一种低导热软质密胺泡沫及其制备方法

本发明涉及高分子泡沫材料，具体涉及一种低导热软质密胺泡沫及其制备方法。

背景技术：

1、三聚氰胺甲醛泡沫，又称为密胺泡沫，是由三聚氰胺和甲醛通过聚合后，经过一定的发泡工艺从而得到的聚合物泡沫。经微波发泡工艺得到的密胺泡沫，其开孔率很高，具有良好的吸水性能。密胺泡沫在燃烧时，会形成氮气保护层，因此，密胺泡沫具有本征阻燃特性，这使得密胺泡沫会在较大程度上取代传统的聚乙烯、聚苯乙烯等阻燃性较差的泡沫。

2、目前市场上分为软质密胺泡沫和硬质密胺泡沫两类，硬质密胺泡沫开孔率低，吸水率小，适合应用于建筑领域，但是硬质密胺泡沫力学性能差，如果不进行增韧改性，易于掉渣粉碎。在现有技术中，虽然硬质泡沫的压缩强度可以达到200-400kpa，但是硬质泡沫粉化率高，回弹性能差。软质密胺泡沫具有较大的开孔率，其导热系数一般大于0.03w/m·k，该类泡沫吸水率大于100％，较高的导热系数和吸水率使得该类密胺泡沫难以应用在隔热材料。

3、cn113372684a中公开了一种低吸水率保温硬质密胺泡沫及制备方法，通过加入短链疏水醇类小分子及固体填料对硬质密胺泡沫进行改性。短链疏水烷基的引入可有效提高树脂疏水性和树脂韧性，降低泡沫粉化率；加入固体填料可以作为成核剂，对泡孔结构进行调节，并能有效降低气泡核生长的自由能垒促进异相成核，制备得到泡孔尺寸小的泡沫。所述低吸水率保温硬质密胺泡沫的密度小于53kg/m3、吸水率低至6.7％、导热系数为0.034w/m·k、闭孔率达80％、压缩强度达300kpa、极限氧指数高达35％。该发明的研究主要是在低导热硬质密胺泡沫领域，缺乏软质密胺泡沫低导热方面的研究。

4、cn111748126b中公开了一种低导热率疏水的密胺泡沫及其制备方法，将密胺泡沫浸渍于氧化石墨烯水溶液中，反复挤压多次后静置一段时间后取出；取出的密胺泡沫真空烘干后热还原，得到密胺泡沫，该发明的方法能够在降低密胺泡沫导热系数的同时，赋予密胺泡沫疏水性能。但是该发明制备的泡沫成本比较高，工艺繁琐，不利于大规模应用。

5、因此，如何提供一种生产成本低、工艺简便且隔热性能好的低导热软质密胺泡沫及其制备方法，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种生产成本低、工艺简便且隔热性能好的低导热软质密胺泡沫及其制备方法，解决现有技术中的密胺泡沫粉化率高、导热系数高、回弹性差、制备工艺成本比较高以及工艺繁琐，从而无法广泛应用的问题。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种低导热软质密胺泡沫的制备方法，包括下列步骤：

4、1)将三嗪环化合物、甲醛和三聚氰胺在水中混合，调节ph后进行反应得到发泡预聚液；

5、2)将乳化剂、发泡剂、固化剂、可发性微球和步骤1)得到的发泡预聚液混合后进行微波发泡，得到泡沫；

6、3)将步骤2)得到的泡沫进行后固化处理，制备得到低导热软质密胺泡沫。

7、优选的，步骤1)中各原料以重量份计为：三嗪环化合物1～8份，甲醛15～35份，三聚氰胺25～40份，水10～40份。

8、优选的，步骤1)中调节ph的范围为8～10；调节ph使用的溶液包含氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液、氢氧化钡水溶液或氨水溶液，浓度为1～50wt％；反应条件为70～100℃下反应至溶液澄清后，保持反应温度继续反应1～3h。

9、优选的，步骤2)中各原料以重量份计为：发泡预聚液100份，乳化剂1～15份，发泡剂1～20份，固化剂1～20份，可发性微球1～15份。

10、优选的，步骤2)中混合在搅拌条件下进行，搅拌的速率为1000～5000r/min，搅拌的时间为1～10min；微波发泡的功率为200～2000w，微波发泡的时间为1～5min。

