一種改性三聚氰胺泡沫塑料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種改性三聚氰胺泡沫塑料及其制備方法，改性三聚氰胺泡沫塑料是由100份聚乙烯醇縮醛改性三聚氰胺樹脂、5～20份表面活性劑、10～20份發(fā)泡劑、8～20份固化劑經(jīng)混合攪拌后倒入模具中進(jìn)行預(yù)發(fā)泡而得。本發(fā)明降低了泡沫塑料的掉渣率、提高了泡沫塑料的柔韌性，并具有優(yōu)良地壓縮強(qiáng)度；同時(shí)復(fù)雜的交聯(lián)結(jié)構(gòu)使得泡沫塑料吸聲效果得到提高。
【專利說明】一種改性三聚氰胺泡沬塑料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高分子塑料【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種改性三聚氰胺泡沫塑料及其制備 方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003] 三聚氰胺泡沫塑料是近年來開發(fā)出的高附加值、高科技含量的三聚氰胺深加工產(chǎn) 品，于20世紀(jì)90年代開始工業(yè)化生產(chǎn)，在世界上工藝技術(shù)專利由德國巴斯夫（BASF)公司 獨(dú)家擁有。1996年，德國BASF公司首次在民用市場推出軟質(zhì)三聚氰胺泡沫塑料，引起世界 高分子行業(yè)的高度關(guān)注，隨后BASF公司先后建設(shè)了幾套工業(yè)化生產(chǎn)裝置，產(chǎn)能在50萬m3/a 左右，隨著需求量的逐年增加，BASF公司不斷擴(kuò)產(chǎn)并保持市場供需平衡，產(chǎn)品在全球長期處 于高價(jià)壟斷地位，近期在上海進(jìn)口的BASF公司生產(chǎn)的三聚氰胺泡沫塑料報(bào)價(jià)高達(dá)5000元 /m3〇
[0004] 三聚氰胺泡沫塑料具有輕質(zhì)、吸音、隔熱、阻燃、穩(wěn)定、低溫柔性好、透氣性好、耐磨 損能力強(qiáng)、適用溫區(qū)廣（正常工作溫度為一 180?200°C;短期可耐240°C高溫而不產(chǎn)生形 變）等優(yōu)點(diǎn)。由于三聚氰胺泡沫在燃燒時(shí)結(jié)焦而不產(chǎn)生流滴，產(chǎn)生的煙霧量比普通的塑料 材料低的多，毒性也小的多，是目前是我國公安部門推薦使用的新型高科技防火材料。但同 時(shí)三聚氰胺泡沫塑料也存在著業(yè)界熟知的缺點(diǎn)，如強(qiáng)度低、脆性大、柔韌性差、容易掉粉末 等。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種綜合性能優(yōu)良的改性三聚氰胺泡沫塑 料及其制備方法。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下： 一種改性三聚氰胺泡沫塑料，由下述組分按重量份制備而成： 聚乙烯醇縮醛改性三聚氰胺樹脂 100份 表面活性劑 5?20份 發(fā)泡劑 10?20份 固化劑 8?20份； 所述聚乙烯醇縮醛改性三聚氰胺樹脂是在100份三聚氰胺甲醛樹脂中添加6?20份 聚乙烯醇縮醛進(jìn)行縮合反應(yīng)制得。
[0007] 進(jìn)一步，所述的聚乙烯醇縮醛為聚乙烯醇縮甲醛或聚乙烯醇縮丁醛。
[0008] 所述表面活性劑為聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯或烷基酚聚氧乙烯醚中一種。
[0009] 較佳的，所述聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯選自聚氧乙烯失水山梨醇單月桂酸酯 (吐溫-20)、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯（吐溫-40)、聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯（吐 溫-80);所述烷基酚聚氧乙烯醚為辛基酚聚氧乙烯醚（0P-10)。
