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传统的无机保温材料由于导热系数高,保温节能效果差,而目前广泛使用的聚氨酯泡沫材料又由于易燃,因此两者都不符合现代建筑阻燃保温节能的要求。而酚醛泡沫用作外墙保温材料,具有极好的防火性能,较低的导热系数、发烟率低、尺寸稳定性好等优点,但酚醛泡沫易掉渣、脆性大成为了酚醛泡沫进一步推广使用的最大障碍。如何提高酚醛泡沫的韧性,已成为人们关注的焦点。
针对酚醛泡沫容易掉渣这一问题,本论文从酚醛泡沫掉渣的根本原因——交联密度太大出发,在酚醛树脂合成中引入一部分邻对甲酚代替苯酚,降低热固性酚醛树脂的固化交联密度,从而得到了韧性较好的酚醛泡沫。
本论文主要利用多聚甲醛、部分邻甲酚对甲酚和苯酚合成酚醛树脂,制备出适合发泡的酚醛树脂,系统研究了邻甲酚、对甲酚/酚醛树脂合成反应和发泡工艺。树脂合成实验中,探讨了邻甲酚/对甲酚的用量对树脂的粘度、固含量、树脂中游离甲醛、树脂凝胶时间、羟甲基指数、分子量分布以及树脂热分解、碳化温度的影响。同时也研究了加碱方式对树脂合成的影响,最终确定了适宜的合成工艺条件。在发泡实验中,主要探讨了邻对甲酚用量对泡沫体性能的影响,并简要的研究了乳化剂、发泡剂、固化剂种类及用量以及助剂对树脂固化及泡沫体性能的影响。
结果表明,加入邻对甲酚,会使树脂的粘度、固含量降低,但树脂中的游离甲醛含量维持在0.3%~0.4%之间,树脂的凝胶时间也逐渐变长,邻对甲酚用量为10%左右时得到的酚醛树脂羟甲基指数最高,树脂的分子量分布最窄,树脂的耐热性也增强。邻对甲酚在该用量下,所制备的泡沫体积吸水率、泡沫的掉渣率也最低,但泡沫体的抗拉强度在邻对甲酚用量为15%时最大。树脂合成中催化剂分批加入有利于生产中控制反应热。综合考虑以上所有因素,邻对甲酚适宜加入量为10%,乳化剂用量为4%,发泡剂用量为5%,乙二醇用量为3%,室温下树脂粘度为5000mpa.s时,所制备的泡沫具有最好的综合性能。