“保温材料之王”了解一下!酚醛泡沫

酚醛泡沫(PF)是由酚醛树脂加入表面活性剂、发泡剂、固化剂等多种加工助剂,经搅拌、发泡、熟化而成的泡沫塑料。


“保温材料之王”了解一下!酚醛泡沫


“保温材料之王”了解一下!酚醛泡沫


因其具有良好的保温效果而被称为“保温之王”,与聚苯乙烯泡沫,聚氯乙烯泡沫,聚氨酯泡沫相比较, 酚醛泡沫塑料又具有轻质、难燃、自熄、低烟、耐火焰、遇火无滴落物、不产生有毒气体等优点,因此在发达国家的研究开发相当活跃。


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尽管如此,酚醛泡沫存在的缺陷也是不容忽视的,其韧性不足、不耐弯曲、易粉化和易掉渣等缺点均有待进一步改善。

所以,目前对酚醛泡沫的研究主要集中在对酚醛泡沫的增韧与阻燃的改性。

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1.橡胶改性酚醛泡沫

  橡胶增韧酚醛是最常见的增韧体系,属物理共混改性,橡胶的加入量一般控制在6%-15%。通过丁腈橡胶与酚醛树脂共聚反应,发现当丁腈橡胶用量仅为2%时,就可以使酚醛树脂的冲击强度提高100%,当进一步增加丁腈橡胶用量时, 冲击强度进一步增加。含有活性端基的热塑性弹性体对于改善酚醛树脂的力学性能更加有效。

2.聚砜改性酚醛泡沫

聚砜是分子主链中含有烃基-SO2-烃基链节的热塑性树脂,力学性能优异,刚性大,耐磨、高强度,即使在高温下也保持优良的机械性能,因此被称为万用高效工程塑料。研究发现用8%的聚砜改性酚醛树脂玻纤增强模塑料具有优良的力学性能和电学性能, 耐老化性能也有了一定的提高。西北工业大学研制的聚砜改性酚醛树脂玻纤增强模塑料具有优良的力学性能已成功用于宇航上。

3.环氧树脂改性酚醛泡沫

环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征,环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。环氧树脂中的活泼的环氧基及羟基可与酚醛树脂酚核上的酚羟基和羟甲基发生反应,形成复杂交联的体型结构。因在酚醛树脂上接上了环氧树脂, 增长了链段,降低了固化产物的交联密度,使分子的柔韧性增加。

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4.腰果壳油改性酚醛泡沫

 腰果壳油主要在腰果中提取,其主要成分就是腰果酚,腰果壳油改性酚醛树脂,对改性泡沫进行机械强度及力学性能测试发现改性泡沫的压缩强度随着腰果油含量的增加而增大。与纯酚醛泡沫相比,改性的酚醛泡沫中网络空隙较小,因而受温度的热胀冷缩影响较小。利用腰果酚预聚体和三聚氰胺对酚醛树脂进行改性,改性后树脂的脆性明显减小,韧性、强度显著增加。

5聚氨酯预聚体增韧酚醛泡沫

聚氨酯预聚体广泛地应用于聚氨酯胶粘剂,与废旧轮胎橡胶粒子混合,浇制用于幼儿园等公共场合的弹性垫,是聚氨酯预聚体用作橡胶颗粒粘合剂的一个典型例子。聚氨酯改性酚醛泡沫与传统酚醛泡沫发泡工艺相似,只是在发泡组分中多了一个预聚物组分。预聚物的作用是在酚醛刚性分子结构中引入了柔韧性极好的氨基甲酸酯链段,这种柔性链段的引入, 从根本上改变了酚醛树脂交联的刚性分子结构,从而提高了泡沫制品的韧性, 降低了脆性, 改善了掉渣问题

6柔性环氧树脂增韧酚醛泡沫

利用柔性环氧树脂,采用化学、物理双改性方法对酚醛泡沫进行增韧,制备的酚醛泡沫板(200 mm×200mm×4 mm),其挠度由未增韧前的8.2 mm提高到30 mm以上,改性后的酚醛泡沫具有较好的增韧效果。

