酚醛泡沫塑料綜述

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1、1998年8月化學(xué)工業(yè)與工程第15卷第3期Aug.1998CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGVol.15No.3專(zhuān)題綜述酚醛泡沫塑料綜述毛津淑常津陳貽瑞方洞浦(天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,天津300072)摘要本文論述了酚醛泡沫塑料的發(fā)展概況,重點(diǎn)介紹了原料制備,發(fā)泡劑、固化劑、表面活性劑的使用,多種改性方法,生產(chǎn)工藝及設(shè)備并列出了該產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。關(guān)鍵詞酚醛泡沫隔熱改性應(yīng)用ReviewofPhenolicFoamMaoJinshuChangJinChenYiruiFangDongpu(Schoolofmaterialsciencea

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

3、eywordsphenolicfoamthermalinsulationmodifyapplication酚醛樹(shù)脂是一個(gè)古老的品種。從1905年間技術(shù)的發(fā)展,輕質(zhì)、耐火、低毒的材料逐漸其創(chuàng)始人美國(guó)科學(xué)家Dr.LeoBackeland將受到重視。在常用的隔熱材料中有機(jī)泡沫占酚醛樹(shù)脂第一次投入商業(yè)化生產(chǎn),至今已有有很大比例,而其中酚醛泡沫更具有其他泡90多年的歷史。由于酚醛樹(shù)脂制造工藝簡(jiǎn)沫塑料無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。它耐熱、自熄、低煙、單、價(jià)格便宜且具有許多優(yōu)異的性能,很快在耐火焰穿透、燃燒時(shí)無(wú)滴落物、不產(chǎn)生有毒氣塑料、涂料、黏合劑等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。體而且質(zhì)輕價(jià)低。經(jīng)過(guò)

4、改性其吸水、脆性和易近些年來(lái),隨著建筑、航空、艦船以及空腐蝕性等缺點(diǎn)得到改善,應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)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:酚醛泡沫塑料綜述391原料111酚醛樹(shù)脂酚醛泡沫是由酚醛齊聚物通過(guò)交聯(lián)、發(fā)泡制成的。其中酚醛樹(shù)脂的用量約占總重的50%～90%。酚醛樹(shù)脂分為熱固性樹(shù)脂和線型酚醛樹(shù)脂兩類(lèi)。線型酚醛樹(shù)脂泡沫的生產(chǎn)工藝較成熟,泡沫質(zhì)量易于控制。但生產(chǎn)周期長(zhǎng),設(shè)備龐大,效率低,能耗大。熱固性酚醛樹(shù)脂是液體樹(shù)脂,在發(fā)泡過(guò)程中易于充模,也有利于與其他組分進(jìn)行混合。在制備樹(shù)脂的過(guò)程中要控制酚和醛的摩爾比、

5、反應(yīng)時(shí)間、溫度、產(chǎn)物中水分含量以及圖1導(dǎo)熱系數(shù)與樹(shù)脂水份含量的關(guān)系游離酚醛含量。通常甲醛與苯酚的摩爾比控注:該圖引自文獻(xiàn)[2]。制在115～215之間。提高摩爾比可使制品尺[1]寸穩(wěn)定,控制在310～415之間。通常粘度控制在3000cP～5000cP。研究表明,水分含3量低于5%、粘度為3×10cP時(shí)樹(shù)脂的導(dǎo)熱[2]系數(shù)最低(如圖1)。加工時(shí)水分應(yīng)控制在5%～8%。樹(shù)脂的粘度可通過(guò)加入苯酚來(lái)降低,但用量不宜過(guò)多,否則會(huì)增加游離酚含量。此外加入聚乙二醇可吸收大量反應(yīng)熱,控制反應(yīng)升溫,加入量在20%左右。熱固性酚醛樹(shù)脂是堿催化的。采用混合催化劑在較低溫度下得到的

6、樹(shù)脂比通常條件[3]下合成的樹(shù)脂發(fā)泡性能好。經(jīng)過(guò)短時(shí)間存放的樹(shù)脂比剛合成出來(lái)的樹(shù)脂更易于發(fā)泡,圖2平均孔徑(D{)與固化劑用量的關(guān)系[4]且泡沫體均一、致密。112固化劑醛泡沫制造中的難點(diǎn)。研究表明可利用甲醇、在制備熱固性酚醛泡沫時(shí)用酸做固化乙醇、丙醇等稀釋無(wú)機(jī)酸達(dá)到緩蝕。也可加入劑。無(wú)機(jī)酸有:硫酸、鹽酸、磷酸、氫溴酸、硼抗腐蝕劑如氧化鈣、氧化鐵、硅酸鈣、無(wú)水硼[5]酸等。有機(jī)酸有:苯磺酸、對(duì)苯磺酸、醋酸、砂、堿金屬和堿土金屬碳酸鹽及鋅、鋁等。例[6、7]萘磺酸等。通常多以無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸并如:在100份樹(shù)脂中加入10份Na2SO3,苯磺用,不但操作方便,而且可

7、減輕泡沫中殘留酸酸為催化劑制得無(wú)裂痕的微孔泡沫材料,在對(duì)金屬材料的腐蝕作用。如硼酸—草酸混合35℃、相對(duì)濕度95%的情況下放置90天,對(duì)[8][9]酸還可提高泡沫阻燃性能。鐵板無(wú)腐蝕,而不含Na2SO3則腐蝕嚴(yán)重。酸性固化劑對(duì)金屬的腐蝕問(wèn)題一直是酚另有專(zhuān)利將由苯酚磺酸固化的泡沫在63℃40化學(xué)工業(yè)與工程1998年8月～71℃下置于NH3中36h,可中和反應(yīng)中的燃燒。[10]剩余酸,從而降低腐蝕性。化學(xué)發(fā)泡劑是指由于加熱分解放出氮?dú)馑嵝怨袒瘎┎坏欠尤?shù)脂交聯(lián)的引發(fā)或二氧化碳的化合物。如重氮類(lèi)、碳酸銨類(lèi)、劑,還因?yàn)橐l(fā)的反應(yīng)是放熱反應(yīng)而具有促碳酸氫鹽類(lèi)化合物以及

8、鋁粉。使發(fā)泡劑發(fā)泡的作用。同一種樹(shù)脂發(fā)