[0010] 所述發(fā)泡劑選自二氯甲烷、異戊烷、正戊烷、環(huán)戊烷、正丁烷、4,4'_二苯基甲烷二 異氰酸酯（MDI)中的一種。
[0011] 所述固化劑是由下列組份按重量百分?jǐn)?shù)混合而成： 氯化銨 15?40% 硼酸 5?25% 酚磺酸 40?60% 水 10?25% 本發(fā)明另一個(gè)技術(shù)方案是：一種制備上述的三聚氰胺泡沫塑料的方法，包括下列步驟： (1) 制備聚乙烯醇縮醛改性三聚氰胺樹脂 將甲醛溶液與三聚氰胺按摩爾比為1 :1?3進(jìn)行混合，然后向其內(nèi)加入氫氧化鈉 (NaOH)調(diào)節(jié)PH值為9?10,在85?98°C，反應(yīng)50?70min制取三聚氰胺甲醛樹脂；然后 稱取100份三聚氰胺甲醛樹脂并加入6?20份聚乙烯醇縮醛，并通入氮?dú)饫^續(xù)反應(yīng)20? 30min，最后用鹽酸中和其PH值為6. 8?7. 2,抽真空20?30min脫水得聚乙烯醇縮醛改性三 聚氰胺樹脂； (2) 制備固化劑 按配比稱取氯化銨、硼酸、酚磺酸與水進(jìn)行攪拌混合即得固化劑； (3) 制備改性三聚氰胺泡沫塑料 將100份（1)制備的聚乙烯醇縮醛改性三聚氰胺樹脂預(yù)熱到30?40°C，向其加入表面 活性劑5?20份、發(fā)泡劑10?20份，攪拌1?3min，再加入（2)制備的固化劑8?20份攪 拌均勻；然后將混合物迅速倒入模具中，并送入遠(yuǎn)紅外加熱爐中，調(diào)節(jié)溫度為60?80°C進(jìn)行 預(yù)發(fā)泡0. 5?lh，然后升溫到110?130°C高溫烘烤1?2h，即得到三聚氰胺泡沫塑料。
[0012] 進(jìn)一步，所述步驟（1)中甲醛溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%?40% ;所述NaOH溶液的質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為20%?40%。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果： 1、 本發(fā)明制得的改性三聚氰胺泡沫塑料使用了聚乙烯醇縮醛，由于聚乙烯醇縮醛的粘 結(jié)性能夠大幅度降低泡沫塑料的掉渣率； 2、 本發(fā)明中制得的改性三聚氰胺泡沫引入了聚乙烯醇縮醛柔性段，提高了泡沫塑料的 柔韌性； 3、 本發(fā)明中使用聚乙烯醇縮醛改性三聚氰胺泡沫，使得三聚氰胺分子鏈交聯(lián)更加復(fù) 雜，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更牢固，所以具有優(yōu)良地壓縮強(qiáng)度；同時(shí)復(fù)雜的交聯(lián)結(jié)構(gòu)使得泡沫塑料吸聲效 果得到提_。
[0014] 4、將本發(fā)明中制備的改性三聚氰胺泡沫塑料和市售的普通三聚氰胺泡沫塑料的 相關(guān)性能按照本行業(yè)的國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比，其壓縮強(qiáng)度提高了 2?3倍；沖擊強(qiáng)度也提高了 30%以上；掉渣率減小了 50%左右；吸聲系數(shù)提高了 80%以上。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)該理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā) 明，而不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。在實(shí)際應(yīng)用中技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明做出的不背離本 發(fā)明原則的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0016] 實(shí)施例1 (1) 制備聚乙烯醇縮醛改性三聚氰胺樹脂 按甲醛溶液與三聚氰胺摩爾比為1. 