CN110372995A - 一种环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料及制备方法 - Google Patents
一种环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料及制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料及制备方法，包括以下重量份的原料：改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂65‑80份；稳泡剂3‑6份；发泡剂0.2‑2份；功能性粉料20‑35份；分散剂0.2‑0.5份；促进剂0.3‑0.6份；固化剂2‑5份。本发明采用改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂为主料，通过添加功能性粉料，不但降低了成本、提高强度、减小了收缩，而且提高了泡沫材料的闭孔率和阻燃性能；采用化学和物理发泡相结合方法的同时，使用自主研制的高效HCGP‑MW稳泡剂，稳泡时间长，闭孔率高（≥96%），从而使该泡沫材料达到轻质、高强、高效隔热保温；制备的环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料能长期在‑60℃～180℃的高、低温腐蚀环境下，正常使用。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料、复合材料、防腐蚀、耐高温、阻燃、隔热、保温、新材料技术领域，特别是一种环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料及制备方法。
背景技术
三聚氰胺甲醛蜜胺树脂，具有优良耐水、耐热、耐老化、耐化学品腐蚀、阻燃防火和绝缘性能，以及高光泽、高耐磨、高硬度等特性，而且固化后无毒性，可广泛用于制造模塑料（日用餐具、电器）、人造板（胶合板、强化木板以及层压塑料板）等，除此之外，还广泛地用作涂料、油漆交联剂、木材粘合剂、纸张增强剂、纤维纺织物整理剂、水泥减水剂等。
近年来，蜜胺树脂的高阻燃性能（树脂本身的氧指数：37，经改性氧指数可达42.5）引起人们的高度重视，尤其是蜜胺树脂泡沫材料的开发和应用。
蜜胺树脂泡沫，是以蜜胺树脂为原料，与发泡剂、固化剂及其他助剂经特殊发泡工艺制成，由于蜜胺树脂自身具有高效阻燃性，因此，三聚氰胺甲醛蜜胺泡沫无需外加阻燃剂。由于蜜胺泡沫材料的成份含有氮元素，一旦开始燃烧就会立即分解产生大量氮气延缓燃烧的速度，而且燃烧过程中产生的烟雾也比一般泡沫塑料少得多，与现有市场上占有率较高的聚烯烃、聚氨酯、聚苯乙烯等一般泡沫相比，蜜胺树脂泡沫具有密度低、阻燃性．吸音性、热稳定性、隔热保温性好等优点，是现今最具发展潜力的泡沫塑料之一。目前，蜜胺树脂泡沫已广泛应用于建筑、交通、电子信息、宇航、日化等各领域，特别是在有阻燃、高温、低频噪音吸收要求的环境中得到广泛应用。在我国蜜胺泡沫己经成为广州白云体育馆、新疆乌鲁木齐体育馆、国家游泳中心等多个体育场馆的“吸音卫士”。
在各种有机树脂泡沫材料中，蜜胺树脂泡沫材料具有良好的阻燃性能、热稳定性、低发烟性、高的耐老化性能。依据国家标准规定，凡是平均温度不高于350℃时，导热系数不大于0.12W / m . K的材料称为保温材料，而导热系数在0.05w / m . K以下的材料称为高效保温材料。
众所周知，由于泡沫塑料诸多可贵的性能，在日用品工业、农业、交通运输业、建筑业、军事工业．航天工业等等方面都得到广泛应用。近五十年来，泡沫塑料的生产在发达国家发展很快，特别是美国、欧洲、日本等，产量和品种都迅速增加，像聚苯乙烯、聚烯烃、聚氯乙烯、聚氨酯都己有大规模的生产，其他如像A B S 、酚醛、脲醛、环氧、聚碳酸酯等也已工业化。泡沫塑料的消费自七十年代以来，持续以12%~14%的速度递增，到二十世纪末全世界总消费量已突破500万吨。我国虽然起步较晚，但随着改革开放的不断深化，近二十年的发展速度远远超过世界平均水平，并成为一个重要的工业领域。正是由于泡沫塑料如此大量和广泛的应用，它们的安全和毒性已引起人们高度重视。国际异氰酸酯协会（I . I . I ）已于76年确定了解决异氰酸酯毒性和燃烧问题的课题。特别是近年来随着世界各国环保、安全、卫生法规的不断完善，对泡沫塑料的毒性和安全性提出了更高的要求。三聚氰胺甲醛树脂（蜜胺）泡沫材料除具有通用泡沫材料的可贵性能外，独具耐燃性、耐湿热稳定性和卫生性，且无毒、低烟，是极具发展前景的泡沫塑料家族中的新成员。
三聚氰胺泡沫塑料由安全的三聚氰胺树脂经高温发泡制成，无残存游离甲醛；其稳定的化学结构和交联体系使其具有独特的化学稳定性，其卫生性可以达到食品卫生级要求。三聚氰胺泡沫塑料是一种有高开孔率的三维网格结构的新型泡沫塑料，有优异的吸声性、阻燃性、隔热性、耐湿热稳定性、卫生安全性及良好的二次加工等综合性能。这些特性使该产品具有广泛的应用领域（如建筑隔热保温降噪吸声、交通工具、航空、机电、电子、家用电器等）和广阔的市场前景。
由于国外对可常温固化成型闭孔硬质泡沫蜜胺树脂发泡技术严格保密，因此国内目前还没有可大规模工业化生产该产品的技术和工艺。
发明内容
本发明的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料及制备方法，制备的环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料能长期在-60℃～180℃的高、低温腐蚀环境下，正常使用。
为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：
一种环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料，包括以下重量份的原料：改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂65-80份；稳泡剂3-6份；发泡剂0.2-2份；功能性粉料20-35份；分散剂0.2-0.5份；促进剂0.3-0.6份；固化剂2-5份。
作为本发明的进一步优选方案，所述功能型粉料包括：轻质碳酸钙粉15-20份、煅烧高岭土5-15份。
作为本发明的进一步优选方案，所述改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂为聚乙烯醇PVA改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂、尿素改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂的一种或两种组合。
