醛的摩尔比为1∶1.3，常温下粘度为1000cp。混合料搅拌均匀后在80℃下发泡固化。
所说的酚醛泡沫的密度为250kg/m3。
工艺步骤为1、可发性酚醛树脂的合成苯酚与甲醛的摩尔比为1∶1.3，以碱为催化剂(pH＝8.0)，在100℃下反应2.4小时，反应过程用折射率(nD)进行跟踪，当折射率为1.51时加入少量的双氰胺，再降温至60℃以下时加入酸中和至pH＝6.3，然后减压脱水至粘度为1000CP(常温)，即得到可发性酚醛树脂。
2、酚醛泡沫的制备酚醛泡沫的密度为250kg/m3。
酚醛泡沫的组分及按重量份的含量如上所述，其步骤如下按上述配方将可发性酚醛树脂、表面活性剂、阻燃剂混合，将发泡剂加入到上述混合料中，再将固化剂加入到上述混合料中，置于80℃发泡固化。
3、酚醛泡沫夹芯材料的制备对面材铝箔或铝箔纤维布进行表面防腐处理，涂层厚度为3μm。将上述酚醛泡沫切割成所需的尺寸后，用胶水与铝箔或铝箔纤维布贴合，干燥后经修边处理即得到本发明的酚醛泡沫夹芯材料。
实施例5不燃酚醛泡沫夹芯材料与实施例1相同。
芯层酚醛泡沫的组分和按重量份的含量为可发性酚醛树脂100，表面活性剂选用“吐温系列”0.5和“EL-40”1.5，阻燃剂选用氢氧化镁30和硼酸盐20，发泡剂选用石油醚4和二氯甲烷6，固化剂选用硼酸18和对甲苯磺酸7。
可发性酚醛树脂的苯酚与甲醛的摩尔比为1∶3.0，常温下粘度为20000cp。混合料搅拌均匀后在60℃下发泡固化。
所说的酚醛泡沫的密度为120kg/m3。
工艺步骤为1、可发性酚醛树脂的合成苯酚与甲醛的摩尔比为1∶3.0，以碱为催化剂(pH＝8.3)，在95℃下反应3小时，反应过程用折射率(nD)进行跟踪，当折射率为1.51时加入少量的脲和聚乙二醇，再降温至60℃以下时加入酸中和至pH＝6.3，然后减压脱水至粘度为20000CP(常温)，即得到可发性酚醛树脂。
2、酚醛泡沫的制备酚醛泡沫的密度为120kg/m3。
酚醛泡沫的组分及按重量份的含量如上所述，其步骤与实施例1相同。
3、酚醛泡沫夹芯材料的制备对面材铝箔或铝箔纤维布进行表面防腐处理，涂层厚度为10μm。再切割成所需的尺寸后，用胶水与铝箔纤维布贴合，干燥后经修边处理即得到本发明的酚醛泡沫夹芯材料。
实施例6不燃酚醛泡沫夹芯材料与实施例2相同。
芯层酚醛泡沫的组分和按重量份的含量为可发性酚醛树脂100，表面活性剂选用“EL-40”1和有机硅泡沫稳定剂4，阻燃剂选用氢氧化铝20，硼酸盐6和三氧化二锑4，发泡剂选用石油醚1和乙烷1，固化剂选用硼酸2和苯磺酸3。
可发性酚醛树脂的苯酚与甲醛的摩尔比为1∶2.1，常温下粘度为12000cp。混合料搅拌均匀后在80℃下发泡固化。酚醛泡沫的密度为80kg/m3。
工艺步骤为1、可发性酚醛树脂的合成苯酚与甲醛的摩尔比为1∶2.1，以碱为催化剂(pH＝8.0)，在100℃下反应2.4小时，反应过程用折射率(nD)进行跟踪，当折射率为1.52时加入改性剂脲，再降温至60℃以下时加入酸中和至pH＝6.6，然后减压脱水至粘度为12000CP(常温)，即得到可发性酚醛树脂。
2、酚醛泡沫的制备酚醛泡沫的密度为80kg/m3。
酚醛泡沫的组分及按重量份的含量如上所述，其步骤与实施例1相同。
3、酚醛泡沫夹芯材料的制备
对面材铝箔或铝箔纤维布进行表面防腐处理，涂层厚度为2μm。切割成所需的尺寸后，用胶水与铝箔或铝箔纤维布贴合，干燥后经修边处理即得到本发明的酚醛泡沫夹芯材料。
实施例7不燃酚醛泡沫夹芯材料与实施例2相同。
芯层酚醛泡沫的组分和按重量份的含量为可发性酚醛树脂100，表面活性剂选用“吐温80”1.5和有机硅泡沫稳定剂0.5，阻燃剂选用氢氧化镁80和氢氧化铝60，发泡剂选用戊烷3和乙烷2.5，固化剂选用硼酸10和二甲苯磺酸10。
可发性酚醛树脂的苯酚与甲醛的摩尔比为1∶2.4，常温下粘度为8000cp。混合料搅拌均匀后在75℃下发泡固化。酚醛泡沫的密度为130kg/m3。
工艺步骤为1、可发性酚醛树脂的合成苯酚与甲醛的摩尔比为1∶2.4，以碱为催化剂(pH＝8.5)，在90℃下反应2.6小时，反应过程用折射率(nD)进行跟踪，当折射率为1.51时加入脲和双氰胺，再降温至60℃以下时加入酸中和至pH＝6.8，然后减压脱水至粘度为8000CP(常温)，即得到可发性酚醛树脂。
