CN110511531B - 一种酚醛泡沫复合板材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种酚醛泡沫复合板材及其制备方法，属于复合板技术领域。本发明提供的酚醛泡沫复合板材，包括依次层叠的第一不饱和树脂层、第一中碱性玻纤网层、酚醛泡沫芯层、第二中碱性玻纤网层和第二不饱和树脂层；所述酚醛泡沫芯层的制备原料包括：废旧酚醛泡沫、骨架材料、纤维、高分子抗裂材料、粘结剂和水。本发明提供的酚醛泡沫复合板材以废旧酚醛泡沫为主要材料，配合使用骨架材料、纤维、高分子抗裂材料、粘结剂和水，提高了酚醛泡沫芯层的耐久性、安全稳定性和耐火性质；中碱性玻纤网层和不饱和树脂层作为防护层，进一步强化了酚醛泡沫复合板材的力学性能、整体性、耐候性和密度。

Description

一种酚醛泡沫复合板材及其制备方法

技术领域

本发明涉及复合板技术领域，具体涉及一种酚醛泡沫复合板材及其制备方法。

背景技术

酚醛泡沫具有难燃、低烟、抗高温歧变的特性，广泛应用于航天航空、国防军工领域，民用飞机、船舶、车站、油井等防火要求严格的场所，以及应用于高层建筑、医院、体育设施的建筑材料等。然而酚醛泡沫的广泛使用也产生了大量的废弃酚醛泡沫。

现有的废旧酚醛泡沫板主要应用在夹芯板、炭化粉末添加剂和树脂回填料方面。其中，废旧酚醛泡沫作为夹芯板芯材使用时，需要将废旧酚醛泡沫板裁切规整后进行组拼，产生大量残余料，造成废旧酚醛泡沫的二次丢弃，无法全效利用；废旧酚醛泡沫作为炭化粉末添加料使用时，需要将废旧酚醛板材完全打碎成粉末，经过高温炭化、洗涤、过滤、干燥等工序活化成添加成分，然而废旧酚醛泡沫的加入量过多，会导致产品的质量降低，因而为了保证产品的质量，废旧酚醛泡沫的用量较少；废旧酚醛泡沫作为树脂回填料使用时，需要将废旧酚醛泡沫完全打碎成粉末，添加进待发泡树脂内，然而为了保证成品板材的泡孔结构及内部均匀性，其添加量很有限，利用率也不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种酚醛泡沫复合板材及其制备方法，本发明提供的酚醛泡沫复合板材力学性能、整体性、耐候性优异，且显著提高了废旧酚醛泡沫的利用率。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种酚醛泡沫复合板材，包括依次层叠的第一不饱和树脂层、第一中碱性玻纤网层、酚醛泡沫芯层、第二中碱性玻纤网层和第二不饱和树脂层；

所述酚醛泡沫芯层的制备原料包括：废旧酚醛泡沫、表面活性剂、骨架材料、纤维、高分子抗裂材料、粘结剂和水。

优选的，所述酚醛泡沫芯层的制备原料中，废旧酚醛泡沫、骨架材料、纤维、高分子抗裂材料、粘结剂和水的质量比为(25～55)：(9～14)：(0.5～2)：(3.5～6)：(3～5)：(10～20)。

