一种酚醛树脂泡沫复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及酚醛树脂材料技术领域，尤其涉及一种酚醛树脂泡沫复合材料及其制备方法。

背景技术

酚醛泡沫具有耐热、耐腐蚀、难燃低烟低毒、隔热性能好、使用温度广泛、抗火焰穿透、耐老化等优点，但是其脆性大、冲击强度、压缩强度、弯曲强度及拉伸强度较低，大大影响了其推广应用。

目前市场上应用比较广泛的隔墙、外墙保温板主要为酚醛泡沫板，这种板材在具体使用时，结构脆弱、容易断裂、易损坏、使用寿命短，给人们的使用带来极大的不便。目前市场上使用的吸音板的阻燃能力不够，这为广泛使用吸音板的场所带来了极大的安全隐患。目前已发明的在酚醛泡沫板两面粘贴玻璃纤维布、铝箔的办法，虽然提高了泡沫的强度，但是这种不均一性也导致了加工性能的下降。目前已发明的采用蜂窝材料增强酚醛泡沫板的方法，虽然大大提高了酚醛泡沫塑料的强度，但是蜂窝材料制备不易价格高昂，限制了这种泡沫塑料的应用。

基于目前的酚醛泡沫板存在的缺陷，有必要对此进行改进。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种酚醛树脂泡沫复合材料的制备方法，以解决或部分解决现有技术中存在的技术问题。

第一方面，本发明提供了一种酚醛树脂泡沫复合材料的制备方法，包括以下步骤：

配制可发性酚醛树脂料；

提供发泡模具，将至少一个网格布堆叠在发泡模具内，然后将可发性酚醛树脂料加入至发泡模具内，并使可发性酚醛树脂料填充网格布的孔隙；

或，提供发泡模具将可发性酚醛树脂料加入至发泡模具内，将至少一个网格布压入至发泡模具内的可发性酚醛树脂料中；

将发泡模具合模后，发泡，即得酚醛树脂泡沫复合材料。

优选的是，所述的酚醛树脂泡沫复合材料的制备方法，所述可发性酚醛树脂料的配制方法具体为：将酚醛树脂液、表面活性剂、发泡剂、固化剂混合后搅拌均匀即得可发性酚醛树脂料。

优选的是，所述的酚醛树脂泡沫复合材料的制备方法，所述网格布的材料为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维中的一种。

优选的是，所述的酚醛树脂泡沫复合材料的制备方法，所述网格布的孔隙直径为3～10mm。

优选的是，所述的酚醛树脂泡沫复合材料的制备方法，所述酚醛树脂液为热固性酚醛树脂液。

优选的是，所述的酚醛树脂泡沫复合材料的制备方法，发泡的温度为50～120℃，发泡的时间为1～3h。

优选的是，所述的酚醛树脂泡沫复合材料的制备方法，酚醛树脂液、表面活性剂、发泡剂和固化剂的质量比为100:(8～15):(10～20):(5～10)。

优选的是，所述的酚醛树脂泡沫复合材料的制备方法，所述固化剂包括盐酸、硝酸、磷酸和对甲苯磺酸中的至少一种；

和/或，所述表面活性剂包括吐温80、Span20、Span 40、Span 60、Span 80中的至少一种；

和/或，所述表面活性剂包括吐温80、Span20、Span 40、Span 60、Span 80中的至少一种；

和/或，所述发泡剂包括正戊烷和/或石油醚。

优选的是，所述的酚醛树脂泡沫复合材料的制备方法，所述石油醚的沸程为30～60℃。

第二方面，本发明还提供了一种酚醛树脂泡沫复合材料，采用所述的制备方法制备得到。

本发明的一种酚醛树脂泡沫复合材料的制备方法相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本发明的酚醛树脂泡沫复合材料的制备方法，通过将网格布与可发性酚醛树脂料一起发泡而制备得到酚醛树脂泡沫复合材料，该复合材料以网格布作为骨架，极大的提高了酚醛泡沫板的强度，而且阻燃性能不变；通过该方法制备得到的酚醛树脂泡沫复合材料的强度适用于保温板、吸音板等使用场景，避免传统的酚醛泡沫材料的断裂、掉落等问题；本申请的酚醛树脂泡沫复合材料的制备方法，所用的网格布价格低廉，且该制备方法简单，成本低，适合在民用领域推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明其中一个实施例网格布的的结构示意图；

图2为本发明其中一个实施例中多个网格布堆叠起来的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例提供了一种酚醛树脂泡沫复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、配制可发性酚醛树脂料；

S2、提供发泡模具，将至少一个网格布堆叠在发泡模具内，然后将可发性酚醛树脂料加入至发泡模具内，并使可发性酚醛树脂料填充网格布的孔隙；

或，提供发泡模具将可发性酚醛树脂料加入至发泡模具内，将至少一个网格布压入至发泡模具内的可发性酚醛树脂料中；

S3、将发泡模具合模后，发泡，即得酚醛树脂泡沫复合材料。

需要说明的是，本申请实施例中，网格布的的结构示意图如图1所示，该网格布1具有多个孔隙11，形成多个类似“网格”的结构。图2显示了将多个网格布堆叠起来的结构示意图。将至少一个网格布堆叠在层压发泡机的发泡模具内，然后加入可发性酚醛树脂料，或者将可发性酚醛树脂料加入至层压发泡机的发泡模具内，然后压入可发性酚醛树脂料，发泡模具合模后，发泡，即得酚醛树脂泡沫复合材料。

