酚醛泡沫聚氨酯泡沫的制备改性及其在吸波材料中应用

聚氨酯的合成、改性及其应用作者：薛婷来源：《商情》2016年第26期【摘要】聚氨酯（PU）树脂是由异氰酸酯与多元醇反应制成的一种具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的聚合物。

本文研究了聚氨酯的合成方法，改性方法，论述了其在生产生活中的重要地位及广泛应用。

【关键词】聚氨酯聚合物合成改性应用聚氨酯（PU）树脂是由异氰酸酯与多元醇反应制成的一种具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的聚合物。

聚氨酯是一种高分子材料，其主要特征是分子链中含有多个重复的“氨基甲酸酯”基团，既有橡胶的弹性，又有塑料的强度和优异的加工性能，因其具有橡胶和塑料的双重优点，可以认为是橡胶和塑料优异性能的结合体。

聚氨酯材料性能优异，用途广泛，制品种类多，其中尤以聚氨酯泡沫塑料的用途最为广泛。

一、聚氨酯的工业合成方法水性聚氨酯的合成过程主要为：①由低聚物多元醇、扩链剂、二异氰酸酯形成中高相对分子质量的PU预聚体；②中和后预聚体在水中乳化，形成分散液。

各种方法在于扩链过程的不同。

1.外乳化法。

该方法是使用最早的制备水性聚氨酯的方法，它是1953年美国DuPont公司W. Yandott发明的，其制备工艺是在有机溶剂中，用两官能团的多元醇与过量的二异氰酸酯反应合成了带有NCO封端的预聚体，再加入适当的乳化剂，经强剪切力作用分散于水介质中并用二元胺进行扩链，但因该方法存在乳化剂用量大，反应时间长以及乳液颗粒粗而导致储存性差，胶层物理机械性能不佳等缺点，目前生产基本不用该方法。

2.自乳化法。

自乳化法通常是在聚氨酯结构中引入部分亲水基，使自身分散形成乳液。

根据亲水基团的类型用该法制得的水性PU可分为阴离子型、阳离子型、两性型和非离子型4种，其中以阴离子型占主导地位。

其制备方法主要分为丙酮法、预聚物混和法、热熔法、酮亚胺/ 酮连氮法，其共同特点是首先制备相对分子质量适中、端基为NCO或封闭NCOPU预聚体，区别主要在扩链过程中。

目前工业生产主要采用丙酮法和预聚物混和法。

聚氨酯材料的制备与改性研究聚氨酯是一种重要的高分子材料，广泛应用于建筑、汽车、航空、家具等领域。

其优异的力学性能、化学性能和物理性能，使得它成为一种理想的选择。

聚氨酯材料的制备和改性研究也成为了材料科学领域的一大热点。

一、聚氨酯材料的制备方法聚氨酯材料的制备方法分为两种：一种是采用聚酯型原料，以异氰酸酯为交联试剂，制备出聚氨酯预聚物，再使用增塑剂等添加剂形成具有所需要性能的材料。

