CN105440575A - 强韧化改性脲醛树脂泡沫保温材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种强韧化改性脲醛树脂泡沫保温材料及其制备方法。本发明的脲醛树脂泡沫材料由按照以下重量百分比的原料制备而成：脲醛树脂：80％～97％；发泡剂：0.1％～3％；表面活性剂：0.5％～4％；增稠剂：0.1％～1％；固化剂：0.1％～1.5％；改性剂：0.1％～10％。其中，脲醛树脂采用三步法合成，改性剂可选择在合成脲醛树脂和制备泡沫乳状液的过程中添加。本发明采用物理发泡的方法，首先制备了一种均一、稳定的泡沫乳状液，之后在敞开的容器中使其自由发泡。本发明工艺简单，成本低，阻燃性能好，导热系数小，火灾危险系数小，可应用于建筑保温材料领域。

Description

强韧化改性脲醛树脂泡沫保温材料及其制备方法
技术领域
本发明属于泡沫保温材料领域；具体涉及强韧化改性脲醛树脂泡沫保温材料及其制备方法。
背景技术
目前，在建筑保温材料领域，使用较多的材料可分为无机保温材料和有机保温材料。其中无机保温材料具有阻燃、耐高温、耐腐蚀等优良的特性，但其导热系数大；而有机保温材料具有质轻、导热系数小的优点，但易燃。因而，需要开发综合性能优异的新型保温材料。
脲醛树脂是一种水溶性树脂，大多作为胶黏剂应用在木材工业中，少量制造成热固型塑料制品，其成本低廉、生产简易，在防火领域中也有广阔的应用。脲醛树脂本身不燃，由其制备而成的脲醛树脂泡沫保温材料具有质轻、导热系数小和优异的阻燃性，综合了市场上广泛使用的保温材料的优点。脲醛树脂泡沫材料属于一种热固性多孔材料，其在燃烧过程中不产生融滴，且其烟释放量较其他有机保温材料少，火灾危险系数小，因而在建筑保温领域有较好的发展前景。
但是由于脲醛树脂固化后，其分子内部发生交联，转变为三维网状的结构，使得脲醛树脂泡沫强度小、脆性大，表现为掉渣现象较为严重。这种缺陷严重限制了脲醛树脂泡沫材料的应用，因此改善脲醛树脂泡沫材料的脆性迫在眉睫。近年，对新型脲醛树脂泡沫材料的制备方法以及其强韧化手段已经受到人们广泛的关注，但对脲醛树脂泡沫材料改性的报道较少，且大多是利用无机材料作为发泡骨架而脲醛树脂作为填充剂的方法进行改性。
发明内容
本发明主要解决现有脲醛树脂泡沫因脆性大、易掉渣、强度较低而限制了其作为建筑保温材料使用的技术问题，提供了强韧化改性脲醛树脂泡沫保温材料及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明的强韧化改性脲醛树脂泡沫保温材料按重量百分比是由下述原料制成的：
脲醛树脂：80％～97％；发泡剂：0.1％～3％；表面活性剂：0.5％～4％；增稠剂：0.1％～1.0％；固化剂：0.1％～1.5％；改性剂：0.1％～10％。
所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、失水山梨醇酯中的一种或其中几种的组合(表面活性剂为组合物时，各种表面活性剂之间按任意比混合)。
增稠剂为纤维素醚和/或聚丙烯酸盐，(增稠剂为组合物时，纤维素醚与聚丙烯酸盐表面活性剂之间按任意比混合)。
所述发泡剂为沸点为(35～70)℃的烷烃；如正已烷或正戊烷。
所述改性剂为无机纤维、纳米粒子或柔性树脂；无机纤维为玻璃纤维和/或玄武岩纤维(组合时，按任意比混合)；纳米粒子为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛或纳米碳酸钙；或柔性树脂为聚氨酯、聚醋酸乙烯酯或聚乙烯醇缩醛树脂。
所述固化剂为磷酸盐、羧酸、柠檬酸中的一种或其中几种的组合(固化剂为组合物时，各种固化剂之间按任意比混合)。
所述脲醛树脂的制备方法如下：
步骤1、按质量百分比分别称取63.7％质量百分比浓度为37％的甲醛溶液和36.3％的尿素，另外再称取占尿素质量0％～6％的改性剂，占尿素质量1％的氨水，改性剂为聚乙烯醇、三聚氰胺、苯酚中的一种或其中几种的混合，氨水的质量百分比浓度为25％；
