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一种用于增韧闭孔酚醛 泡沫塑料的增韧剂及其应用

阅读：341发布：2024-02-25

专利汇可以提供一种用于增韧闭孔酚醛泡沫塑料的增韧剂及其应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种用于增韧闭孔酚醛泡沫塑料的增韧剂以及使用该增韧剂的闭孔酚醛泡沫塑料及其制备方法。所述增韧剂为聚乙烯吡咯烷酮和二异氰酸酯的混合物，所述聚乙烯吡咯烷酮和二异氰酸酯的重量比为1：0.2-1.1。与现有技术相比，本发明的生产工艺简单，操作方便，能适应湿法连续生产工艺，发泡固化温度低、时间短；拓展了发泡酚醛保温材料的建材使用功能；制得产品拥有闭孔保温的低导热系数和吸水率的特征，拥有良好的压缩强度和抗拉强度，性能优异。，下面是一种用于增韧闭孔酚醛泡沫塑料的增韧剂及其应用专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于增韧闭孔酚醛泡沫塑料的增韧剂，为聚乙烯吡咯烷酮和二异氰酸酯的混合物，所述聚乙烯吡咯烷酮和二异氰酸酯的重量比为1∶0.2-1.1。
2.如权利要求1所述的用于增韧闭孔酚醛泡沫塑料的增韧剂，其特征在于，所述聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量范围为5000-80000。
3.如权利要求1或2所述的用于增韧闭孔酚醛泡沫塑料的增韧剂，其特征在于，所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯或4，4`-二苯基甲烷二异氰酸酯。
4.一种闭孔酚醛泡沫塑料，包括如下重量份的原料组分：
甲阶酚醛树脂 100份
发泡剂 4-8份
固化剂 10-20份
表面活性剂 1-5份
权利要求1-3中任一所述的增韧剂 4-15份。
5.如权利要求4所述的闭孔酚醛泡沫塑料，其特征在于，所述甲阶酚醛树脂的含水量为10-30wt％，粘度为3000-6000mPa.s。
6.如权利要求4所述的闭孔酚醛泡沫塑料，其特征在于，所述发泡剂选自正戊烷、环戊烷和二氧化碳中的一种或二种。
7.如权利要求4所述的闭孔酚醛泡沫塑料，其特征在于，所述固化剂为对甲基苯磺酸和无机酸的混合物。
8.如权利要求4所述的闭孔酚醛泡沫塑料，其特征在于，所述表面活性剂选自聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯。
9.如权利要求4-8任一所述的闭孔酚醛泡沫塑料的制备方法，包括步骤：按配比将甲阶酚醛树脂与表面活性剂混合均匀，再加入增韧剂和发泡剂混合均匀，最后加入固化剂搅拌混合；将混合后的原料通过发泡机混合枪头浇注于传输带上的牛皮纸上，并随传输带进入温度为40-60℃的恒温烘道后发泡成型获得发泡酚醛泡沫塑料板。
10.如权利要求9所述的闭孔酚醛泡沫塑料的制备方法，其特征在于，所述传输带的走速为1.5-6米/分钟；所述传输带通过恒温烘道的时间为5-20分钟。

说明书全文

一种用于增韧闭孔酚醛 泡沫塑料的增韧剂及其应用

技术领域

[0001] 本发明涉及一种改善可连续湿法生产的发泡酚醛板之增韧技术，具体地讲是涉及一种用于增韧闭孔酚醛泡沫塑料的增韧剂及其应用。

背景技术

[0002] 酚醛树脂是世界上最早工业化的塑料产品，而发泡酚醛树脂则是近几十年来刚开发成功的品种，因其耐热性好、阻燃、自熄等优良性能越来越受到人们的广泛重视，但发泡酚醛的固有缺陷是其固有的脆性，在受高热和火烧的情况下，发泡酚醛会经常散裂变成碎片和细粉，对其隔火、隔热性能产生影响。为提高发泡酚醛的韧性，常用弹性体或热塑性材料对酚醛树脂进行改性，常用的酚醛树脂增韧剂有聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇、特级聚酰胺等。但是，在酚醛泡沫塑料的生产中使用这些增韧剂得到的均是开孔泡沫体，使其隔热性能变差。