2、酚醛泡沫的制备酚醛泡沫的密度为130kg/m3。
酚醛泡沫的组分及按重量份的含量如上所述，其步骤与实施例2类似。
3、酚醛泡沫夹芯材料的制备对面材铝箔或铝箔纤维布进行表面防腐处理，涂层厚度为6μm。将上述酚醛泡沫切割成所需的尺寸后，用胶水与铝箔或铝箔纤维布贴合，干燥后经修边处理即得到本发明的酚醛泡沫夹芯材料。
权利要求
1.不燃酚醛泡沫夹芯材料，其特征在于由5层组成，面层为铝箔或铝箔纤维布，芯层为酚醛泡沫，面层与芯层之间为粘结层。
2.如权利要求1所述的不燃酚醛泡沫夹芯材料，其特征在于面层铝箔为压花铝箔，且铝箔表面可设有防腐涂层。
3.如权利要求1所述的不燃酚醛泡沫夹芯材料，其特征在于芯层酚醛泡沫的组分和按重量份的含量为可发性酚醛树脂100份，表面活性剂1～5份，阻燃剂10～300份，发泡剂1～10份，固化剂5～25份。
4.如权利要求1所述的不燃酚醛泡沫夹芯材料，其特征在于可发性酚醛树脂的苯酚与甲醛的摩尔比为1∶(1.3～3.0)。
5.如权利要求1所述的不燃酚醛泡沫夹芯材料，其特征在于所说的表面活性剂选自吐温系列，蓖麻油聚氧乙烯醚系列或有机硅系列中的至少一种。
6.如权利要求1所述的不燃酚醛泡沫夹芯材料，其特征在于所说的阻燃剂为环保型无机阻燃剂，选自氢氧化铝(例如微米级水合氧化铝ATH)，氢氧化镁，空心微珠，三氧化二锑或硼酸盐等中的至少一种。
7.如权利要求1所述的不燃酚醛泡沫夹芯材料，其特征在于所说的发泡剂为低沸点烷烃，选自石油醚，戊烷，乙烷或二氯甲烷等中的至少一种。
8.如权利要求1所述的不燃酚醛泡沫夹芯材料，其特征在于所说的固化剂为中强酸，选自磷酸，硼酸，苯磺酸，对甲苯磺酸或二甲苯磺酸等中的至少一种。
9.如权利要求1所述的不燃酚醛泡沫夹芯材料，其特征在于混合料搅拌均匀后在60～80℃下发泡固化。
10.不燃酚醛泡沫夹芯材料制备方法，其特征在于其工艺步骤为1)、可发性酚醛树脂的合成苯酚与甲醛的摩尔比为1∶1.3～3.0，以碱为催化剂，pH＝8～9，在70～100℃下反应2～4小时，当折射率为1.50～1.52时加入改性剂，改性剂选自脲，双氰胺，三聚氰胺，聚乙烯醇或聚乙二醇等中的一种，再降温至60℃以下时加入酸中和至pH＝6～7，然后减压脱水至粘度为1000～20000CP，即得到可发性酚醛树脂；2)、酚醛泡沫的制备酚醛泡沫的密度为60～250kg/m3，酚醛泡沫的组分及按重量份的含量为(1)可发性酚醛树脂100份，粘度为1000～20000CP，(2)表面活性剂1～5份，可选自吐温系列，蓖麻油聚氧乙烯醚系列或有机硅泡沫稳定剂的一种，(3)阻燃剂10～300份，可选自氢氧化铝，氢氧化镁，空心微珠，三氧化二锑或硼酸盐中的至少一种，(4)发泡剂1～10份，可选自石油醚，戊烷，己烷或二氯甲烷等中的至少一种，(5)固化剂5～25份，可选自磷酸，硼酸，苯磺酸，对甲苯磺酸或二甲苯磺酸等中的至少一种，其步骤如下(1)将可发性酚醛树脂、表面活性剂、阻燃剂混合，(2)将发泡剂加入到上述混合料中，(3)再将固化剂加入到上述混合料中，置于60～80℃发泡固化；3)、酚醛泡沫夹芯材料的制备对面材铝箔或铝箔纤维布进行表面防腐处理，涂层厚度为1～10μm，切割成所需的尺寸后，用胶水与铝箔或铝箔纤维布贴合，干燥后经修边处理。
全文摘要
涉及一种不燃A级酚醛泡沫复合夹芯材料及其制备方法。由5层组成，面层为铝箔或铝箔纤维布，芯层为酚醛泡沫。其步骤为合成可发性酚醛树脂、制备酚醛泡沫，将可发性酚醛树脂、表面活性剂、阻燃剂混合，再加入发泡剂、固化剂，发泡固化；制备酚醛泡沫夹芯材料对面材表面处理、涂层、切割、贴合，干燥后经修边处理。采用环保型无机阻燃剂，具有阻燃、消烟、抑制发烟和卤化氢生成的作用，无毒、稳定、不挥发、不产生腐蚀性气体、资源丰富和价格便宜，是一种环保型绿色阻燃剂。具有优异的保温、隔热、隔音性能，将广泛用于墙体保温、隔热吊顶、船舶、舰艇以及化工容器和管道的隔热保温。在节约能源，降低能耗的同时也大大降低了火灾带来的隐患。
文档编号B32B15/08GK1613638SQ2003101139
公开日2005年5月11日 申请日期2003年11月5日 优先权日2003年11月5日
发明者汪坤明, 林志祥, 江积旺 申请人:厦门新风机实业有限公司