步骤2、将步骤1称取的甲醛溶液加入反应釜中，搅拌加入质量百分比浓度为30％的氢氧化钠溶液调节溶液的pH值至8.4～8.6，加入步骤1称取的氨水、尿素和改性剂，改性剂用量占步骤1称取改性剂总质量的50～100％，尿素是占步骤1称取尿素总质量的66％，之后升温至80℃，用质量百分比浓度30％的氢氧化钠溶液调节溶液的pH值至6.5～7.3，并在80℃、pH值在6.5～7.3条件下保温30min；
步骤3、随后用甲酸水溶液调节反应液的pH值至4.7～5.2，然后升温至93℃，保温至用涂-4杯测粘度为17.5～18.5s(30℃)为止；之后用质量百分比浓度30％的氢氧化钠溶液调节反应液的pH值至5.3～5.6，同时快速降温至78℃，并加入改性剂和尿素，改性剂的用量占步骤1称取改性剂总质量的0％～50％，尿素的用量占步骤1称取尿素总质量的17.6％，并在75℃条件下保温30min；
步骤4、然后用氢氧化钠溶液调节反应液的pH值至7.0～7.5，并加入余量的改性剂和余量的尿素，在80℃条件下反应10min，最后用氢氧化钠溶液调节反应液的pH值至7.5～8.5，降温至40℃以下出料，得到脲醛树脂；
其中，步骤3中甲酸水溶液是甲酸与水按1:1的体积比配制的。
采用本方法合成的脲醛树脂，其粘度(涂-4法)为19～25s；固含量：49～51％；固化时间：60～90s。
本发明中强韧化改性脲醛树脂泡沫保温材料的制备方法是按下述步骤进行的：
步骤a、将脲醛树脂、发泡剂、表面活性剂在室温条件下，以300～400r/min速度搅拌至均匀(搅拌耗时3～5min)，之后加入非反应型改性剂，继续搅拌3～5min，之后加入增稠剂，再在搅拌速度为1400～1600r/min的条件下搅拌10～15min；加入固化剂，继续搅拌5min～10min，制得泡沫乳状液，
或者将脲醛树脂、发泡剂、表面活性剂在室温条件下，以300～400r/min速度搅拌至均匀(搅拌耗时3～5min)，之后加入增稠剂，再在搅拌速度为1400～1600r/min的条件下搅拌10～15min；依次加入固化剂和反应型的改性剂，继续搅拌5min～10min，制得泡沫乳状液；
步骤b、将步骤a制得的泡沫乳状液倒入温度为75℃～85℃的玻璃模具中，并将玻璃模具置于78℃～85℃的烘箱中自由发泡，待发泡结束后，脱模取出，既可制成改性的脲醛树脂泡沫保温材料。
采用本发明公开的方法，成功的降低了脲醛树脂泡沫材料的粉化率，提高了脲醛树脂泡沫保温材料的压缩强度，并且保持脲醛树脂泡沫材料原有的保温、难燃等优良性能。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明制备的脲醛树脂泡沫保温材料工艺简单、成本低廉。
(2)本发明采用耐酸碱、表面光滑的玻璃作为发泡模具，容易、成本低廉、可循环利用。
(3)本发明产品提高了脲醛树脂泡沫材料的强度及韧性，且导热系数较低，在23℃条件下，导热系数在0.028～0.043W/(m·k)之间，属于高效保温材料。
(4)本发明产品阻燃性能好，氧指数＞30％，属于难燃保温材料。
(5)本产品改性前后性能对比如下：
本发明制备的聚氨酯泡沫材料在燃烧过程中的热释放速率曲线和比消光面积曲线分别如图2和3所示，与未经改性的脲醛树脂泡沫材料对比，可以明显的看出脲醛树脂泡沫材料的热释放速率峰值较聚氨酯泡沫材料的峰值小，比消光面积相对于聚氨酯泡沫材料的近乎为0，因而脲醛树脂泡沫材料火灾危险性小。
附图说明
图1为脲醛树脂泡沫材料的扫描显微镜图；
图2为脲醛树脂泡沫保温材料与聚氨酯泡沫材料在燃烧时的热释放速率曲线；
图3为脲醛树脂泡沫保温材料与聚氨酯泡沫材料在燃烧时的比消光面积曲线图。
具体实施方式
下面结合实例对本发明作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围之中。
具体实施方式一：本实施方式中的改性脲醛树脂泡沫保温材料由按照下列重量百分比的原料制备而成：