[0003] 专利CN200580042464.8公开了一种以聚乙烯吡咯烷酮作为增韧剂的闭孔泡沫体专利。CN200910048390.0公开了一种以聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮作为复合增韧剂制备出的掉渣少、韧性高的酚醛泡沫体。专利CN200310113965.3提出了一种特殊的化学增韧方法，采用硅中间体、酯类化合物和胺类化合物作为改性助剂得到一种结构特殊，既增韧又不燃的闭孔酚醛泡沫塑料。虽然上述三篇专利中均涉及闭孔泡沫的增韧技术，但是这三种技术最根本的不足在于都是还处于实验室的基础性研究，其材料的制备都属于模腔热浇注，固化温度在70℃-75℃，发泡固化时间甚至长达1个小时，后面还存在冷却脱模，因此与实际的连续湿法生产中的工艺条件完全大相径庭而无法应用，它们对酚醛树脂发泡聚合中的水分子的处理不当而不能应用于相对低温和短暂固化时间的生产线，因此，为提高酚醛泡沫塑料的强度和耐火性以适应工业连续湿法生产出具有价格竞争力并具有建筑材料性能的发泡酚醛，需要发明一种增韧技术以克服发泡酚醛的脆性来防止发泡酚醛的散裂，并提高其耐火性能。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种用于增韧闭孔酚醛泡沫塑料的增韧剂，以及提供一种采用该增韧剂对酚醛泡沫塑料的脆性和散裂进行改进的方法，借以改进发泡酚醛塑料的品质，以能连续湿法生产出符合外保温标准的发泡酚醛板。

[0005] 为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

[0006] 一种用于增韧闭孔酚醛泡沫塑料的增韧剂，为聚乙烯吡咯烷酮和二异氰酸酯的混合物，所述聚乙烯吡咯烷酮和二异氰酸酯的重量比为1∶0.2-1.1。

[0007] 较佳的，所述聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量范围为5000-80000，优选范围为6000-12000。

[0008] 较佳的，所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯(TDI)或4，4`-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)。

[0009] 本发明还进一步公开了一种使用上述增韧剂增韧的闭孔酚醛泡沫塑料，包括如下重量份的原料组分：

[0010] 甲阶酚醛树脂 100份

[0011] 发泡剂 4-8份

[0012] 固化剂 10-20份

[0013] 表面活性剂 1-5份

[0014] 本发明所提供的上述增韧剂 4-15份。

[0015] 较佳的，所述甲阶酚醛树脂的含水量为10-30wt％，粘度为3000-6000mPa.s。

[0016] 较佳的，所述发泡剂选自正戊烷、环戊烷和二氧化碳中的一种或二种。

[0017] 较佳的，所述固化剂为对甲基苯磺酸和无机酸的混合物。所述对甲基苯磺酸和无机酸的重量比为1∶0.8-1.4。所述无机酸选自硫酸、盐酸和磷酸。

[0018] 较佳的，所述表面活性剂选自聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯。

[0019] 本发明还进一步公开了上述闭孔酚醛泡沫塑料的制备方法，包括步骤：按配比将甲阶酚醛树脂与表面活性剂混合均匀，再加入增韧剂和发泡剂混合均匀，最后加入固化剂搅拌混合；将混合后的原料通过发泡机混合枪头浇注于传输带上的牛皮纸上，并随传输带进入温度为40-60℃的恒温烘道后发泡成型获得发泡酚醛泡沫塑料板。

