本征阻燃雙組分改性三聚氰胺甲醛泡沫及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于聚合物泡沫領(lǐng)域，具體涉及一種本征阻燃雙組分改性三聚氰胺甲醛泡 沫及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 三聚氰胺泡沫是以三聚氰胺樹脂為原料，與乳化劑、發(fā)泡劑、固化劑及其他助劑經(jīng) 特殊發(fā)泡工藝而制得，由于三聚氰胺自身具有阻燃性，只有在與明火接觸的情況下表面才 會燃燒，因此，三聚氰胺泡沫無需外加阻燃劑。由于三聚氰胺泡沫材料的成分含有氮元素， 一旦開始燃燒就會立即分解產(chǎn)生大量氮氣，延緩燃燒的速度，而且燃燒過程中產(chǎn)生的煙霧 也比一般泡沫塑料少得多。與現(xiàn)有市場上占有率較高的聚烯烴、聚氨酯、聚苯乙烯等一般泡 沫相比，三聚氰胺泡沫具有密度低，阻燃性、吸音性、熱穩(wěn)定性、隔熱保溫性好等優(yōu)點，是現(xiàn) 今最具發(fā)展?jié)摿Φ呐菽芰现弧Ｄ壳?，三聚氰胺泡沫已廣泛應(yīng)用于建筑、交通、電子信息、 宇航、日化等各領(lǐng)域，特別是在有阻燃、高溫、低頻噪音吸收要求的環(huán)境中得到了廣泛應(yīng)用。 在我國，三聚氰胺泡沫已經(jīng)成為廣州白云體育館、新疆烏魯木齊體育館、國家游泳中心等多 個體育場館的吸音衛(wèi)士。
[0003] 胺樹脂泡沫的固化，是通過亞甲基或二亞甲基醚鍵相互交聯(lián)實現(xiàn)的。因亞甲基 兩端連有位阻很大的三嗪環(huán)，并且多個亞甲基同三嗪環(huán)間相互交錯，所以固化后樹脂硬度 大，不易彎曲、伸展，幾乎沒有韌性。交聯(lián)密三聚氰度越大，脂固化后沖擊強度、彎曲強度越 低。為了使三聚氰胺樹脂的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，高應(yīng)用效果，內(nèi)外進(jìn)行了許多研究。專利 US3093600通過使用多元醇改善泡沫的彈性，但是效果并不明顯；專利CN101735555A公開 了包括聚乙烯醇（PVA)等物質(zhì)對三聚氰胺甲醛泡沫進(jìn)行改性，取得了一定的效果，但是其 制備工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，由于其工藝限制，接入的PVA重量含量在5-12%，接入柔性鏈 的量少必然導(dǎo)致其對性能的改善小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服上述三聚氰胺甲醛泡沫的缺點，本發(fā)明的首要目的在于提供一種具有本 征阻燃，韌性好，回彈性好，不易脆裂的改性三聚氰胺甲醛泡沫的制備方法。
[0005] 本發(fā)明的另一目的在于提供上述制備方法制備而成的改性三聚氰胺甲醛泡沫。
[0006] 本發(fā)明的再一目的在于提供上述改性三聚氰胺甲醛泡沫的應(yīng)用。
[0007] 本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0008] -種本征阻燃雙組分改性三聚氰胺甲醛泡沫的制備方法，包括如下步驟：
[0009] (1)取聚乙烯醇（PVA)于去離子水中，加熱攪拌溶解0. 5?1. 5小時，得到聚乙烯 醇溶液；去離子水的用量為聚乙烯醇質(zhì)量的3?7倍；
[0010] ⑵在三口燒瓶中加入三聚氰胺，再加入甲醛溶液，待溫度達(dá)到70?80°C時調(diào)節(jié) pH值至8?9,溫度升到85?90°C，反應(yīng)15?25分鐘后，加入步驟⑴制備的聚乙烯醇 溶液，然后往三口燒瓶中通入氣體，利用氣體的流動使溶解聚乙烯醇的水分隨氣體流出；繼 續(xù)保溫反應(yīng)30分鐘，即得三聚氰胺甲醛預(yù)聚體；三聚氰胺與甲醛溶液中甲醛的摩爾比為 1: (3 ?4)。
[0011] (3)取10?20g三聚氰胺甲醛預(yù)聚體倒入模具中，加入0· 4?I. 2g乳化劑，攪拌均 勻后加入3?6ml發(fā)泡劑和0. 4?2. Oml固化劑，滴加入0. 6?I. 2g硅烷偶聯(lián)劑KH-550， 攪拌至出現(xiàn)白色泡沫，放入烘箱中70?120°C發(fā)泡固化，得到本征阻燃雙組分改性三聚氰 胺甲醛泡沫。
[0012] 步驟（1)所述聚乙烯醇的重量為步驟（2)所述三聚氰胺甲醛預(yù)聚體重量的20? 60%。
[0013] 步驟（2)所述甲醛溶液的質(zhì)量百分比濃度為37%。
[0014] 步驟（3)所述乳化劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉和烷基酚聚氧乙烯醚 (0P-10)中的一種。