注:挠度,弯曲变形时横截面形心沿与轴线垂直方向的线位移称为挠度。简言之就是受弯构件在荷载作用下的最大的竖向变形,可作为材料韧性高低的指标。

7.碳纳米管改性酚醛泡沫

碳纳米管具有优异的力学性能和独特的电学性能,并且有较高的热导率,只要在复合材料中掺杂微量的碳纳米管 ,该复合材料的热导率将会可能得到很大的改善。若将这种碳纳米管改性的酚醛树脂制成耐高温的复合材料,在高温下可将产生的热量通过碳纳米管导出,从而降低树脂的温度。

碳纳米管是目前可制备出的具有最高比强度的材料。抗拉强度是钢的100倍。弹性模量金刚石的弹性模量相当,约为钢的5倍。将其作用在相当于水下10000米深的压强下,碳纳米管被压扁。撤去压力后,碳纳米管像弹簧一样立即恢复了形状,表现出良好的韧性。


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8. 硼改性酚醛泡沫

硼元素以结合键形式存在于酚醛树脂中,B—O键键高使其具有很高的耐热性,同时B—O键的引入形成了三相交联树脂,支化度高,因而高温烧蚀时本体粘度大,又能生成坚硬高熔点的碳化硼,所以瞬时耐温好,以此制备的酚醛泡沫强度与耐热性都得到相应提高。


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9.双马来酰亚胺改性酚醛泡沫

双马来酰亚胺(BMI)具有优异的耐热性能,阻燃性,被广泛应用于航空、航天、机械、电子等工业领域中。在PF中引入BMI时使改性树脂的热分解温度显著提高,用BMI改性烯丙基醚化PF改性后的PF既具有BMI良好的耐热性和加工性又兼有PF的高软化点和低价格等特点,并且其最高热分解温度达469℃。


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10.有机硅改性酚醛泡沫

有机硅树脂在形成立体网络结构时,形成具有类似无机硅酸盐的硅—氧键。硅—氧键的键能比碳—碳键的键能大得多, 因此破坏硅—氧键就需要较多的能量,即能耐较高的温度。研究发现有机硅改性酚醛树脂的热稳定性明显提高,改性后的酚醛树脂在氮气中820℃的烧蚀成碳率可超过70%。


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11.蒙脱土改性酚醛泡沫

蒙脱土主要成分蒙脱石,为层状硅酸盐晶体,采用原位聚合的方法将酸化的蒙脱土与酚醛树脂进行复合,制成剥离型酚醛树脂/蒙脱土纳米复合材料和其泡沫体。对复合材料泡沫体的性能进行了测试,结果表明:用剥离型酚醛树脂/蒙脱土纳米复合材料,制成的泡沫中的蒙脱土片层发生了取向化,形成了一种蒙脱土片层包裹气泡的结构,因此加固了气泡壁,提高了泡沫的压缩强度,降低了泡沫的掉渣程度。另外,由于蒙脱土片层的纳米效应,酚醛树脂/蒙脱土纳米复合材料的热稳定性也得到了提高。


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酚醛泡沫的应用

管道和罐体保温

酚醛泡沫在海外,尤其在欧洲、美国等地,越来越多地用于管道、化工容器及油罐的隔热保温,以取代聚氨酯泡沫塑料。酚醛泡沫之所以成为适用于各种管道保温的理想材料,除了其优良的防火性能外,它还具有高效的热绝缘性和极低的吸湿性。化工厂的大量管道,设备,需要保温和保冷,酚醛泡沫塑料是绝好的材料。施工中既可以将酚醛泡沫灌注成预制件再包覆在管线上,也可以直接灌注在管道进行发泡成型。


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建筑业:

酚醛泡沫防火性能优异、安全、轻质,在建筑业中应用前景十分诱人。如用于屋顶保温层、天花板、办公室隔板及隔音屏风。经玻璃纤维增强的酚醛泡沫可用做地板材料。隔热用酚醛泡沫塑料与钢、铝复合做成夹心板材,不但具有优异的隔热性能,而且保留了金属材料所特有的强度。在我国,酚醛泡沫已经在“水立方”、北京地铁等高档公共建筑施工中得到运用。

彩钢复合板:

酚醛彩钢夹芯板可以广泛用于大型工业厂房,仓库,体育馆,超市,医院,冷库,活动房,建筑物加层,洁净车间以及需保温隔热防火的场所。夹芯板外形美观,色泽艳丽,整体效果好,它集承重,保温,防火,防水于一体,且无需二次装修,安装快捷方便,施工周期短,综合效益好,是一种用途广泛,极具潜力的高效环保建材.


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