8,稱取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%的甲醛溶液26份與三聚氰 胺74份加入到三口燒瓶中，然后向三口燒瓶中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的NaOH溶液調(diào)節(jié)其PH 值為9左右，升溫到95°C，反應(yīng)50min;然后再向三口燒瓶中加入15份聚乙烯醇縮甲醛，并 通入氮?dú)饫^續(xù)反應(yīng)20min，最后用鹽酸中和其PH值為7. 0,抽真空25min 脫水得到聚乙 烯醇縮甲醛改性三聚氰胺樹脂； (2) 制備固化劑 稱取15%氯化銨、10%硼酸、60%酚磺酸和15%水進(jìn)行混合均勻，制得固化劑備用。
[0017] (3)制備改性三聚氰胺泡沫塑料 將聚乙烯醇縮醛改性三聚氰胺樹脂100份預(yù)熱到40°C，向其加入表面活性劑0P-10為 20份、發(fā)泡劑正戊烷10份，攪拌3min，再加入上述（2)制備的固化劑8份攪拌均勻，然后將 混合物迅速倒入模具中，將模具送入遠(yuǎn)紅外加熱爐中，調(diào)節(jié)溫度60°C進(jìn)行預(yù)發(fā)泡0.5h，然 后升溫到130°C高溫烘烤2h即得到三聚氰胺泡沫塑料，其性能見表1。
[0018] 實(shí)施例2 (1) 制備聚乙烯醇縮醛改性三聚氰胺樹脂 按甲醛溶液與三聚氰胺摩爾比為1，稱取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的甲醛溶液39. 2份與三聚氰 胺60. 8份加入到三口燒瓶中，然后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%的NaOH溶液調(diào)節(jié)PH值為10左右， 升溫到85°C，反應(yīng)時(shí)間70min反應(yīng)，然后加入20份聚乙烯醇縮丁醛，并通入氮?dú)饫^續(xù)反應(yīng) 30min，然后用鹽酸中和PH值為6. 8,抽真空30min 脫水得到聚乙烯醇縮丁醛改性三聚氰 胺樹脂； (2) 制備固化劑 稱取40%氯化銨、5%硼酸、40%酚磺酸、15%水混合均勻作為固化劑備用。
[0019] (3)制備改性三聚氰胺泡沫塑料 稱取聚乙烯醇縮醛改性三聚氰胺樹脂100份預(yù)熱到30°C，加入表面活性劑吐溫-80為 5份、發(fā)泡劑MDI為20份，攪拌lmin，再加入上述制備的固化劑20份攪拌均勻，迅速倒入模 具中，將模具送入遠(yuǎn)紅外加熱爐中，調(diào)節(jié)溫度80°C進(jìn)行預(yù)發(fā)泡lh，然后升溫到110°C高溫烘 烤lh即得到三聚氰胺泡沫塑料，其性能見表1。
[0020] 實(shí)施例3 (1) 制備聚乙烯醇縮醛改性三聚氰胺樹脂 選取甲醛溶液與三聚氰胺摩爾比為3時(shí)，稱取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37. 5%的甲醛溶液17. 7份 與三聚氰胺82. 3份加入到三口燒瓶中，然后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的NaOH溶液調(diào)節(jié)PH值為 9. 5,升溫到98°C，反應(yīng)時(shí)間60min反應(yīng)，然后加入6份聚乙烯醇縮丁醛，并通入氮?dú)饫^續(xù)反 應(yīng)25min，然后用鹽酸中和PH值為7. 2,抽真空20min脫水得到聚乙烯醇縮丁醛改性三聚氰 胺樹脂； (2) 制備固化劑 稱取30%氯化銨、25%硼酸、35%酚磺酸、10%水混合均勻作為固化劑備用。
[0021] (3)制備改性三聚氰胺泡沫塑料 稱取聚乙烯醇縮醛改性三聚氰胺樹脂100份預(yù)熱到35°C，加入表面活性劑吐溫-40 為10份、發(fā)泡劑二氯甲烷15份，攪拌2min，再加入上述制備的固化劑15份攪拌均勻，迅 速倒入模具中，將模具送入遠(yuǎn)紅外加熱爐中，調(diào)節(jié)溫度70°C進(jìn)行預(yù)發(fā)泡45min，然后升溫到 120°C高溫烘烤1. 5h即得到三聚氰胺泡沫塑料，其性能見表1。