脲醛树脂：91.24％；发泡剂：2.1％；表面活性剂：3.0％；增稠剂：0.46％；固化剂：1.2％；改性剂：1.8％；
其中，表面活性剂为聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯(吐温-80)；增稠剂为：羧甲基纤维素钠；固化剂：质量分数为15％的酒石酸水溶液；改性剂：纳米二氧化硅。
具体制备方法如下：
步骤a、将脲醛树脂、正己烷、吐温-80在室温条件下，以300～400r/min速度搅拌至均匀(搅拌耗时3～5min)，之后加入纳米二氧化硅，继续搅拌3～5min，之后加入羧甲基纤维素钠，再在搅拌速度为1400～1600r/min的条件下搅拌10～15min；最后加入酒石酸溶液，继续搅拌5min～10min，制得泡沫乳状液；
步骤b、将步骤a制得的泡沫乳状液倒入温度为75℃～85℃的玻璃模具中，并将玻璃模具置于78℃～85℃的烘箱中自由发泡，待发泡结束后，脱模取出，既可制成改性的脲醛树脂泡沫保温材料。
所述脲醛树脂的制备方法如下：
步骤1、按质量百分比分别称取63.7％质量百分比浓度为37％的甲醛溶液和36.3％的尿素，另外再称取占尿素质量1％的氨水，氨水的质量百分比浓度为25％；
步骤2、将步骤1称取的甲醛溶液加入反应釜中，搅拌加入质量百分比浓度为30％的氢氧化钠溶液调节溶液的pH值至8.4～8.6，加入步骤1称取的氨水、尿素，尿素占步骤1称取尿素总质量的66％，之后升温至80℃，用质量百分比浓度30％的氢氧化钠溶液调节溶液的pH值在6.5～7.3，并在80℃、pH值至6.5～7.3条件下保温30min；
步骤3、随后用甲酸水溶液调节反应液的pH值至4.7～5.2，然后升温至93℃，保温至用涂-4杯测粘度为17.5～18.5s(30℃)为止；之后用质量百分比浓度30％的氢氧化钠溶液调节反应液的pH值至5.3～5.6，同时快速降温至78℃，并加入尿素，尿素的用量占步骤1称取尿素总质量的17.6％，并在75℃条件下保温30min；
步骤4、然后用氢氧化钠溶液调节反应液的pH值至7.0～7.5，并加入余量的尿素，在80℃条件下反应10min，最后用氢氧化钠溶液调节反应液的pH值至7.5～8.5，降温至40℃以下出料，得到脲醛树脂；
其中，步骤3中甲酸水溶液是甲酸与水按1:1的体积比配制的。
本实施方式制备的脲醛树脂泡沫保温材料表观密度为0.08～0.10g/cm3，压缩强度为200～280KPa，粉化率为15％～20％，导热系数为0.03～0.044W/m·k，氧指数为32％～32.4％。
具体实施方式二：本实施方式中的改性脲醛树脂泡沫保温材料由按照下列重量百分比的原料制备而成：
脲醛树脂：89.7％；发泡剂：2.06％；表面活性剂：2.99％；增稠剂：0.45％；固化剂：1.2％；改性剂：3.6％；
其中，表面活性剂为聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯(吐温-80)；增稠剂为：羧甲基纤维素钠；固化剂：质量分数为15％的酒石酸水溶液；改性剂：玄武岩纤维。
具体制备方法如下：
步骤a、将脲醛树脂、正己烷、吐温-80在室温条件下，以300～400r/min速度搅拌至均匀(搅拌耗时3～5min)，之后加入玄武岩纤维，继续搅拌3～5min，之后加入羧甲基纤维素钠，再在搅拌速度为1400～1600r/min的条件下搅拌10～15min；最后加入酒石酸溶液，继续搅拌5min～10min，制得泡沫乳状液；
步骤b、将步骤a制得的泡沫乳状液倒入温度为75℃～85℃的玻璃模具中，并将玻璃模具置于78℃～85℃的烘箱中自由发泡，待发泡结束后，脱模取出，既可制成改性的脲醛树脂泡沫保温材料。
所述脲醛树脂的制备方法如下：
步骤1、按质量百分比分别称取63.7％质量百分比浓度为37％的甲醛溶液和36.3％的尿素，另外再称取占尿素质量1％的氨水，氨水的质量百分比浓度为25％；