另一种是聚醚型原料，首先聚醚醇与异氰酸酯反应制得预聚物，然后再加入交联试剂和添加剂，形成材料。

但无论采用哪种方法，其基本反应都是异氰酸酯和羟基化合物反应形成尿素键、肽键等，形成交联结构，这种反应称为聚氨酯化。

制备出的聚氨酯材料可以通过改变原料的组成、反应条件等途径，调节材料的物理性能和力学性能。

例如，改变交联试剂的种类和比例可以调节材料的硬度和强度；添加增塑剂可以提高聚氨酯材料的韧性和延展性。

二、聚氨酯材料的改性研究1.增强材料的加入将纤维、微球等增强材料加入聚氨酯基体中，可以显著提高材料的力学性能。

纤维增强聚氨酯材料具有优异的强度和刚性，例如玻璃纤维增强聚氨酯材料广泛应用于汽车、飞机等领域。

微球增强聚氨酯材料具有很好的吸能性能，例如聚氨酯泡沫材料广泛应用于工程防震、隔音、保温等领域。

2.添加功能性材料添加具有特殊功能的材料，可以赋予聚氨酯材料新的性能。

例如，添加导电粉末、导热粉末等，可以提高聚氨酯材料的导电性、导热性；添加发光粉末，可以让聚氨酯材料呈现出独特的发光效果。

3.表面改性通过表面改性，可以改善聚氨酯材料的表面性能。

例如，使用等离子体处理或化学改性，可以让聚氨酯材料表面变得更加亲水、耐磨、耐腐蚀；采用UV光固化等方法，可以让聚氨酯材料表面具有防紫外线、抗黄变等特性。

三、聚氨酯材料的应用前景随着经济的快速发展和科技的不断进步，对于功能性和性能要求更高的材料需求日益增长。

聚氨酯材料作为一种多功能、高性能、可调节性强的材料，在未来的应用中将有更广泛的应用前景。

酚醛泡沫材料改性研究进展摘要：近年来，酚醛泡沫作为一种新型难燃、防火、低烟保温材料倍受关注。

酚醛泡沫具有脆性大、易粉化的缺点，同时在发泡过程中加入一些易燃物质,直接影响其阻燃性。

本文介绍了酚醛泡沫的几种常用增韧改性方法和增韧改性剂以及提高酚醛泡沫材料阻燃性的常用阻燃剂。

关键词：酚醛泡沫，阻燃，韧性，保温引言酚醛泡沫塑料是一种新型难燃、防火、低烟保温材料，它是由酚醛树脂加入发泡剂、固化剂、表面活性剂及其它助剂制成的闭孔硬质泡沫塑料。

其难燃程度是目前广泛使用的聚苯乙烯(PS)、挤塑板（XPS）、聚氨酯(PU)等泡沫所远远不及的。

近年来，随着建筑外墙外保温火灾事故频发，一些科研院校和企业单位纷纷投入酚醛泡沫这种高效保温防火材料的研究中。

但其研究重点多集中于增韧改性研究和阻燃性研究。

酚醛泡沫脆性较大、易粉化的缺点限制了它的应用。

开展对酚醛泡沫保温材料的增韧改性研究具有极其重大的意义，受到人们的广泛重视。

采用化学改性的方法提高酚醛泡沫的韧性是一种常见方法。

戊二醛，液体天然橡胶，聚丙烯酸正丁醋，烷基酚，聚氨酯，端氨基聚醚等常用于酚醛泡沫的改性[1,2]，尽管这些改性剂能在一定程度上提高泡沫基体的韧性，但却牺牲了力学强度和耐火性以及热稳定性。

另外一种提高酚醛泡沫韧性的方法是在基体中引入惰性填料。

随着纳米技术的不断发展,填加纳米颗粒成为一种行之有效的改性方法。

纳米颗粒具有尺寸小、比表面积大的特点，与聚合物材料复合能改善材料的综合性能[3-6]。

纳米SiO2、炭黑、木粉，滑石粉等无机填料常用于作为增强体，制备出的改性酚醛泡沫表现出较高的强度和韧性，但往往导致了酚醛泡沫更高的密度[7,8]。

纤维材料用于酚醛泡沫材料的改性多集中于密度较小的芳纶纤维。

Hong bin Shen,Steve Nutt[9] 首次报道了短纤维增强酚醛泡沫的机械性能。

与传统的酚醛泡沫比较，芳纶纤维改性的酚醛泡沫呈现了较低的脆性，较高的抗裂性，更好的各相异性的性能。

专利名称：酚醛树脂改性硬质聚氨酯泡沫及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：孙志武,刘涛,钟东南,陈志强,王世昌,刘尚玉
申请号：CN201410717216.X
申请日：20141203
公开号：CN104448189A
公开日：
20150325
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种酚醛树脂改性硬质聚氨酯泡沫及其制备方法，包括：（1）酚醛树脂的合成：将苯酚、甲醛溶液加入到反应器中进行搅拌，接着在加入碱性催化剂的同时进行升温，反应温度为80～95℃，使反应进行，反应结束后冷却反应液，加酸液调节体系pH值6～7，脱水即得酚醛树脂；（2）制备硬质聚氨酯泡沫材料：包括以下物质反应，A）异氰酸酯；B）上述酚醛树脂；C）多元醇；D）泡沫稳定剂；E）催化剂；F）阻燃剂；G）发泡剂；本发明在聚氨酯泡沫中引入酚醛树脂，通过酚醛树脂与异氰酸酯的化学反应生成一种阻燃结构，与常规聚氨酯泡沫相比，该泡沫阻燃性明显提高，烟密度降低，并且稳定性较好。