11、优选的，步骤3)中后固化处理的温度为120～300℃，处理的时间为0.5～8h。

12、优选的，步骤1)中所述三嗪环化合物包含羟乙基六氢三嗪、三羟乙基异氰尿酸、氰尿酸、三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)异氰尿酸酯、三(2-羧乙基)异氰尿酸酯、二氢-2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3(2h,4h)-二丙酸、三(3,5-二叔丁基-4-羟苄基)异氰脲酸酯、4-[4,6-二(2,4-二甲苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-1,3-苯二醇、氧嗪酸钾、2,4-二羟基-6-苯基-1,3,5-三嗪、1,3,5-三缩水甘油-s-三嗪三酮、6-氨基-5-氮杂胞苷、三聚氰胺磷酸盐和三聚氰胺聚磷酸酯中的一种或两种；

13、所述甲醛的形式包含甲醛水溶液或多聚甲醛，其中，甲醛水溶液的浓度为20wt％～37wt％。

14、优选的，步骤2)中所述乳化剂包含op-10、吐温-20、吐温-60、吐温-80、司盘-60、司盘-65、司盘-80、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸铵、十二烷基磷酸酯、十二烷基二甲基氧化胺、十六烷基磺酸钠和十六烷基苯磺酸钠中的一种或两种；

15、所述发泡剂包含正戊烷、正己烷、石油醚、碳酸氢钠和ac发泡剂中的一种或两种；

16、所述固化剂包含盐酸、甲酸、乙酸、草酸、丙烯酸、磷酸、硫酸、植酸、对甲苯磺酸或磷钨酸；所述盐酸的浓度为5wt％～37wt％；

17、所述可发性微球的材质为热塑性树脂，粒径为5～100μm。

18、本发明的另一目的在于提供一种由所述的方法制备得到的低导热软质密胺泡沫。

19、本发明至少具有如下有益效果：

20、1)本发明提供了一种化学改性方法，采用三嗪环化合物作为改性剂，三嗪基化合物是一类富含叔碳结构的化合物，具有良好的成炭效果。同时它也是很多低聚物和高聚物的预聚体，很容易合成高相对分子质量的化合物。当三嗪环化合物作为改性剂使用时，它的加入不会降低密胺泡沫的阻燃性能，分子链上的可反应基团可与羟甲基化的三聚氰胺反应，降低密胺树脂的交联密度，三嗪环化合物上的柔性链段使得密胺泡沫的回弹性能更加出色。从而能从分子链段角度来提高发泡液的性能，从而提高泡沫的强度与柔韧性。相比于其他硬质的密胺泡沫，回弹性均在60％以上。

21、2)本发明提供一种优化的发泡工艺，通过优化发泡过程中固化/发泡速率比、乳化剂用量、发泡时间、引入可发性微球构建双网络发泡以及后处理过程，得到一种性能优良的软质密胺泡沫，尤其是在发泡阶段，加入的可发性微球会使泡孔密度更大，泡孔更加均匀，而且微球在发泡过程中会膨胀会把泡孔封闭住，从而使得密胺泡沫获得优异的性能，使得制备出的密胺泡沫可以适用于不同的工作场所。该泡沫既具有软质泡沫的回弹性和柔韧性，又兼顾硬质密胺泡沫的隔热性能。这样一种具有双网络结构的低导热软质密胺泡沫拥有良好的使用性能，将具有很多的应用领域，因此具有良好的应用前景。

22、3)本发明得到的低导热软质密胺泡沫，除具有本征阻燃性能外，其力学性能、耐热性、回弹性，保温性能均十分优异，粉化率和甲醛残留量也很低，因此具有广阔的应用前景。具体的，本发明低导热软质密胺泡沫的密度在5-12kg/m3；极限氧指数大于30％，可以达到ul94v0级阻燃；导热系数≤0.027w/m.k(25℃)，符合隔热泡沫的相关使用标准；粉化率≤4％；甲醛残留量≤140mg/kg。