發(fā)泡酚醛樹(shù)脂的合成及應(yīng)用

1、發(fā)泡酚醛樹(shù)脂的合成及應(yīng)用 發(fā)泡酚醛樹(shù)脂的合成及應(yīng)用酚醛樹(shù)脂是人類最早合成的高分子品種，從 1905 年美國(guó)科學(xué)家“酚醛樹(shù)脂之父”Dr．Leo -Backeland 將酚醛樹(shù)脂投入商業(yè)化生產(chǎn)至今，已有將近 100 年的歷史。由于不飽和聚酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、糠醛樹(shù)脂、聚氨酯等樹(shù)脂的合成，限制了酚醛樹(shù)脂的發(fā)展。然而，酚醛樹(shù)脂的耐燒蝕性是其他樹(shù)脂無(wú)可取代的。作為酚醛新發(fā)展的酚醛泡沫塑料具有制造工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜等特點(diǎn)。作為第三代保溫材料的酚醛泡沫

2、，與 PS 泡沫、PE 泡沫、PU 泡沫相比較，具有阻燃性能好、煙濃度和煙毒性低、燃燒時(shí)無(wú)熔化液滴落、熱穩(wěn)定性好、對(duì)化學(xué)試劑和有機(jī)溶劑有高的耐性，可廣泛應(yīng)用于絕緣材料，還可用于其他工業(yè)應(yīng)用。一、 一、 可發(fā)性酚醛樹(shù)脂的合成 可發(fā)性酚醛樹(shù)脂的合成酚醛樹(shù)脂分為熱塑性酚醛樹(shù)脂和熱固性酚醛樹(shù)脂。在酸性條件下，甲醛與苯酚的摩爾比為 0．7～0．8，生成熱塑性酚醛樹(shù)脂，一般使用化學(xué)發(fā)泡劑。在堿性條件下，甲醛與苯酚摩爾比為 1．2～1．5，生成甲階酚

3、醛樹(shù)脂即熱固性酚醛樹(shù)脂，一般使用物理發(fā)泡劑。 ，不過(guò)，主要還是使用后者。可發(fā)性酚醛樹(shù)脂是能溶解于乙醇、丙酮和堿的水溶液的單環(huán)酚醛預(yù)聚體的混合物，在適合的條件下形成更多的多環(huán)預(yù)聚體，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。苯酚和甲醛的反應(yīng)不僅僅與介質(zhì)的 pH 值有關(guān)，還與催化劑的種類和用量、甲醛和苯酚的物質(zhì)的量之比及反應(yīng)時(shí)間有關(guān)系。在裝有攪拌器、回流冷凝器、溫度計(jì)的四口瓶中加入一定比例的苯酚、甲醛及 20％的氫氧化鈉水溶液，在 70～90℃反應(yīng)一段時(shí)間，冷卻至室溫，用

4、鹽酸中和，使反應(yīng)溶液的 pH值為 7 左右，減壓蒸餾至所需粘度時(shí)冷卻出料，得液體酚醛樹(shù)脂。二、 二、 酚醛樹(shù)脂的發(fā)泡 酚醛樹(shù)脂的發(fā)泡酚醛泡沫是由酚醛樹(shù)脂加入表面活性劑、發(fā)泡劑、固化劑等多種助劑經(jīng)攪拌、發(fā)泡、熟化而成的泡沫塑料。如表 1 配方：表 1 典型的酚醛泡沫配方原料 用量/g酚醛樹(shù)脂 5O穩(wěn)泡劑 2泡沫調(diào)節(jié)劑 l發(fā)泡劑 51、固化劑固化劑也稱酸性催化劑。無(wú)機(jī)酸或有機(jī)酸都有利于樹(shù)脂的交聯(lián)固化，引起熱量的增大，促進(jìn)發(fā)泡劑汽化。固化劑的

5、選擇，對(duì)泡沫的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度都有較大的影響。強(qiáng)無(wú)機(jī)酸腐結(jié)構(gòu)均勻。聚氨酯改性酚醛泡沫與傳統(tǒng)酚醛泡沫發(fā)泡工藝相似,只是在發(fā)泡組分中多了一個(gè)預(yù)聚物組分。預(yù)聚物的作用是在酚醛剛性分子結(jié)構(gòu)中引入了柔韌性極好的氨基甲酸酯鏈段,這種柔性鏈段的引入,從根本上改變了酚醛樹(shù)脂交聯(lián)的剛性分子結(jié)構(gòu),從而提高了泡沫制品的韌性,降低了脆性,改善了掉渣問(wèn)題,與此同時(shí)引入了聚氨酯材料的特性。3、聚乙烯醇改性在酚醛樹(shù)脂合成初期階段加入聚乙烯醇，使其所含羥基與酚醛初期縮聚物中

6、的羥甲基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成接枝共聚物，實(shí)現(xiàn)了增韌效果。四、 四、 應(yīng)用 應(yīng)用酚醛泡沫塑料發(fā)展初期僅限于簡(jiǎn)單造型的板、管制品，應(yīng)用也只是限于保溫材料。近年來(lái)為適應(yīng)建筑和交通業(yè)的多樣化要求，酚醛泡沫塑料又開(kāi)發(fā)了多種類型夾心復(fù)合板。此外，還開(kāi)發(fā)了與管配套的多種酚醛泡沫管件。伴隨人們生活的改善，花卉培植進(jìn)入千家萬(wàn)戶，由酚醛開(kāi)孔泡沫塑料制成的綠色栽培基應(yīng)運(yùn)而生，俗稱“花泥” 。 “花泥”吸水性強(qiáng)，有一定保水性，耐水耐藥液腐蝕，無(wú)味，不起塵，固根性

7、好，所以目前產(chǎn)銷量上升很快。生產(chǎn)“花泥”可采用問(wèn)歇法生產(chǎn)，設(shè)備投資少，易推廣。以酚醛泡沫塑料作為碳泡沫先驅(qū)是使其從一般材料向高性能功能材料發(fā)展的一個(gè)重要代表。碳泡沫具有導(dǎo)熱系數(shù)低，密度小，比強(qiáng)度高，耐燒蝕性優(yōu)等特點(diǎn)，因此在航空、航天、車船工業(yè)、電子通訊工業(yè)等被用作耐燒蝕的高性能保溫材料。目前酚醛泡沫主要用于以下幾個(gè)方面：(1)建筑業(yè)：酚醛泡沫防火性能優(yōu)異、價(jià)廉、安全、輕質(zhì)，在建筑業(yè)中應(yīng)用前景十分誘人。如用于屋頂保溫層、天花板、辦公室隔板

8、及隔音屏風(fēng)。經(jīng)玻璃纖維增強(qiáng)的酚醛泡沫可用做地板材料。隔熱用酚醛泡沫塑料與鋼、鋁復(fù)合做成夾心板材，不但具有優(yōu)異的隔熱性能，而且保留了金屬材料所特有的強(qiáng)度，廣泛應(yīng)用于廠房、冷庫(kù)、易燃品倉(cāng)庫(kù)內(nèi)外墻及吊頂。用玻璃纖維與丙烯酸乳膠做面，以酚醛泡沫做芯的夾層板材表面光滑柔軟，可防潮、防水、隔熱 。(2)船舶建造業(yè)：用做漁船冷藏艙和液化天然氣運(yùn)輸船的酚醛泡沫隔熱材料在一 196℃到室溫約 200℃的溫差下保持效果良好。同時(shí)可以減輕船體自重，增加承載能