优选的，所述废旧酚醛泡沫在使用前进行预处理；所述预处理的方式为将废旧酚醛泡沫破碎后与表面活性剂混合，水洗至所得洗液的pH值为6～7，然后过滤和干燥。

优选的，所述骨架材料包括氧化镁和氯化镁；所述氧化镁和氯化镁的质量比为(3～4)：(2～3)；

所述纤维包括植物纤维和/或玻璃纤维；

所述高分子抗裂材料包括乙烯-醋酸乙烯共聚物；

所述粘结剂包括苯丙乳液。

优选的，所述酚醛泡沫芯层的厚度为5～20mm。

优选的，所述第一不饱和树脂层和第二不饱和树脂层中的不饱和树脂包括191^#树脂。

优选的，所述第一中碱性玻纤网层和二中碱性玻纤网层的厚度独立地为20～150mm；

所述第一不饱和树脂层和第二不饱和树脂层的厚度独立地为0.5～1mm。

优选的，所述酚醛泡沫复合板材的密度为90～140kg/m³。

本发明提供了上述技术方案所述酚醛泡沫复合板材的制备方法，包括以下步骤：

将废旧酚醛泡沫、骨架材料、纤维、高分子抗裂材料、粘结剂和水混合，得到酚醛泡沫芯原料液；

在模具中依次放入中碱性玻纤网、所述酚醛泡沫芯原料液和中碱性玻纤网，进行冷压成型后脱模，得到板材半成品；

将所述板材半成品的上表面和下表面喷涂不饱和树脂，得到酚醛泡沫复合板材。

优选的，所述冷压成型的温度为5～40℃，时间为45～50h，压力为150～250MPa。

本发明提供了一种酚醛泡沫复合板材，包括依次层叠的第一不饱和树脂层、第一中碱性玻纤网层、酚醛泡沫芯层、第二中碱性玻纤网层和第二不饱和树脂层；所述酚醛泡沫芯层的制备原料包括：废旧酚醛泡沫、骨架材料、纤维、高分子抗裂材料、粘结剂和水。本发明提供的酚醛泡沫复合板材以废旧酚醛泡沫为主要材料，显著提高了废旧酚醛泡沫的利用率；废旧酚醛泡沫配合使用骨架材料、纤维、高分子抗裂材料、粘结剂和水，得到的酚醛泡沫芯层的耐久性、安全稳定性和耐火性质好；中碱性玻纤网层和不饱和树脂层作为防护层，进一步强化了酚醛泡沫复合板材的力学性能、整体性、耐候性和密度。

本发明提供的制备方法不需要对废旧酚醛泡沫进行修整裁切，也不产生废旧泡沫的二次丢弃，废旧酚醛泡沫的利用率高，且操作简单、适宜规模化生产。

附图说明

图1为酚醛泡沫芯原料液的配制工艺流程示意图；

图2为酚醛泡沫复合板材的制备工艺流程示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种酚醛泡沫复合板材，包括依次层叠的第一不饱和树脂层、第一中碱性玻纤网层、酚醛泡沫芯层、第二中碱性玻纤网层和第二不饱和树脂层；

所述酚醛泡沫芯层的制备原料包括：废旧酚醛泡沫、骨架材料、纤维、高分子抗裂材料、粘结剂和水。

在本发明中，所述废旧酚醛泡沫在使用前优选进行预处理，所述预处理的方式优选为将废旧酚醛泡沫破碎后与表面活性剂混合，水洗至所得洗液的pH值为6～7，然后过滤和干燥。

本发明对于所述破碎没有特殊限定，能够保证所述废旧酚醛泡沫为絮状即可。

在本发明中，所述表面活性剂优选为甲基硅油。在本发明中，所述废旧酚醛泡沫和表面活性剂的用量比优选为(10～15)：(3～5)，所述水洗所用水的质量优选为所述废旧酚醛泡沫的4.5～8倍。在本发明中，所述水洗优选在搅拌条件下进行，所述搅拌的时间优选为25～35min；本发明对于所述搅拌速度没有特殊限定，采用本领域熟知的搅拌速度即可。在本发明中，检测所述洗液的pH值前优选将所得洗液进行静置；所述静置的时间优选为45～60min。本发明对于所述水洗的次数没有特殊限定，能够保证水洗后所得洗液的pH值为6～7即可。在本发明中，所述表面活性剂有利于所述废旧酚醛泡沫被充分浸湿，进而有利于将废旧酚醛泡沫中的酸除去，增强所得预处理的废旧酚醛泡沫与其他原料的相容性，进而提高酚醛泡沫芯层的耐久性、安全稳定性和耐火性质。

本发明对于所述过滤没有特殊限定，采用本领域熟知的过滤操作即可。在本发明中，所述干燥的温度优选为45～55℃；本发明对于所述干燥的时间没有特殊限定，能够保证所述固体物料的含水率<20wt％即可。

在本发明中，所述骨架材料优选包括氧化镁和氯化镁；所述氧化镁和氯化镁的质量比优选为(3～4)：(2～3)。本发明通过在废旧酚醛泡沫中添加骨架材料，在其他原料的共同作用下，能够提高酚醛泡沫芯层的强度。

在本发明中，所述纤维优选包括植物纤维和/或玻璃纤维，更优选为植物纤维或玻璃纤维；本发明对于所述纤维的长度和细度没有特殊限定，采用本领域熟知的纤维即可。本发明通过在废旧酚醛泡沫中添加纤维，在其他原料的共同作用下，能够提高酚醛泡沫芯层的强度。

在本发明中，所述高分子抗裂材料优选为乙烯-醋酸乙烯共聚物；所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯的质量分数优选为5～15％。本发明通过在废旧酚醛泡沫中添加高分子抗裂材料，在其他原料的共同作用下，能够提高酚醛泡沫芯层的强度。