作为本发明的进一步优选方案，所述轻质碳酸钙粉和高岭土的粒径均为1000-1250目。
作为本发明的进一步优选方案，所述稳泡剂的型号为HCGP-MW。
作为本发明的进一步优选方案，所述发泡剂为工业双氧水或铝粉。
作为本发明的进一步优选方案，所述分散剂为AMP-95、5040和PVPP的一种。
作为本发明的进一步优选方案，所述促进剂为水性环烷酸钴、水性异辛酸钴、水性异辛酸钾中的一种。
作为本发明的进一步优选方案，所述固化剂为硫酸、盐酸、磷酸、草酸、乙酸、丙烯酸中的一种。
另外，本发明还提供了一种环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）称量改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂加入搅拌釜中，然后加入促进剂和分散剂搅拌5-10min，再加入功能型粉料搅拌10-15min，加入稳泡剂搅拌5-10min，即制得改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂发泡材料。
（2）取上述制得改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂发泡材料，依次加入发泡剂和固化剂，高速搅拌1-2min，然后将该物料倒入发泡模箱，自然发泡，发泡体自然固化后，开模进行切割，加工成所需形状和厚度的环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料。
与现有技术相比，本发明采用改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂为主料，通过添加功能性粉料，不但降低了成本、提高强度、减小了收缩，而且提高了泡沫材料的闭孔率和阻燃性能；采用化学和物理发泡相结合方法的同时，使用自主研制的高效HCGP-MW稳泡剂，稳泡时间长，闭孔率高（≥96%），从而使该泡沫材料达到轻质、高强、高效隔热保温；而且本发明的泡沫材料，在常温条件下即可快速固化成型，具有工艺简单、生产费用低、环保无毒等特点；制备的环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料能长期在-60℃～180℃的高、低温腐蚀环境下，正常使用，可广泛应用于建筑隔热保温、降噪吸声、交通工具、航空、机电、石油、化工、电子、家用电器等领域；该泡沫材料经介电材料浸渍或复合后，可作为无线电波、雷达、微波能的吸收和屏蔽材料，将广泛用于信息产业和军事工业，特别是在有阻燃、高温、低频噪音吸收要求的工况条件下成为不可替代的材料。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定发明。
实施例1
本实施例提供的一种环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料，其重量百分比组成见表1。
在本实施例中，上述各组分的重量百分比如表1所示：
注：1g双氧水可以产生0.33L氧气，1g铝粉可以产生1.24L氢气。
制备方法：
（1）称量改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂加入搅拌釜中，然后加入促进剂和分散剂搅拌5-10min，再加入功能型粉料搅拌10-15min，加入稳泡剂搅拌5-10min，即制得改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂发泡材料。
（2）取上述制得的改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂发泡材料，依次加入发泡剂和固化剂，高速搅拌1-2min，然后将该物料倒入发泡模箱，自然发泡，发泡体自然固化后，即可开模进行切割，加工成所需形状和厚度环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料的产品。
实施例2
本实施例提供的一种环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料，其重量百分比组成见表2。
在本实施例中，上述各组分的重量百分比如表2所示：
注：1g双氧水可以产生0.33L氧气，1g铝粉可以产生1.24L氢气。
制备方法：
（1）称量改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂加入搅拌釜中，然后加入促进剂和分散剂搅拌5-10min，再加入功能型粉料搅拌10-15min，加入稳泡剂搅拌5-10min，即制得改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂发泡材料。
（2）取上述制得的改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂发泡材料，依次加入发泡剂和固化剂，高速搅拌1-2min，然后将该物料倒入发泡模箱，自然发泡，发泡体自然固化后，即可开模进行切割，加工成所需形状和厚度环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料的产品。
实施例3
本实施例提供的一种环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料，其重量百分比组成见表3。
在本实施例中，上述各组分的重量百分比如表3所示：
注：1g双氧水可以产生0.33L氧气，1g铝粉可以产生1.24L氢气。
制备方法：
（1）称量改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂加入搅拌釜中，然后加入促进剂和分散剂搅拌5-10min，再加入功能型粉料搅拌10-15min，加入稳泡剂搅拌5-10min，即制得改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂发泡材料。
（2）取上述制得的改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂发泡材料，依次加入发泡剂和固化剂，高速搅拌1-2min，然后将该物料倒入发泡模箱，自然发泡，发泡体自然固化后，即可开模进行切割，加工成所需形状和厚度环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料的产品。
实施例4
本实施例提供的一种环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料，其重量百分比组成见表4。