[0022] 實(shí)施例4 (1) 制備聚乙烯醇縮醛改性三聚氰胺樹脂 選取甲醛溶液與三聚氰胺摩爾比為3時(shí)，稱取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37. 5%的甲醛溶液17. 7份與 三聚氰胺82. 3份加入到三口燒瓶中，然后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的NaOH溶液調(diào)節(jié)PH值為10 左右，升溫到98°C，反應(yīng)時(shí)間70min反應(yīng)，然后加入20份聚乙烯醇縮甲醛，并通入氮?dú)饫^續(xù) 反應(yīng)30min，然后用鹽酸中和PH值為7. 2,抽真空30min脫水得到聚乙烯醇縮甲醛改性三聚 氰胺樹脂； (2) 制備固化劑 稱取20%氯化銨、5%硼酸、50%酚磺酸、25%水混合均勻作為固化劑備用。
[0023] (3)制備改性三聚氰胺泡沫塑料 稱取聚乙烯醇縮醛改性三聚氰胺樹脂100份預(yù)熱到40°C，加入表面活性劑吐溫-20為 10份、發(fā)泡劑異戊烷10份，攪拌2min，再加入上述制備的固化劑15份攪拌均勻，迅速倒入 模具中，將模具送入遠(yuǎn)紅外加熱爐中，調(diào)節(jié)溫度60°C進(jìn)行預(yù)發(fā)泡0. 5h，然后升溫到120°C高 溫烘烤lh即得到三聚氰胺泡沫塑料，其性能見表1。
[0024] 實(shí)施例5 (1) 制備聚乙烯醇縮醛改性三聚氰胺樹脂 選取甲醛溶液與三聚氰胺摩爾比為2時(shí)，稱取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%的甲醛溶液24. 4份與 三聚氰胺75. 6份加入到三口燒瓶中，然后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的NaOH溶液調(diào)節(jié)PH值為9左 右，升溫到85°C，反應(yīng)時(shí)間50min反應(yīng)，然后加入10份聚乙烯醇縮甲醛，并通入氮?dú)饫^續(xù)反 應(yīng)30min，然后用鹽酸中和PH值為7. 0,抽真空20min脫水得到聚乙烯醇縮甲醛改性三聚氰 胺樹脂； (2) 制備固化劑 稱取15%氯化銨、15%硼酸、60%酚磺酸、10%水混合均勻作為固化劑備用。
[0025] (3)制備改性三聚氰胺泡沫塑料 稱取聚乙烯醇縮醛改性三聚氰胺樹脂100份預(yù)熱到35°C，加入表面活性劑0P-10為5 份、發(fā)泡劑正丁烷20份，攪拌2min，再加入上述制備的固化劑8份攪拌均勻，迅速倒入模具 中，將模具送入遠(yuǎn)紅外加熱爐中，調(diào)節(jié)溫度75°C進(jìn)行預(yù)發(fā)泡50min，然后升溫到120°C高溫 烘烤2h即得到三聚氰胺泡沫塑料，其性能見表1。
[0026] 上述實(shí)施例1-5所制得的三聚氰胺泡沫塑料經(jīng)成型后根據(jù)如下方法進(jìn)行相關(guān)性 能測試，具體數(shù)據(jù)見表1所示： 壓縮強(qiáng)度根據(jù)GB/T8812規(guī)定方法進(jìn)行； 沖擊強(qiáng)度根據(jù)GB/T1043規(guī)定方法進(jìn)行； 吸聲系數(shù)根據(jù)GBJ47規(guī)定方法進(jìn)行； 掉渣率沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，本發(fā)明中采用文獻(xiàn)中報(bào)道的方法進(jìn)行檢測：將3#砂紙(粒度 36目，約0. 5mm)固定，切取一塊底面積為3. 0X6. 5cm的泡沫塑料，在泡沫上加一個(gè)100g的 砝碼，用人力拉動(dòng)泡沫塑料50次，用泡沫塑料損失質(zhì)量/泡沫塑料總質(zhì)量即為掉渣率。