在本发明中，所述粘结剂优选包括苯丙乳液(即苯乙烯-丙烯酸酯乳液)；所述苯丙乳液的固含量优选为5～10％。在本发明中，所述苯丙乳液具有附着力好、耐水、耐油、耐热、耐老化性能良好，与其他原料配合使用，能够提高酚醛泡沫芯层的强度、耐候性和耐老化性能。

在本发明中，所述酚醛泡沫芯层的制备原料中，废旧酚醛泡沫、骨架材料、纤维、高分子抗裂材料、粘结剂和水的质量比优选为(25～55)：(9～14)：(0.5～2)：(3.5～6)：(3～5)：(10～20)，更优选为(30～50)：(9.5～13.3)：(0.9～1.8)：(3.8～5.7)：(2.5～5)：(12～20)，最优选为(35～50)：(10～13)：(1～1.5)：(4～5)：(3～4.5)：(15～20)。本发明提供的酚醛泡沫复合板材以废旧酚醛泡沫为主要材料，显著提高了废旧酚醛泡沫的利用率；废旧酚醛泡沫配合使用骨架材料、纤维、高分子抗裂材料、粘结剂和水，提高了酚醛泡沫芯层的耐久性、安全稳定性和耐火性质。

在本发明中，所述酚醛泡沫芯层的厚度优选为5～20mm，更优选为8～20mm，最优选为10～15mm。

在本发明中，所述第一中碱性玻纤网层和二中碱性玻纤网层的厚度独立地优选为20～150mm，更优选为30～120mm，最优选为50～100mm。本发明对于所述中碱性玻纤网没有特殊限定，采用市售的中碱性玻璃纤维网格布即可；所述中碱性玻纤网的尺寸优选为5mm×5mm，所述中碱性玻纤网的面密度优选为125g/m²。本发明采用的中碱性玻纤网化学稳定性好，与树脂之间的粘结性强，尺寸稳定性好；本发明以中碱性玻纤网层作为防护层，进一步强化了酚醛泡沫复合板材的力学性能、整体性、耐候性和密度。

在本发明中，所述第一不饱和树脂层和第二不饱和树脂层中的不饱和树脂优选包括191^#树脂。在本发明中，所述第一不饱和树脂层和第二不饱和树脂层的厚度独立地优选为0.5～1mm，更优选为0.6～0.9mm，最优选为0.7～0.8mm。本发明提供的酚醛泡沫复合板材以不饱和树脂层起到防护和整平作用，能够进一步提高酚醛泡沫复合板材的力学性能、整体性和耐候性和密度。

在本发明中，所述酚醛泡沫复合板材的密度优选为90～140kg/m³，更优选为120～140kg/m³。

在本发明中，若无特殊说明，所有的原料组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。

本发明提供了上述技术方案所述酚醛泡沫复合板材的制备方法，包括以下步骤：

将废旧酚醛泡沫、骨架材料、纤维、高分子抗裂材料、粘结剂和水混合，得到酚醛泡沫芯原料液；

在模具中依次放入中碱性玻纤网、所述酚醛泡沫芯原料液和中碱性玻纤网，进行冷压成型后脱模，得到板材半成品；

将所述板材半成品的上表面和下表面喷涂不饱和树脂，得到酚醛泡沫复合板材。

本发明将废旧酚醛泡沫、骨架材料、纤维、高分子抗裂材料、粘结剂和水混合，得到酚醛泡沫芯原料液。

在本发明中，所述废旧酚醛泡沫、骨架材料、纤维、高分子抗裂材料、粘结剂和水混合的顺序优选为将骨架材料、纤维、高分子抗裂材料和部分水进行第一混合，得到浆料；将废旧酚醛泡沫、浆料、粘结剂和剩余水进行第二混合，得到酚醛泡沫芯原料液，工艺流程图如图1所示。

在本发明中，所述废旧酚醛泡沫在使用前优选进行预处理。在本发明中，所述预处理优选与上述技术方案中废旧酚醛泡沫的预处理的方式相同，在此不再赘述。

在本发明中，所述部分水和剩余水的质量比优选为1：(0.5～2)，更优选为1:1。在本发明中，所述第一混合和第二混合的的方式优选为搅拌混合，本发明对于所述搅拌混合的速度没有特殊限定，采用本领域熟知的搅拌速度即可。在本发明中，所述第一混合和第二混合的时间独立地优选为45～60min。

得到酚醛泡沫芯原料液后，本发明在模具中依次放入中碱性玻纤网、所述酚醛泡沫芯原料液和中碱性玻纤网，进行冷压成型后脱模，得到板材半成品。

本发明对于所述模具的种类没有特殊限定，采用本领域熟知的模具即可。本发明对于所述模具的尺寸没有特殊限定，优选根据需要确定。

在本发明中，所述脱模剂优选为水玻璃胶凝材料。在本发明中，所述铺入中碱性玻纤网前优选还包括在所述模具内腔涂抹脱模剂和干燥。在本发明中，所述脱模剂优选为水玻璃胶凝材料。在本发明中，所述干燥的温度优选为25～35℃，时间优选为1～2h，所述干燥过程中脱模剂发生凝固。