[0015] 步驟（3)所述固化劑為甲酸、乙酸、硫酸、磷酸、對甲苯磺酸、己二酸、草酸和鹽酸 中的一種。
[0016] 步驟（3)所述發(fā)泡劑為正戊烷、正己烷、環(huán)己烷、環(huán)戊烷、石油醚、二氯乙烷、二氯 三氟乙烷（HCFC-123)和一氯二氟乙烷中的一種。
[0017] 本發(fā)明將PVA溶解于去離子水中，然后加入到三聚氰胺甲醛預(yù)聚體中反應(yīng)，使PVA 的柔性鏈段接入三聚氰胺甲酯聚合物中，在發(fā)泡前加入含有活性基團(tuán)和粘結(jié)性的KH550,進(jìn) 一步接入柔性鏈段和提高粘結(jié)性，從而達(dá)到改善泡沫脆性的效果。
[0018] 一種根據(jù)上述制備方法制備得到的本征阻燃雙組分改性三聚氰胺甲醛泡沫。
[0019] 上述本征阻燃改性三聚氰胺甲醛泡沫可應(yīng)用于保溫材料、吸聲材料或絕熱材料領(lǐng) 域。
[0020] 聚乙烯醇為含有大量活性基團(tuán)的柔性高分鏈。而硅烷偶聯(lián)劑KH550 -方面含有活 性氨基，活性氨基可以與醛基反應(yīng)，接入柔性鏈；另一方面，硅烷偶聯(lián)劑可用作高分子材料 粘結(jié)劑，硅烷偶聯(lián)劑作為增粘劑的作用原理在于它本身有兩種基團(tuán)，一種基團(tuán)可以和被粘 的骨架材料結(jié)合，而另一種基團(tuán)則可以與高分子材料或粘接劑結(jié)合，從而在粘接界面形成 強力較高的化學(xué)鍵，大大改善了粘接強度。本發(fā)明從硅烷偶聯(lián)劑和聚乙烯醇的分子鏈出發(fā)， 利用聚乙烯醇和硅烷偶聯(lián)劑的優(yōu)點，兩組份并用，用于改善三聚氰胺甲醛泡沫韌性差、壓縮 回彈性差、極其容易脆裂等缺陷。
[0021] 本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點及有益效果：
[0022] 本發(fā)明提供的三聚氰胺甲醛泡沫制備方法可操作性強，工藝簡單。制備的三聚氰 胺甲醛泡沫柔韌性和回彈性好，有效地改善了三聚氰胺甲醛泡沫的的脆性大，極易碎裂的 問題。此外，本發(fā)明制備的三聚氰胺甲醛泡沫具有本征阻燃性，其氧指數(shù)均高于34% (氧指 數(shù)在26%以上時在平常的空氣中不能燃燒，可以認(rèn)為是難燃的）。
【具體實施方式】
[0023] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0024] 對比實施例：
[0025] 在配有攪拌器、溫度計、冷凝管的250ml三口燒瓶中加入10. Og的三聚氰胺，加入 17.8ml 37% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）甲醛溶液；升高溫度達(dá)到70°C時調(diào)節(jié)pH值至8?9,溫度升到 85°C，繼續(xù)保溫反應(yīng)30分鐘，即得三聚氰胺甲醛預(yù)聚體；取10三聚氰胺甲醛預(yù)聚體倒入模 具中，加入0.4g烷基酚聚氧乙烯醚（OP-IO)，攪拌均勻后加入6. Oml正戊烷發(fā)和0.4ml甲 酸，攪拌至出現(xiàn)白色泡沫，放入70°C烘箱中發(fā)泡固化，得到產(chǎn)物。
[0026] 實施例1 :
[0027] 取6. 9g的PVA溶解于40. Og去離子水中，加熱攪拌溶解0. 5小時，得到PVA溶液； 在配有攪拌器、溫度計、冷凝管的250ml三口燒瓶中加入10. Og的三聚氰胺，加入17.8ml 37%甲醛溶液；升高溫度達(dá)到70°C時調(diào)節(jié)pH值至8?9,溫度升到80°C，反應(yīng)15分鐘后， 加入溶解的PVA溶液，然后往三口燒瓶中通入氣體，利用氣體的流動使溶解PVA的水分隨氣 體流出。繼續(xù)保溫反應(yīng)30分鐘，即得三聚氰胺甲醛預(yù)聚體；取10三聚氰胺甲醛預(yù)聚體倒入 模具中，加入〇. 4g烷基酚聚氧乙烯醚（0P-10)，攪拌均勻后加入3. Oml正戊烷發(fā)和0. 6ml鹽 酸，滴加〇. 6g KH550,攪拌至出現(xiàn)白色泡沫，放入70°C烘箱中發(fā)泡固化，得到本征阻燃雙組 分改性三聚氰胺甲醛泡沫。
[0028] 實施例2 :
[0029] 取8. 6g的PVA溶解于40. Og去離子水中，加熱攪拌溶解1小時，得到PVA溶液；在 配有攪拌器、溫度計、冷凝管的250ml三口燒瓶中加入10. Og的三聚氰胺，加入17.8ml 37% 甲醛溶液；升高溫度達(dá)到70°C時調(diào)節(jié)pH值至8?9,溫度升到85°C，反應(yīng)25分鐘后，加入 溶解的PVA溶液，然后往三口燒瓶中通入氣體，利用氣體的流動使溶解PVA的水分隨氣體流 出；繼續(xù)保溫反應(yīng)30分鐘，即得