申请人：山东海冠化工科技有限公司
地址：277500 山东省枣庄市滕州市木石镇科技化工园区
国籍：CN
代理机构：济南泉城专利商标事务所
代理人：张世静
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一种发泡型聚氨酯吸波材料及其制备方法一、引言发泡型聚氨酯吸波材料是一种具有优异吸波性能的材料，广泛应用于电磁波吸收、电磁屏蔽和隔音降噪等领域。

本文将介绍发泡型聚氨酯吸波材料的制备方法及其在吸波性能方面的应用。

二、发泡型聚氨酯吸波材料的制备方法发泡型聚氨酯吸波材料的制备主要包括材料配方设计、发泡剂选择、发泡工艺控制等步骤。

1. 材料配方设计：发泡型聚氨酯吸波材料的配方设计是制备过程中的关键步骤。

一般采用聚醚型聚氨酯树脂作为基体材料，添加适量的填料和添加剂，以调节材料的物理性能和吸波性能。

2. 发泡剂选择：在制备过程中，发泡剂的选择也是至关重要的。

常用的发泡剂有物理发泡剂和化学发泡剂两种。

物理发泡剂主要是通过气体的物理膨胀实现材料的发泡，而化学发泡剂则是通过发泡剂在反应过程中产生气体以实现发泡。

3. 发泡工艺控制：发泡工艺控制是保证发泡型聚氨酯吸波材料质量的关键。

通过控制发泡温度、发泡时间和发泡压力等参数，可以调节材料的密度和孔隙结构，从而影响材料的吸波性能。

三、发泡型聚氨酯吸波材料的吸波性能发泡型聚氨酯吸波材料具有广泛的吸波频率范围和较高的吸波性能。

其吸波机理主要是通过材料内部的多孔结构和材料本身的吸波特性实现的。

1. 多孔结构吸波：发泡型聚氨酯吸波材料的多孔结构可以使电磁波在材料内部发生多次反射和散射，从而达到吸收电磁波能量的目的。

材料的密度和孔隙结构对吸波性能有重要影响，一般情况下，材料的密度越低、孔隙结构越复杂，吸波性能越好。

2. 材料本身的吸波特性：发泡型聚氨酯材料中添加的填料和添加剂可以调节材料的吸波特性。

常用的填料有金属粉末、碳纤维和陶瓷颗粒等，可以增强材料对特定频率电磁波的吸波能力。

添加剂可以改变材料的介电性能和磁性能，从而调节材料的吸波性能。

四、发泡型聚氨酯吸波材料的应用发泡型聚氨酯吸波材料具有广泛的应用前景，在电磁波吸收、电磁屏蔽和隔音降噪等领域有着重要的应用。

1. 电磁波吸收：发泡型聚氨酯吸波材料可以用于电磁波吸收材料的制备。

CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2016年第35卷第4期·1144·化工进展聚氨酯预聚体增韧改性酚醛泡沫塑料吴崇珍1，高书亚2，张丽2（1河南教育学院化学系，河南郑州 450046；2郑州大学材料科学与工程学院，河南郑州 450052）摘要：采用异氰酸酯封端且不含游离异氰酸酯单体的聚氨酯预聚体作为酚醛泡沫的增韧改性剂，并在后期混合发泡工艺中减少酸性固化剂的用量，制备了不粉化、韧性高的改性酚醛泡沫体，并考察了异氰酸酯基含量对酚醛泡沫体的表观密度、压缩强度、吸水率、阻燃性和导热性能等的影响。

结果表明：随着聚氨酯预聚体用量以及异氰酸酯基含量的增加，改性酚醛泡沫体的表观密度、压缩强度增大；当异氰酸酯基含量为8.6%时，抗粉化程度最好；随着聚氨酯预聚体用量的增加，吸水率和热导率变化不大，当聚氨酯用量不超过6%时，临界氧指数仍大于40。