在本发明中，所述冷压成型的温度优选为5～40℃，在本发明的实施例中优选为室温；所述冷压成型的时间优选为45～50h，更优选为48h；所述冷压成型的压力优选为150～250MPa，更优选为200～250MPa。

在本发明中，所述模具中涂抹的脱模剂有利于后续的脱模。

完成所述脱模后，本发明优选还包括将所得半成品进行修边整形。本发明对于所述修边整形的方式没有特殊限定，采用本领域熟知的修边整形方式即可。

得到板材半成品后，本发明将所述板材半成品的上表面和下表面喷涂不饱和树脂，得到酚醛泡沫复合板材。

本发明对于所述喷涂的方式没有特殊限定，采用本领域熟知的喷涂方式即可。本发明在所述板材半成品的表面喷涂不饱和树脂，起到封面和整平作用，能够提高酚醛泡沫复合板材的表面抗冲击性、耐水性和耐候性。

本发明提供的酚醛泡沫复合板材的制备方法不需要对废旧酚醛泡沫进行修整裁切，也不产生废旧酚醛泡沫的二次丢弃，废旧酚醛泡沫的利用率高，且操作简单、适宜规模化生产。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

(1)按照如图1所示的工艺流程图制备酚醛泡沫芯原料液

采用破碎机将废旧酚醛泡沫板材粉碎至絮状，将所得絮状废旧酚醛泡沫、表面活性剂和水按照10:3:70的质量比搅拌混合30min，静置50min，然后检测体系的pH值，重复上述搅拌混合和静置操作至洗液的pH值为6.5，将所得体系进行过滤，然后在50℃条件下干燥至物料含水率<20％，得到预处理废旧酚醛泡沫；

将氧化镁、氯化镁、高分子聚合物、植物纤维和水按照4:2.5:2:5:5的质量比置于搅拌机中，搅拌混合55min，得到浆料；

将所述预处理废旧酚醛泡沫、浆料、苯丙乳液和水按照50:30:3:5的质量比搅拌混合50min，得到酚醛泡沫芯原料液；

(2)按照如图2所示的工艺流程图制备酚醛泡沫复合板材

在模具内腔涂抹水玻璃胶凝材料，待水玻璃胶凝材料在室温条件下凝固后铺入中碱性玻纤网，倒入酚醛泡沫芯原料液，然后在所述制备原料液表面铺入中碱性玻纤网，在室温、180MPa的条件下冷压成型48h，然后脱模，得到板材半成品；

将所述板材半成品的表面喷涂191^#树脂进行封面及整平，得到酚醛泡沫复合板材。

实施例2

(1)按照如图1所示的工艺流程图制备酚醛泡沫芯原料液

采用破碎机将废旧酚醛泡沫板材粉碎至絮状，将所得絮状废旧酚醛泡沫、表面活性剂和水按照10:3:70的质量比搅拌混合25min，静置50min，然后检测体系的pH值，重复上述搅拌混合和静置操作至洗液的pH值为6.5，将所得体系进行过滤，然后在50℃条件下干燥至物料含水率<20％，得到预处理废旧酚醛泡沫；

将氧化镁、氯化镁、高分子聚合物、植物纤维和水按照3:2:2.5:8:3的质量比置于搅拌机中，搅拌混合45min，得到浆料；

将所述预处理废旧酚醛泡沫、浆料、苯丙乳液和水按照55:20:5:8的质量比搅拌混合50min，得到酚醛泡沫芯原料液；

(2)按照如图2所示的工艺流程图制备酚醛泡沫复合板材

在模具内腔涂抹水玻璃胶凝材料，待水玻璃胶凝材料在室温条件下凝固后铺入中碱性玻纤网，倒入酚醛泡沫芯原料液，然后在所述制备原料液表面铺入中碱性玻纤网，在室温、200MPa的条件下冷压成型48h，然后脱模，得到板材半成品；

将所述板材半成品的表面喷涂191^#树脂进行封面及整平，得到酚醛泡沫复合板材。

实施例3

(1)按照如图1所示的工艺流程图制备酚醛泡沫芯原料液

酚醛泡沫预处理：采用破碎机将废旧酚醛泡沫板材粉碎至絮状，将所得絮状废旧酚醛泡沫、表面活性剂和水按照12:4.5:78的质量比搅拌混合30min，静置50min，然后检测体系的pH值，重复上述搅拌混合和静置操作至洗液的pH值为6.5，将所得体系进行过滤，然后在50℃条件下干燥至物料含水率<20％，得到预处理废旧酚醛泡沫；