[0027]表1
【權(quán)利要求】
1. 一種改性三聚氰胺泡沫塑料，其特征在于：由下述組分按重量份制備而成： 聚乙烯醇縮醛改性三聚氰胺樹脂 100份 表面活性劑 5?20份 發(fā)泡劑 10?20份 固化劑 8?20份； 所述聚乙烯醇縮醛改性三聚氰胺樹脂是在100份三聚氰胺甲醛樹脂中添加6?20份 聚乙烯醇縮醛進(jìn)行縮合反應(yīng)制得。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性三聚氰胺泡沫塑料，其特征在于：所述的聚乙烯醇縮醛 為聚乙烯醇縮甲醛或聚乙烯醇縮丁醛。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性三聚氰胺泡沫塑料，其特征在于：所述表面活性劑為聚 氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯或烷基酚聚氧乙烯醚中一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的改性三聚氰胺泡沫塑料，其特征在于：所述聚氧乙烯失水山 梨醇脂肪酸酯選自聚氧乙烯失水山梨醇單月桂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、聚氧 乙烯脫水山梨醇單油酸酯；所述烷基酚聚氧乙烯醚為辛基酚聚氧乙烯醚。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性三聚氰胺泡沫塑料，其特征在于：所述發(fā)泡劑選自二氯 甲烷、異戊烷、正戊烷、環(huán)戊烷、正丁烷、4,4'_二苯基甲烷二異氰酸酯的一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性三聚氰胺泡沫塑料，其特征在于：所述固化劑是由下列 組份按重量百分?jǐn)?shù)混合而成： 氯化銨 15?40% 硼酸 5?25% 酚磺酸 40?60% 水 10?25% 。
7. -種制備如權(quán)利要求1所述的改性三聚氰胺泡沫塑料的方法，其特征在于：包括下 列步驟： (1) 制備聚乙烯醇縮醛改性三聚氰胺樹脂 將甲醛溶液與三聚氰胺按摩爾比為1 :1?3進(jìn)行混合，然后向其內(nèi)加入氫氧化鈉調(diào)節(jié) PH值為9?10,在85?98°C，反應(yīng)50?70min制取三聚氰胺甲醛樹脂；然后稱取100份三 聚氰胺甲醛樹脂再加入6?20份聚乙烯醇縮醛，并通入氮?dú)饫^續(xù)反應(yīng)20?30min，最后用 鹽酸中和其PH值為6. 8?7. 2,抽真空20?30min脫水得聚乙烯醇縮醛改性三聚氰胺樹脂； (2) 制備固化劑 按配比稱取氯化銨、硼酸、酚磺酸與水進(jìn)行攪拌混合即得固化劑； (3) 制備改性三聚氰胺泡沫塑料 將100份（1)制備的聚乙烯醇縮醛改性三聚氰胺樹脂預(yù)熱到30?40°C，向其加入表面 活性劑5?20份、發(fā)泡劑10?20份，攪拌1?3min，再加入（2)制備的固化劑8?20份 攪拌均勻；然后將混合物迅速倒入模具中，并送入遠(yuǎn)紅外加熱爐中，調(diào)節(jié)溫度為60?80°C 進(jìn)行預(yù)發(fā)泡〇. 5?lh，然后升溫到110?130°C高溫烘烤1?2h，即得到三聚氰胺泡沫塑 料。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于：所述步驟（1)中甲醛溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 37%?40% ;所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%?40%。
【文檔編號】C08K13/02GK104277416SQ201310278729
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月3日
【發(fā)明者】楊桂生, 儲衛(wèi)國 申請人:合肥杰事杰新材料股份有限公司