关键词：酚醛泡沫；聚氨酯预聚体；抗粉化；导热性中图分类号：TB 332 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2016）04–1144–05DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.04.028Phenolic foam modified with polyurethane prepolymerWU Chongzhen1，GAO Shuya2，ZHANG Li2（1Department of Chemistry，Henan Institute of Education，Zhengzhou 450046，Henan，China; 2 School of Material Science and Engineering，Zhengzhou University，Zhengzhou 450052，Henan，China）Abstract：The toughening phenolic foam with low pulverization was prepared by adding polyurethane prepolymer which is terminated with isocyanate and without free isocyanate monomer，and by reducing the consumption of acidic curing agent in the foaming process. The effect of isocyanate content on the apparent density，compressive strength，water intake，flame retardant and heat conductivity of phenolic foam were also discussed. The results showed that the apparent density and compressive strength of the modified phenolic foam tended to increase with the content of polyurethane prepolymer and corresponding isocyanate group. Meanwhile，the resistance to pulverization is the best when the isocyanate content is 8.6%. However，the water absorption and heat conductivity of the modified polyurethane foam changed little with the increase of polyurethane prepolymer. The critical oxygen index was still more than 40 when the content of polyurethane was less than 6%.Key words：phenolic foam；polyurethane prepolymer；resistance to pulverization；heat conduction酚醛泡沫塑料是一种物美价廉的轻质绝热材料，其耐热性能和防火性能大大优于聚氨酯与聚苯乙烯等泡沫塑料，特别适用于易发生火灾的化工、石油、建筑等领域的隔热保温材料。

聚氨酯泡沫制备的工艺和应用聚氨酯泡沫是一种重要的高分子材料，常用于绝缘、填充、粘合、隔热等领域。

其制备工艺和应用也成为了近几十年来科研工作者关注的重点。

本文将着重介绍聚氨酯泡沫的制备工艺和应用。

一、聚氨酯泡沫的制备工艺聚氨酯泡沫的制备工艺可以分为两个主要步骤：原料的配制和聚合反应。

原料的配制一般包括三个部分：聚醇、聚异氰酸酯和气体发生剂。

聚醇一般以聚醚、聚酯、聚醇酸等为主，聚异氰酸酯则以TDI（2，4，6-三甲基-1，5-二异氰酸酯）和MDI（4,4-二苯甲烷二异氰酸酯）为主。

气体发生剂则常用水和氟利昂等。

这些原料经混合后通过喷淋等方式进行反应即可得到聚氨酯泡沫。

聚合反应是聚氨酯泡沫制备的关键步骤，其分为开放式和闭合式两种方式。

开放式反应一般是在环境条件下进行，聚氨酯泡沫在此过程中能够自由发展，不受限制。

闭合式反应一般是在密闭的容器内进行，其反应过程中产生的气体随即发生膨胀，泡沫发展受限制。

尽管聚合反应方式不同，但是聚氨酯泡沫的质量和性能却受到原料的配制、混合过程、聚合过程、发生剂的含量等多种因素的制约。

因此，在聚氨酯泡沫制备过程中，需要对原料及其过程进行精细化控制，以提高聚氨酯泡沫的性能和质量。

二、聚氨酯泡沫的应用由于聚氨酯泡沫本身具有优异的物化性能，因此被广泛应用于农业、建筑、电力、家电等多个领域。

其中，以下是其主要的应用：（1）绝缘领域：由于聚氨酯泡沫具有的优异的隔热、绝缘、保温性能，因此广泛应用于低温工程、石油化工、冶金、建筑、家电等领域，以提高设备性能和降低能耗。

（2）建筑领域：聚氨酯泡沫给建筑带来了很大的改变，它能够有效地提高房屋的节能性能。

聚氨酯泡沫被用于制造建筑板材、保温材料、焊接构造物、夹层板等。

此外，聚氨酯泡沫还可以用于隔音和吸音，并且具有耐用性和良好的抗震性。

（3）家电领域：聚氨酯泡沫是电器的为难绝缘材料，它可以应用于冷冻淋浴喷头、空调、冰箱等。

由于聚氨酯泡沫的绝缘性能好，因此可以有效地控制制氧气流量，延长电器使用年限。