将氧化镁、氯化镁、高分子聚合物、植物纤维和水按照3.5:3:3:6:4的质量比置于搅拌机中，搅拌混合55min，得到浆料；

将所述预处理废旧酚醛泡沫、浆料、苯丙乳液和水按照60:25:4:10的质量比搅拌混合50min，得到酚醛泡沫芯原料液；

(2)按照如图2所示的工艺流程图制备酚醛泡沫复合板材

在模具内腔涂抹水玻璃胶凝材料，待水玻璃胶凝材料在室温条件下凝固后铺入中碱性玻纤网，倒入酚醛泡沫芯原料液，然后在所述制备原料液表面铺入中碱性玻纤网，在室温、250MPa的条件下冷压成型48h，然后脱模，得到板材半成品；

将所述板材半成品的表面喷涂191^#树脂进行封面及整平，得到酚醛泡沫复合板材。

对照例1

按照实施例1的方法制备酚醛泡沫复合板材，与实施例1的区别在于不添加表面活性剂。

对照例2

按照实施例1的方法制备酚醛泡沫复合板材，与实施例1的区别在于不添加中碱性玻纤网。

对照例3

按照实施例1的方法制备酚醛泡沫复合板材，与实施例1的区别在于不喷涂191^#树脂。

测试例

对实施例1～3和对照例1～3制备的酚醛泡沫复合板材的性能进行测试，测试结果如表1所示。

表1酚醛泡沫复合板材的性能测试结果

由表1可知，与对照例相比，本发明提供的酚醛泡沫复合板的吸水率和湿涨率低，抗折强度和抗冲击强度大，阻燃等级高。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种酚醛泡沫复合板材，其特征在于，包括依次层叠的第一不饱和树脂层、第一中碱性玻纤网层、酚醛泡沫芯层、第二中碱性玻纤网层和第二不饱和树脂层；

所述酚醛泡沫芯层的制备原料包括：废旧酚醛泡沫、骨架材料、纤维、高分子抗裂材料、粘结剂和水；

所述骨架材料包括氧化镁和氯化镁；所述氧化镁和氯化镁的质量比为（3~4）：（2~3）；

所述纤维包括植物纤维和/或玻璃纤维；

所述高分子抗裂材料包括乙烯-醋酸乙烯共聚物；

所述粘结剂包括苯丙乳液。

2.根据权利要求1所述的酚醛泡沫复合板材，其特征在于，所述酚醛泡沫芯层的制备原料中，废旧酚醛泡沫、骨架材料、纤维、高分子抗裂材料、粘结剂和水的质量比为（25~55）：（9~14）：（0.5~2）：（3.5~6）：（3~5）：（10~20）。

3.根据权利要求1或2所述的酚醛泡沫复合板材，其特征在于，所述废旧酚醛泡沫在使用前进行预处理；所述预处理的方式为将废旧酚醛泡沫破碎后与表面活性剂混合，水洗至所得洗液的pH值为6~7，然后过滤和干燥。

4.根据权利要求1或2所述的酚醛泡沫复合板材，其特征在于，所述酚醛泡沫芯层的厚度为5~20mm。

5.根据权利要求1所述的酚醛泡沫复合板材，其特征在于，所述第一不饱和树脂层和第二不饱和树脂层中的不饱和树脂包括191^#树脂。

6.根据权利要求1所述的酚醛泡沫复合板材，其特征在于，所述第一中碱性玻纤网层和二中碱性玻纤网层的厚度独立地为20~150mm；

所述第一不饱和树脂层和第二不饱和树脂层的厚度独立地为0.5~1mm。

7.根据权利要求1、2、5或6所述的酚醛泡沫复合板材，其特征在于，所述酚醛泡沫复合板材的密度为90~140kg/m³。

8.权利要求1~7任一项所述酚醛泡沫复合板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将废旧酚醛泡沫、骨架材料、纤维、高分子抗裂材料、粘结剂和水混合，得到酚醛泡沫芯原料液；

在模具中依次放入中碱性玻纤网、所述酚醛泡沫芯原料液和中碱性玻纤网，进行冷压成型后脱模，得到板材半成品；

将所述板材半成品的上表面和下表面喷涂不饱和树脂，得到酚醛泡沫复合板材。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述冷压成型的温度为5~40℃，时间为45~50h，压力为150~250MPa。

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