步骤2、将步骤1称取的甲醛溶液加入反应釜中，搅拌加入质量百分比浓度为30％的氢氧化钠溶液调节溶液的pH值至8.4～8.6，加入步骤1称取的氨水、尿素，尿素占步骤1称取尿素总质量的66％，之后升温至80℃，用质量百分比浓度30％的氢氧化钠溶液调节溶液的pH值至6.5～7.3，并在80℃、pH值在6.5～7.3条件下保温30min；
步骤3、随后用甲酸水溶液调节反应液的pH值至4.7～5.2，然后升温至93℃，保温至用涂-4杯测粘度为17.5～18.5s(30℃)为止；之后用质量百分比浓度30％的氢氧化钠溶液调节反应液的pH值至5.3～5.6，同时快速降温至78℃，并加入尿素，尿素的用量占步骤1称取尿素总质量的17.6％，并在75℃条件下保温30min；
步骤4、然后用氢氧化钠溶液调节反应液的pH值至7.0～7.5，并加入余量的尿素，在80℃条件下反应10min，最后用氢氧化钠溶液调节反应液的pH值至7.5～8.5，降温至40℃以下出料，得到脲醛树脂；
其中，步骤3中甲酸水溶液是甲酸与水按1:1的体积比配制的。
本实施方式制备的脲醛树脂泡沫保温材料表观密度为0.07～0.08g/cm3，压缩强度为200～280KPa，粉化率为12％～20％，导热系数为0.03～0.044W/m·k，氧指数为33％～33.4％。
具体实施方式三：本实施方式中的改性脲醛树脂泡沫保温材料由按照下列重量百分比的原料制备而成：
脲醛树脂：90.5％；发泡剂：2.08％；表面活性剂：3.02％；增稠剂：0.45％；固化剂：1.25％；改性剂：2.7％；
其中，表面活性剂为聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯(吐温-80)；增稠剂为：羧甲基纤维素钠；固化剂：质量分数为15％的酒石酸水溶液；改性剂：聚醋酸乙烯酯。
具体制备方法如下：
步骤a、将脲醛树脂、正己烷、吐温-80在室温条件下，以300～400r/min速度搅拌至均匀(搅拌耗时3～5min)，之后加入聚醋酸乙烯酯，继续搅拌3～5min，之后加入羧甲基纤维素钠，再在搅拌速度为1400～1600r/min的条件下搅拌10～15min；最后加入酒石酸溶液，继续搅拌5min～10min，制得泡沫乳状液；
步骤b、将步骤a制得的泡沫乳状液倒入温度为75℃～85℃的玻璃模具中，并将玻璃模具置于78℃～85℃的烘箱中自由发泡，待发泡结束后，脱模取出，既可制成改性的脲醛树脂泡沫保温材料。
所述脲醛树脂的制备方法如下：
步骤1、按质量百分比分别称取63.7％质量百分比浓度为37％的甲醛溶液和36.3％的尿素，另外再称取占尿素质量1％的氨水，氨水的质量百分比浓度为25％；
步骤2、将步骤1称取的甲醛溶液加入反应釜中，搅拌加入质量百分比浓度为30％的氢氧化钠溶液调节溶液的pH值至8.4～8.6，加入步骤1称取的氨水、尿素，尿素占步骤1称取尿素总质量的66％，之后升温至80℃，用质量百分比浓度30％的氢氧化钠溶液调节溶液的pH值至6.5～7.3，并在80℃、pH值在6.5～7.3条件下保温30min；
步骤3、随后用甲酸水溶液调节反应液的pH值至4.7～5.2，然后升温至93℃，保温至用涂-4杯测粘度为17.5～18.5s(30℃)为止；之后用质量百分比浓度30％的氢氧化钠溶液调节反应液的pH值至5.3～5.6，同时快速降温至78℃，并加入尿素，尿素的用量占步骤1称取尿素总质量的17.6％，并在75℃条件下保温30min；
步骤4、然后用氢氧化钠溶液调节反应液的pH值至7.0～7.5，并加入余量的尿素，在80℃条件下反应10min，最后用氢氧化钠溶液调节反应液的pH值至7.5～8.5，降温至40℃以下出料，得到脲醛树脂；
其中，步骤3中甲酸水溶液是甲酸与水按1:1的体积比配制的。
本实施方式制备的脲醛树脂泡沫保温材料表观密度为0.055～0.07g/cm3，压缩强度为160～240KPa，粉化率为16％～20％，导热系数为0.03～0.044W/m·k，氧指数为31％～31.5％。
