酚醛泡沫塑料综述

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1、1998年8月化学工业与工程第15卷第3期Aug.1998CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGVol.15No.3专题综述酚醛泡沫塑料综述毛津淑常津陈贻瑞方洞浦(天津大学材料科学与工程学院,天津300072)摘要本文论述了酚醛泡沫塑料的发展概况,重点介绍了原料制备,发泡剂、固化剂、表面活性剂的使用,多种改性方法,生产工艺及设备并列出了该产品的应用范围。关键词酚醛泡沫隔热改性应用ReviewofPhenolicFoamMaoJinshuChangJinChenYiruiFangDongpu(Schoolofmaterialsciencea

2、ndengineering,TianjinUniversity,Tianjin300072)AbstractInthispaper,therecentdevelopmentsofPhenolicfoamaredescribed.Therawmaterial,blowingagent,surfactant,catalyst,mathodsofmodifing,processingande2quipmentusedforPhenolicfoamarealsointroducedindetail.Therangeofapplica2tionisalsogiven.K

3、eywordsphenolicfoamthermalinsulationmodifyapplication酚醛树脂是一个古老的品种。从1905年间技术的发展,轻质、耐火、低毒的材料逐渐其创始人美国科学家Dr.LeoBackeland将受到重视。在常用的隔热材料中有机泡沫占酚醛树脂第一次投入商业化生产,至今已有有很大比例,而其中酚醛泡沫更具有其他泡90多年的历史。由于酚醛树脂制造工艺简沫塑料无法比拟的优势。它耐热、自熄、低烟、单、价格便宜且具有许多优异的性能,很快在耐火焰穿透、燃烧时无滴落物、不产生有毒气塑料、涂料、黏合剂等领域得到广泛应用。体而且质轻价低。经过

4、改性其吸水、脆性和易近些年来,随着建筑、航空、舰船以及空腐蚀性等缺点得到改善,应用范围不断扩大。收稿日期:1997—10—17;修改稿收到日期:1998—01—23第15卷第3期毛津淑等:酚醛泡沫塑料综述391原料111酚醛树脂酚醛泡沫是由酚醛齐聚物通过交联、发泡制成的。其中酚醛树脂的用量约占总重的50%～90%。酚醛树脂分为热固性树脂和线型酚醛树脂两类。线型酚醛树脂泡沫的生产工艺较成熟,泡沫质量易于控制。但生产周期长,设备庞大,效率低,能耗大。热固性酚醛树脂是液体树脂,在发泡过程中易于充模,也有利于与其他组分进行混合。在制备树脂的过程中要控制酚和醛的摩尔比、

5、反应时间、温度、产物中水分含量以及图1导热系数与树脂水份含量的关系游离酚醛含量。通常甲醛与苯酚的摩尔比控注:该图引自文献[2]。制在115～215之间。提高摩尔比可使制品尺[1]寸稳定,控制在310～415之间。通常粘度控制在3000cP～5000cP。研究表明,水分含3量低于5%、粘度为3×10cP时树脂的导热[2]系数最低(如图1)。加工时水分应控制在5%～8%。树脂的粘度可通过加入苯酚来降低,但用量不宜过多,否则会增加游离酚含量。此外加入聚乙二醇可吸收大量反应热,控制反应升温,加入量在20%左右。热固性酚醛树脂是碱催化的。采用混合催化剂在较低温度下得到的

6、树脂比通常条件[3]下合成的树脂发泡性能好。经过短时间存放的树脂比刚合成出来的树脂更易于发泡,图2平均孔径(D{)与固化剂用量的关系[4]且泡沫体均一、致密。112固化剂醛泡沫制造中的难点。研究表明可利用甲醇、在制备热固性酚醛泡沫时用酸做固化乙醇、丙醇等稀释无机酸达到缓蚀。也可加入剂。无机酸有:硫酸、盐酸、磷酸、氢溴酸、硼抗腐蚀剂如氧化钙、氧化铁、硅酸钙、无水硼[5]酸等。有机酸有:苯磺酸、对苯磺酸、醋酸、砂、碱金属和碱土金属碳酸盐及锌、铝等。例[6、7]萘磺酸等。通常多以无机酸和有机酸并如:在100份树脂中加入10份Na2SO3,苯磺用,不但操作方便,而且可

7、减轻泡沫中残留酸酸为催化剂制得无裂痕的微孔泡沫材料,在对金属材料的腐蚀作用。如硼酸—草酸混合35℃、相对湿度95%的情况下放置90天,对[8][9]酸还可提高泡沫阻燃性能。铁板无腐蚀,而不含Na2SO3则腐蚀严重。酸性固化剂对金属的腐蚀问题一直是酚另有专利将由苯酚磺酸固化的泡沫在63℃40化学工业与工程1998年8月～71℃下置于NH3中36h,可中和反应中的燃烧。[10]剩余酸,从而降低腐蚀性。化学发泡剂是指由于加热分解放出氮气酸性固化剂不但是酚醛树脂交联的引发或二氧化碳的化合物。如重氮类、碳酸铵类、剂,还因为引发的反应是放热反应而具有促碳酸氢盐类化合物以及

8、铝粉。使发泡剂发泡的作用。同一种树脂发