酚醛泡沫塑料综述VIP免费

收稿日期:1997—10—17;修改稿收到日期:1998—01—23专题综述酚醛泡沫塑料综述毛津淑常津陈贻瑞方洞浦(天津大学材料科学与工程学院,天津300072)摘要本文论述了酚醛泡沫塑料的发展概况,重点介绍了原料制备,发泡剂、固化剂、表面活性剂的使用,多种改性方法,生产工艺及设备并列出了该产品的应用范围。关键词酚醛泡沫隔热改性应用ReviewofPhenolicFoamMaoJinshuChangJinChenYiruiFangDongpu(Schoolofmaterialscienceandengineering,TianjinUniversity,Tianjin300072)AbstractInthispaper,therecentdevelopmentsofPhenolicfoamaredescribed.Therawmaterial,blowingagent,surfactant,catalyst,mathodsofmodifing,processingande2quipmentusedforPhenolicfoamarealsointroducedindetail.Therangeofapplica2tionisalsogiven.Keywordsphenolicfoamthermalinsulationmodifyapplication酚醛树脂是一个古老的品种。从1905年其创始人美国科学家Dr.LeoBackeland将酚醛树脂第一次投入商业化生产,至今已有90多年的历史。由于酚醛树脂制造工艺简单、价格便宜且具有许多优异的性能,很快在塑料、涂料、黏合剂等领域得到广泛应用。近些年来,随着建筑、航空、舰船以及空间技术的发展,轻质、耐火、低毒的材料逐渐受到重视。在常用的隔热材料中有机泡沫占有很大比例,而其中酚醛泡沫更具有其他泡沫塑料无法比拟的优势。它耐热、自熄、低烟、耐火焰穿透、燃烧时无滴落物、不产生有毒气体而且质轻价低。经过改性其吸水、脆性和易腐蚀性等缺点得到改善,应用范围不断扩大。1998年8月Aug.1998化学工业与工程CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERING第15卷第3期Vol.15No.31原料111酚醛树脂酚醛泡沫是由酚醛齐聚物通过交联、发泡制成的。其中酚醛树脂的用量约占总重的50%～90%。酚醛树脂分为热固性树脂和线型酚醛树脂两类。线型酚醛树脂泡沫的生产工艺较成熟,泡沫质量易于控制。但生产周期长,设备庞大,效率低,能耗大。热固性酚醛树脂是液体树脂,在发泡过程中易于充模,也有利于与其他组分进行混合。在制备树脂的过程中要控制酚和醛的摩尔比、反应时间、温度、产物中水分含量以及游离酚醛含量。通常甲醛与苯酚的摩尔比控制在115～215之间。提高摩尔比可使制品尺寸稳定,控制在310～415之间[1]。通常粘度控制在3000cP～5000cP。研究表明,水分含量低于5%、粘度为3×103cP时树脂的导热系数最低(如图1[2])。加工时水分应控制在5%～8%。树脂的粘度可通过加入苯酚来降低,但用量不宜过多,否则会增加游离酚含量。此外加入聚乙二醇可吸收大量反应热,控制反应升温,加入量在20%左右。热固性酚醛树脂是碱催化的。采用混合催化剂在较低温度下得到的树脂比通常条件下合成的树脂发泡性能好[3]。经过短时间存放的树脂比刚合成出来的树脂更易于发泡,且泡沫体均一、致密[4]。112固化剂在制备热固性酚醛泡沫时用酸做固化剂。无机酸有:硫酸、盐酸、磷酸、氢溴酸、硼酸[5]等。有机酸有:苯磺酸、对苯磺酸、醋酸、萘磺酸等[6、7]。通常多以无机酸和有机酸并用,不但操作方便,而且可减轻泡沫中残留酸对金属材料的腐蚀作用。如硼酸—草酸混合酸还可提高泡沫阻燃性能[8]。酸性固化剂对金属的腐蚀问题一直是酚图1导热系数与树脂水份含量的关系注:该图引自文献[2]。图2平均孔径(D{)与固化剂用量的关系醛泡沫制造中的难点。研究表明可利用甲醇、乙醇、丙醇等稀释无机酸达到缓蚀。也可加入抗腐蚀剂如氧化钙、氧化铁、硅酸钙、无水硼砂、碱金属和碱土金属碳酸盐及锌、铝等。例如:在100份树脂中加入10份Na2SO3,苯磺酸为催化剂制得无裂痕的微孔泡沫材料,在35℃、相对湿度95%的情况下放置90天,对铁板无腐蚀,而不含Na2SO3则腐蚀严重[9]。另有专利将由苯酚磺酸固化的泡沫在63℃93第15卷第3期毛津淑等:酚醛泡沫塑料综述～71℃下置于NH3中36h,可中和反应中的剩余酸,从而降低腐蚀性[10]。酸性固化剂不但是酚醛树脂交联的引发剂,还因为引发的反应是放热反应而具有促使发泡剂发泡的作用。同一种树脂发泡时,加入的酸越多,平均泡孔直径就越小[4],如图2所示。113表面活性剂表面活性剂是酚醛泡沫的重要组成部分,其用量必须大于活性分子分散浓度的饱和值CMC值[11],否则会引起塌...