具体实施方式四：本实施方式中的改性脲醛树脂泡沫保温材料由按照下列重量百分比的原料制备而成：
脲醛树脂：91.8％；发泡剂：2.11％；表面活性剂：3.06％；增稠剂：0.46％；固化剂：1.2％；改性剂：1.37％；
其中，表面活性剂为聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯(吐温-80)；增稠剂为：羧甲基纤维素钠；固化剂：质量分数为15％的酒石酸水溶液；改性剂：聚氨酯预聚体。
具体制备方法如下：
步骤a、将脲醛树脂、正己烷、吐温-80在室温条件下，以300～400r/min速度搅拌至均匀(搅拌耗时5～10min)，之后加入羧甲基纤维素钠，再在搅拌速度为1400～1600r/min的条件下搅拌10～15min；之后加入酒石酸溶液，继续搅拌3min～5min，最后加入聚氨酯预聚体，继续搅拌3min～5min，制得泡沫乳状液；
步骤b、将步骤a制得的泡沫乳状液倒入温度为75℃～85℃的玻璃模具中，并将玻璃模具置于78℃～85℃的烘箱中自由发泡，待发泡结束后，脱模取出，既可制成改性的脲醛树脂泡沫保温材料。
所述脲醛树脂的制备方法如下：
步骤1、按质量百分比分别称取63.7％质量百分比浓度为37％的甲醛溶液和36.3％的尿素，另外再称取占尿素质量1％的氨水，氨水的质量百分比浓度为25％；
步骤2、将步骤1称取的甲醛溶液加入反应釜中，搅拌加入质量百分比浓度为30％的氢氧化钠溶液调节溶液的pH值至8.4～8.6，加入步骤1称取的氨水、尿素，尿素占步骤1称取尿素总质量的66％，之后升温至80℃，用质量百分比浓度30％的氢氧化钠溶液调节溶液的pH值至6.5～7.3，并在80℃、pH值在6.5～7.3条件下保温30min；
步骤3、随后用甲酸水溶液调节反应液的pH值至4.7～5.2，然后升温至93℃，保温至用涂-4杯测粘度为17.5～18.5s(30℃)为止；之后用质量百分比浓度30％的氢氧化钠溶液调节反应液的pH值至5.3～5.6，同时快速降温至78℃，并加入尿素，尿素的用量占步骤1称取尿素总质量的17.6％，并在75℃条件下保温30min；
步骤4、然后用氢氧化钠溶液调节反应液的pH值至7.0～7.5，并加入余量的尿素，在80℃条件下反应10min，最后用氢氧化钠溶液调节反应液的pH值至7.5～8.5，降温至40℃以下出料，得到脲醛树脂；
其中，步骤3中甲酸水溶液是甲酸与水按1:1的体积比配制的。
本实施方式制备的脲醛树脂泡沫保温材料表观密度为0.06～0.75g/cm3，压缩强度为180～300KPa，粉化率为10％～15％，导热系数为0.03～0.044w/m·k，氧指数为30.5％～31.5％。
具体实施方式五：本实施方式中的改性脲醛树脂泡沫保温材料由按照下列重量百分比的原料制备而成：
三聚氰胺改性的脲醛树脂：93％；发泡剂：2.14％；表面活性剂：3.15％；增稠剂：0.47％；固化剂：1.24％。
其中，表面活性剂为聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯(吐温-80)；增稠剂为：羧甲基纤维素钠；固化剂：质量分数为15％的酒石酸水溶液；
具体制备方法如下：
步骤a、将三聚氰胺改性的脲醛树脂、正己烷、吐温-80在室温条件下，以300～400r/min速度搅拌至均匀(搅拌耗时5～10min)，之后加入羧甲基纤维素钠，再在搅拌速度为1400～1600r/min的条件下搅拌10～15min；之后加入酒石酸溶液，继续搅拌5min～10min，制得泡沫乳状液；
步骤b、将步骤a制得的泡沫乳状液倒入温度为75℃～85℃的玻璃模具中，并将玻璃模具置于78℃～85℃的烘箱中自由发泡，待发泡结束后，脱模取出，既可制成改性的脲醛树脂泡沫保温材料。
所述脲醛树脂的制备方法如下：
步骤1、按质量百分比分别称取63.7％质量百分比浓度为37％的甲醛溶液和36.3％的尿素，另外再称取占尿素质量3％的三聚氰胺，占尿素质量1％的氨水，氨水的质量百分比浓度为25％；