在本实施例中，上述各组分的重量百分比如表4所示：
注：1g双氧水可以产生0.33L氧气，1g铝粉可以产生1.24L氢气。
制备方法：
（1）称量改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂加入搅拌釜中，然后加入促进剂和分散剂搅拌5-10min，再加入功能型粉料搅拌10-15min，加入稳泡剂搅拌5-10min，即制得改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂发泡材料。
（2）取上述制得的改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂发泡材料，依次加入发泡剂和固化剂，高速搅拌1-2min，然后将该物料倒入发泡模箱，自然发泡，发泡体自然固化后，即可开模进行切割，加工成所需形状和厚度环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料的产品。
通过对上述实施例制得的环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料进行检测，其技术性能指标如下：环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料的导热性能如表5所示。
表5
| 表观密度g/L | 导热系数w/m.k | 导热速率m<sup>2</sup>.s | 热容Cp(J/g.k) |
| 20 | 0.0188 | 1.258 | 3.735 |
| 30 | 0.0260 | 1.381 | 4.707 |
| 35 | 0.0310 | 1.970 | 3.151 |
| 40 | 0.0321 | 1.472 | 5.458 |
| 45 | 0.0395 | 2.078 | 3.797 |
| 50 | 0.0466 | 2.126 | 4.387 |
表观密度对环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料的抗压强度、抗弯强度的影响如表6所示。
表6
| 密度g/L | 27 | 30 | 35 | 40 | 50 |
| 抗压强度/MPa | 0.032 | 0.045 | 0.066 | 0.080 | 0.100 |
| 抗弯强度/MPa | 0.117 | 0.190 | 0.378 | 0.450 | 0.580 |
通过对实施例所制备的环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料性能测试，本发明的蜜胺树脂泡沫材料，采用常温固化成型闭孔硬质泡沫蜜胺树脂产品技术，突破目前传统蜜胺泡沫材料只能采用加热和微波固化成型的瓶颈，为大尺寸、大批量工业化生产奠定了基础。本发明的蜜胺树脂泡沫材料，能长期在-60℃～180℃的高、低温腐蚀环境下正常使用，导热系数为≤0.050W/m.K，是一种高效保温材料。该泡沫材料既有有机材料弹性高，又有无机材料耐久性等优点。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂65-80份；稳泡剂3-6份；发泡剂0.2-2份；功能性粉料20-35份；分散剂0.2-0.5份；促进剂0.3-0.6份；固化剂2-5份。
2.根据权利要求1所述的环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料，其特征在于：所述功能型粉料包括：轻质碳酸钙粉15-20份、煅烧高岭土5-15份。
3.根据权利要求1所述的环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料，其特征在于：所述改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂为聚乙烯醇PVA改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂、尿素改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂的一种或两种组合。
4.根据权利要求2所述的环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料，其特征在于：所述轻质碳酸钙粉和高岭土的粒径均为1000-1250目。
5.根据权利要求1所述的环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料，其特征在于：所述稳泡剂的型号为HCGP-MW。
6.根据权利要求1所述的环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料，其特征在于：所述发泡剂为工业双氧水或铝粉。
7.根据权利要求1所述的环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料，其特征在于：所述分散剂为AMP-95、5040和PVPP的一种。
8.根据权利要求1所述的环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料，其特征在于：所述促进剂为水性环烷酸钴、水性异辛酸钴、水性异辛酸钾中的一种。
9.根据权利要求1所述的环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料，其特征在于：所述固化剂为硫酸、盐酸、磷酸、草酸、乙酸、丙烯酸中的一种。
10.一种如权利要求1-9任一所述的所述的环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）称量改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂加入搅拌釜中，然后加入促进剂和分散剂搅拌5-10min，再加入功能型粉料搅拌10-15min，加入稳泡剂搅拌5-10min，即制得改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂发泡材料；
（2）取上述制得改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂发泡材料，依次加入发泡剂和固化剂，高速搅拌1-2min，然后将该物料倒入发泡模箱，自然发泡，发泡体自然固化后，开模进行切割，加工成所需形状和厚度的环保改性三聚氰胺甲醛蜜胺树脂泡沫材料。
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