在一些实施例中，网格布的厚度为0.6～0.8mm。网格布堆叠的层数视酚醛树脂泡沫复合材料的厚度而定，网格布堆叠起来的厚度，要等于或接近于酚醛树脂泡沫复合材料的厚度，这样网格布才能在试样中均匀分布，让酚醛树脂泡沫复合材料正反面的强度一致。

在一些实施例中，可发性酚醛树脂料的配制方法具体为：将酚醛树脂液、表面活性剂、发泡剂、固化剂混合后搅拌均匀即得可发性酚醛树脂料。

在一些实施例中，网格布的材料为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维中的一种。

在一些实施例中，网格布的孔隙直径为3～10mm。

在一些实施例中，酚醛树脂液为热固性酚醛树脂液。具体的，热固性酚醛树脂液的制备方法包括以下步骤：

A1、将苯酚、质量分数为37％的甲醛溶液以及氧化钙加入至反应器中，升温至80～90℃，反应25～35min；苯酚、甲醛溶液中甲醛的摩尔比为1:(1～3)，氧化钙的质量为苯酚的质量的10～20％；

A2、向A1中反应器中加入多聚甲醛、以及质量分数为30％的NaOH溶液以使pH为12～13，升温至90～100℃，反应120～130min，然后再降温至75～85℃，继续反应25～35min，再降温至35～45℃，出料即得热固性酚醛树脂液；多聚甲醛的质量为苯酚质量的10～20％；

经过上述制备得到的热固性酚醛树脂液的黏度为2000～4000mPas，固含量为70％～90％。

在一些实施例中，发泡的温度为50～120℃，发泡的时间为1～3h。

在一些实施例中，酚醛树脂液、表面活性剂、发泡剂和固化剂的质量比为100:(8～15):(10～20):(5～10)。

在一些实施例中，固化剂包括盐酸、硝酸、磷酸和对甲苯磺酸中的至少一种；

和/或，表面活性剂包括吐温80、Span20、Span 40、Span 60、Span 80中的至少一种；

和/或，表面活性剂包括吐温80、Span20、Span 40、Span 60、Span 80中的至少一种；

和/或，发泡剂包括正戊烷和/或石油醚。

在一些实施例中，石油醚的沸程为30～60℃。使用该沸程温度使发泡剂与酚醛树脂的发泡温度相匹配，工艺中的发泡温度一般高于发泡剂的沸点。

本申请的酚醛树脂泡沫复合材料的制备方法，通过将网格布与可发性酚醛树脂料一起发泡而制备得到酚醛树脂泡沫复合材料，该复合材料以网格布作为骨架，极大的提高了酚醛泡沫板的强度，而且阻燃性能不变；通过该方法制备得到的酚醛树脂泡沫复合材料的强度适用于保温板、吸音板等使用场景，避免传统的酚醛泡沫材料的断裂、掉落等问题；本申请的酚醛树脂泡沫复合材料的制备方法，所用的网格布价格低廉，且该制备方法简单，成本低，适合在民用领域推广使用。

具体的，在一些实施例中，在制备得到的酚醛树脂泡沫复合材料表面使用木板、塑料板等板材夹住复合材料，使用螺钉将板材与复合材料固定即可作为保温板或吸音板使用。

基于同一发明构思，本发明还提供了一种酚醛树脂泡沫复合材料，采用上述的制备方法制备得到。

以下进一步以具体实施例说明本申请的酚醛树脂泡沫复合材料的制备方法。

实施例1

本申请实施例还提供了一种酚醛树脂泡沫复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将重量份为100份的热固性酚醛树脂液、10份的表面活性剂吐温80、15份的发泡剂正戊烷、8份的固化剂硝酸在室温下搅拌5min，得到可发性酚醛树脂料；

S2、提供发泡模具，将至少一个网格布堆叠在发泡模具内，然后将可发性酚醛树脂料加入至发泡模具内，并使可发性酚醛树脂料填充网格布的孔隙；

S3、将发泡模具合模后，于100℃下发泡2h，即得酚醛树脂泡沫复合材料。

其中，网格布为玻璃纤维网格布，玻璃纤维网格布堆叠层数为25层，玻璃纤维网格布的厚度0.6～0.8mm，制备得到的酚醛树脂泡沫复合材料的厚度为20mm；

热固性酚醛树脂液的制备方法包括以下步骤：

A1、将苯酚、质量分数为37％的甲醛溶液以及氧化钙加入至反应器中，升温至85℃，反应30min；苯酚、甲醛溶液中甲醛的摩尔比为1:2，氧化钙的质量为苯酚的质量的10％；

A2、向A1中反应器中加入多聚甲醛、以及质量分数为30％的NaOH溶液以使pH为12.5，升温至90℃，反应120min，然后再降温至80℃，继续反应30min，再降温至40℃，出料即得热固性酚醛树脂液；多聚甲醛的质量为苯酚质量的20％。

对比例1

本对比例提供了一种酚醛树脂泡沫复合材料的制备方法，同实施例1，不同在于，步骤S2中不加入网格布。

测试上述实施例1和对比例1中制备得到的酚醛树脂泡沫复合材料的弯曲强度、压缩强度以及氧指数，结果如下表1所示。

表1-实施例1和对比例1中制备得到的酚醛树脂泡沫复合材料的性能

从表1中可以看出，实施例1中制备得到的酚醛树脂泡沫复合材料的弯曲强度、压缩强度均远高于对比例1中的酚醛树脂泡沫复合材料，而实施例1和对比例1中制备得到的酚醛树脂泡沫复合材料，氧指数几乎不变，说明本发明制备得到的酚醛树脂泡沫复合材料的强度得到了极大的提升，而阻燃性能不变。实施例1中制备得到的酚醛树脂泡沫复合材料的密度为0.4g/cm

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。