步骤2、将步骤1称取的甲醛溶液加入反应釜中，搅拌加入质量百分比浓度为30％的氢氧化钠溶液调节溶液的pH值至8.4～8.6，加入步骤1称取的氨水、尿素和三聚氰胺，尿素是占步骤1称取尿素总质量的66％，之后升温至80℃，用质量百分比浓度30％的氢氧化钠溶液调节溶液的pH值至6.5～7.3，并在80℃、pH值在6.5～7.3条件下保温30min；
步骤3、随后用甲酸水溶液调节反应液的pH值至4.7～5.2，然后升温至93℃，保温至用涂-4杯测粘度为17.5～18.5s(30℃)为止；之后用质量百分比浓度30％的氢氧化钠溶液调节反应液的pH值至5.3～5.6，同时快速降温至78℃，并加入尿素，尿素的用量占步骤1称取尿素总质量的17.6％，并在75℃条件下保温30min；
步骤4、然后用氢氧化钠溶液调节反应液的pH值至7.0～7.5，并加入余量的尿素，在80℃条件下反应10min，最后用氢氧化钠溶液调节反应液的pH值至7.5～8.5，降温至40℃以下出料，得到脲醛树脂；
其中，步骤3中甲酸水溶液是甲酸与水按1:1的体积比配制的。
本实施方式制备的脲醛树脂泡沫保温材料表观密度为0.07～0.75g/cm3，压缩强度为240～300KPa，粉化率为20～24％，导热系数为0.03～0.044W/m·k，氧指数为30.5～32.5％。
具体实施方式六：本实施方式中的改性脲醛树脂泡沫保温材料由按照下列重量百分比的原料制备而成：
聚乙烯醇改性的脲醛树脂：93％；发泡剂：2.1％；表面活性剂1：3.2％；表面活性剂2：0.5％；固化剂：1.2％。
其中，表面活性剂1为聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯(吐温-80)；增稠剂为羧甲基纤维素钠；固化剂为质量分数为15％的酒石酸水溶液。
具体制备方法如下：
步骤a、将聚乙烯醇改性的脲醛树脂、正己烷、吐温-80在室温条件下，以300～400r/min速度搅拌至均匀(搅拌耗时5～10min)，之后加入羧甲基纤维素钠，再在搅拌速度为1400～1600r/min的条件下搅拌10～15min；之后加入酒石酸溶液，继续搅拌5min～10min，制得泡沫乳状液；
步骤b、将步骤a制得的泡沫乳状液倒入温度为75℃～85℃的玻璃模具中，并将玻璃模具置于78℃～85℃的烘箱中自由发泡，待发泡结束后，脱模取出，既可制成改性的脲醛树脂泡沫保温材料。
所述脲醛树脂的制备方法如下：
步骤1、按质量百分比分别称取63.7％质量百分比浓度为37％的甲醛溶液和36.3％的尿素，另外再称取占尿素质量1.5％的聚乙烯醇，占尿素质量1％的氨水，氨水的质量百分比浓度为25％；
步骤2、将步骤1称取的甲醛溶液加入反应釜中，搅拌加入质量百分比浓度为30％的氢氧化钠溶液调节溶液的pH值至8.4～8.6，加入步骤1称取的氨水、尿素和三聚氰胺，尿素是占步骤1称取尿素总质量的66％，之后升温至80℃，用质量百分比浓度30％的氢氧化钠溶液调节溶液的pH值至6.5～7.3，并在80℃、pH值在6.5～7.3条件下保温30min；
步骤3、随后用甲酸水溶液调节反应液的pH值至4.7～5.2，然后升温至93℃，保温至用涂-4杯测粘度为17.5～18.5s(30℃)为止；之后用质量百分比浓度30％的氢氧化钠溶液调节反应液的pH值至5.3～5.6，同时快速降温至78℃，并加入尿素，尿素的用量占步骤1称取尿素总质量的17.6％，并在75℃条件下保温30min；
步骤4、然后用氢氧化钠溶液调节反应液的pH值至7.0～7.5，并加入余量的尿素，在80℃条件下反应10min，最后用氢氧化钠溶液调节反应液的pH值至7.5～8.5，降温至40℃以下出料，得到脲醛树脂；
其中，步骤1中的聚乙烯醇为1799型；步骤3中甲酸水溶液是甲酸与水按1:1的体积比配制的。脲醛树脂泡沫材料放大50倍后的微观图片如图1所述，由图1可知，采用本方法制备的脲醛树脂泡沫材料为开孔型，孔径大小在200～600μm。