[0020] 较佳的，所述传输带的走速为1.5-6米/分钟；所述传输带通过恒温烘道的时间为5-20分钟。

[0021] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：1，生产工艺简单，操作方便，能适应湿法连续生产工艺，发泡固化温度低、时间短；2，拓展了发泡酚醛保温材料的建材使用功能，拥有良好的压缩强度和抗拉强度；3，产品拥有闭孔保温的低导热系数和吸水率的特征，性能优异。

具体实施方式

[0022] 本发明为改善发泡酚醛泡沫的脆性、防止发泡酚醛泡沫的散裂并提高其耐火性能，提供了一种新的增韧剂，该增韧剂为聚乙烯吡咯烷酮和二异氰酸酯的混合物，所述聚乙烯吡咯烷酮和二异氰酸酯的重量比为1∶0.2-1.1。

[0023] 较佳的，所述聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量范围为5000-80000，进一步优选为6000-12000。例如：可选用牌号为k15、K17、K25和K30的聚乙烯吡咯烷酮；最优选牌号为K17的聚乙烯吡咯烷酮。

[0024] 较佳的，所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯(TDI)或4，4`-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)。

[0025] 甲苯二异氰酸酯有两种异构体：2，4-甲苯二异氰酸酯和2，6-甲苯二异氰酸酯，结构式如下：

[0026]

[0027] 4，4`-二苯基甲烷二异氰酸酯的结构式如下：

[0028]

[0029] 本发明还提供了一种使用上述增韧剂增韧的闭孔酚醛泡沫塑料，包括如下重量份的原料组分：

[0030] 甲阶酚醛树脂 100份

[0031] 发泡剂 4-8份

[0032] 固化剂 10-20份

[0033] 表面活性剂 1-5份

[0034] 本发明所提供的上述增韧剂 4-15份。

[0035] 所述甲阶酚醛树脂的含水量为10-30wt％，粘度为3000-6000mPa.s。甲阶酚醛树脂可采用甲醛和苯酚由常规工艺制备获得，其具体制备过程为本领域的技术人员所熟知，故在此不再赘述。

[0036] 所述发泡剂选自正戊烷、环戊烷和二氧化碳中的一种或二种。

[0037] 所述固化剂为对甲基苯磺酸和无机酸按重量比为1∶0.8-1.4的混合物。无机酸选自硫酸、盐酸和磷酸。所述硫酸、盐酸和磷酸均采用市售产品，其浓度硫酸为15％、盐酸为31％、磷酸为85％。优选的，所述无机酸为硫酸、盐酸和磷酸的混合，所述硫酸、盐酸和磷酸的重量比为(3-5)∶(14-16)∶(1-3)。

[0038] 所述表面活性剂选自聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，优选选自吐温系列产品的混合物，例如可以选自吐温20(TWEEN-20)、吐温21(TWEEN-21)、吐温40(TWEEN-40)、吐温60(TWEEN-60)、吐温61(TWEEN-61)、吐温80(TWEEN-80)、吐温81(TWEEN-81)和吐温85(TWEEN-85)中的一种或多种。

[0039] 下面结合实施例进一步阐述本发明。应理解，本发明提供的优选实施例，仅用来举例说明本发明，而不对本发明的范围作任何限制，任何熟悉此项技术的人员可以轻易实现的修改和变化均包括在本发明及所附权利要求的范围内。

[0040] 实施例1

[0041] 将1000公斤合格的甲阶酚醛树脂与30公斤表面活性剂吐温-80通过预搅拌罐放料口慢速搅拌，再将80公斤增韧剂(其中含有60公斤聚乙烯吡咯烷酮K17和20公斤MDI)和60公斤发泡剂(重量比为1∶1的正戊烷和环戊烷的混合物)依次加入搅拌15分钟，再与150公斤的固化剂(其中含有对甲基苯磺酸60公斤，盐酸15公斤、硫酸70公斤和磷酸5公斤)经料泵配比进入混合搅拌枪头浇注于走速为1.5米/分钟的传输带上的牛皮纸上，并随传输带进入温度为55℃、宽为1200mm、高为30mm、长为30米的恒温烘道后发泡成型

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