本实施方式制备的脲醛树脂泡沫保温材料表观密度为0.078～0.110g/cm3，压缩强度为160～240KPa，粉化率为，10％～12％导热系数为0.03～0.044W/m·k，氧指数为30％～30.5％。

Claims (10)

1.强韧化改性脲醛树脂泡沫保温材料，其特征在于强韧化改性脲醛树脂泡沫保温材料按重量百分比是由下述原料制成的：
脲醛树脂：80％～97％；发泡剂：0.1％～3％；表面活性剂：0.5％～4％；增稠剂：0.1％～1.0％；固化剂：0.1％～1.5％；改性剂：0.1％～10％。
2.根据权利要求1所述强韧化改性脲醛树脂泡沫保温材料，其特征在于所述表面活性剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂中的一种或其中几种的组合。
3.根据权利要求2所述强韧化改性脲醛树脂泡沫保温材料，其特征在于所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、失水山梨醇酯中的一种或其中几种的组合。
4.根据权利要求1所述强韧化改性脲醛树脂泡沫保温材料，其特征在于增稠剂为纤维素醚和/或聚丙烯酸盐。
5.根据权利要求1所述强韧化改性脲醛树脂泡沫保温材料，其特征在于所述发泡剂为沸点为(35～70)℃的烷烃。
6.根据权利要求5所述强韧化改性脲醛树脂泡沫保温材料，其特征在于所述发泡剂正已烷或正戊烷。
7.根据权利要求1所述强韧化改性脲醛树脂泡沫保温材料，其特征在于所述改性剂为无机纤维、纳米粒子或柔性树脂。
8.根据权利要求1所述强韧化改性脲醛树脂泡沫保温材料，其特征在于所述固化剂为磷酸盐、羧酸、柠檬酸中的一种或其中几种的组合。
9.根据权利要求1所述强韧化改性脲醛树脂泡沫保温材料，其特征在于所述脲醛树脂的制备方法如下：
步骤1、按质量百分比分别称取63.7％质量百分比浓度为37％的甲醛溶液和36.3％的尿素，另外再称取占尿素质量0％～6％的改性剂，占尿素质量1％的氨水，改性剂为聚乙烯醇、三聚氰胺、苯酚中的一种或其中几种的混合，氨水的质量百分比浓度为25％；
步骤2、将步骤1称取的甲醛溶液加入反应釜中，搅拌加入质量百分比浓度为30％的氢氧化钠溶液调节溶液的pH值至8.4～8.6，加入步骤1称取的氨水、尿素和改性剂，改性剂用量占步骤1称取改性剂总质量的50～100％，尿素是占步骤1称取尿素总质量的66％，之后升温至80℃，用质量百分比浓度30％的氢氧化钠溶液调节溶液的pH值至6.5～7.3，并在80℃、pH值在6.5～7.3条件下保温30min；
步骤3、随后用甲酸水溶液调节反应液的pH值至4.7～5.2，然后升温至93℃，保温至用涂-4杯测粘度为17.5～18.5s(30℃)为止；之后用质量百分比浓度30％的氢氧化钠溶液调节反应液的pH值至5.3～5.6，同时快速降温至78℃，并加入改性剂和尿素，改性剂的用量占步骤1称取改性剂总质量的0～50％，尿素的用量占步骤1称取尿素总质量的17.6％，并在75℃条件下保温30min；
步骤4、然后用氢氧化钠溶液调节反应液的pH值至7.0～7.5，并加入余量的改性剂和余量的尿素，在80℃条件下反应10min，最后用氢氧化钠溶液调节反应液的pH值至7.5～8.5，降温至40℃以下出料，得到脲醛树脂；
其中，步骤3中甲酸水溶液是甲酸与水按1:1的体积比配制的。
10.根据权利要求1所述的强韧化改性脲醛树脂泡沫保温材料的制备方法，其特征在于强韧化改性脲醛树脂泡沫保温材料的制备方法是按下述步骤进行的：
步骤a、将脲醛树脂、发泡剂、表面活性剂在室温条件下，以300～400r/min速度搅拌至均匀，之后加入非反应型改性剂，继续搅拌3～5min，之后加入增稠剂，再在搅拌速度为1400～1600r/min的条件下搅拌10～15min；加入固化剂，继续搅拌5min～10min，制得泡沫乳状液，
或者将脲醛树脂、发泡剂、表面活性剂在室温条件下，以300～400r/min速度搅拌至均匀(搅拌耗时3～5min)，之后加入增稠剂，再在搅拌速度为1400～1600r/min的条件下搅拌10～15min；依次加入固化剂和反应型的改性剂，继续搅拌5min～10min，制得泡沫乳状液；
步骤b、将步骤a制得的泡沫乳状液倒入温度为75℃～85℃的玻璃模具中，并将玻璃模具置于78℃～85℃的烘箱中自由发泡，待发泡结束后，脱模取出，既可制成改性的脲醛树脂泡沫保温材料。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107573533A (zh) * 2017-08-09 2018-01-12 南昌大学 一种高吸水保水开孔性三聚氰胺脲醛树脂泡沫的制备方法
CN114560650A (zh) * 2022-02-25 2022-05-31 娄底潇湘职业学院 一种高强度建筑材料及其制备方法
CN114735949A (zh) * 2022-04-25 2022-07-12 江苏天龙玄武岩连续纤维股份有限公司 一种耐温纤维浸润剂及其制备方法和改性玄武岩纤维及其制备方法
CN115058050A (zh) * 2022-05-20 2022-09-16 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种具有三维网状结构的脲醛树脂及其可控制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1594424A (zh) * 2004-06-17 2005-03-16 淮南矿业集团兴科计量技术服务有限责任公司 松散煤岩体发泡脲醛树脂固结材料及其制备方法
CN103275459A (zh) * 2013-06-17 2013-09-04 东北林业大学 脲醛树脂泡沫保温复合材料及其制备方法
CN103627136A (zh) * 2012-08-21 2014-03-12 山东固安特新材料科技股份有限公司 煤矿充填密闭用高分子发泡材料

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1594424A (zh) * 2004-06-17 2005-03-16 淮南矿业集团兴科计量技术服务有限责任公司 松散煤岩体发泡脲醛树脂固结材料及其制备方法
CN103627136A (zh) * 2012-08-21 2014-03-12 山东固安特新材料科技股份有限公司 煤矿充填密闭用高分子发泡材料
CN103275459A (zh) * 2013-06-17 2013-09-04 东北林业大学 脲醛树脂泡沫保温复合材料及其制备方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107573533A (zh) * 2017-08-09 2018-01-12 南昌大学 一种高吸水保水开孔性三聚氰胺脲醛树脂泡沫的制备方法
CN114560650A (zh) * 2022-02-25 2022-05-31 娄底潇湘职业学院 一种高强度建筑材料及其制备方法
CN114735949A (zh) * 2022-04-25 2022-07-12 江苏天龙玄武岩连续纤维股份有限公司 一种耐温纤维浸润剂及其制备方法和改性玄武岩纤维及其制备方法
CN114735949B (zh) * 2022-04-25 2024-01-12 江苏天龙玄武岩连续纤维股份有限公司 一种耐温纤维浸润剂及其制备方法和改性玄武岩纤维及其制备方法
CN115058050A (zh) * 2022-05-20 2022-09-16 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种具有三维网状结构的脲醛树脂及其可控制备方法

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