酚醛泡沫及其复合材料的研究与应用进展
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安全、经济、绿色的新型建筑材料——酚醛泡沫塑料的应用现状及市场前景1、概述酚醛泡沫(Phenolic Foams)是一种性能优越的防火、隔热、隔音、轻质节能产品,其导热系数低,密度最低仅为30~40 kg/m3,泡沫的难燃程度是目前广泛使用的聚苯乙烯、聚氨酯等泡沫所远远不及的,25 mm厚的酚醛泡沫平板经受1700℃的火焰喷射10分钟后,仅表面略有炭化却没有被烧穿,既不会着火更不会散发浓烟和毒气。
酚醛泡沫被誉为“保温之王”,早期应用于导弹及火箭头的保温方面。
近些年来,由于高层建筑、交通运输、舰船、航空、空间技术等方面对合成泡沫塑料的热稳定性和耐燃性提出了严格要求,使得酚醛泡沫得到广泛关注和迅速发展。
现在,酚醛泡沫作为一种新型的多用途泡沫材料,以其耐热、难燃、自熄、耐火焰穿透、遇火无低落物和防止火灾蔓延的阻火性能等优点,引起了人们的高度重视。
人们重新认识到利用它的耐燃性制作成绝热保温材料在高层建筑、高温隔热、超低温保冷材料具有重要的实用价值,其作为理想的隔热保温材料将会得到更为广泛、更为迅速的发展,因此它具有广阔的市场前景,是安全、经济、绿色的新型建筑材料。
1942年,酚醛泡沫塑料己在实验室制成。
二战初期,德国将酚醛泡沫用于航空工业,作为轻木的代替品。
同期,英国的泡沫橡胶公司也研制出酚醛泡沫塑料,主要用于漂浮方面。
1945年美国的联合碳化物(UCC)公司开始对低密度酚醛泡沫及其树脂的生产技术进行研究。
湿法酚醛泡沫的用途:主要应用是作绝热材料,例如以板材和夹芯嵌板的形式用于建筑业,用于制造保温货车、卡车和船舱。
另外还可用于低温绝缘方面的研究。
举例来说,湿法酚醛泡沫可作吸音板;特别适于制造泡沫碳,此泡沫碳可耐3300℃的高温,是一种非常好的耐火绝缘材料;玻璃纤维增强的酚醛泡沫可作为盛有可裂变材料容器的包装材料,例如,密度为96 kg/m3的玻纤/酚醛泡沫在运输中可对盛有六氟化铀的钢瓶起保护作用,一方面防震,另一方面在高达1200℃的情况下,有效防止火灾发生;而用硼酸一草酸作固化剂制得的泡沫塑料还可大大衰减中子流;在美国酚醛泡沫还大量用于鲜花展览和运输,将鲜花插入吸饱水的酚醛泡沫塑料中可延长花卉的寿命。
酚醛泡沫复合材料⽣产和应⽤玻璃纤维知识酚醛泡沫(PF)是以酚醛树脂为主要原料,与发泡剂、表⾯活性剂和其他添加剂混合后,通过加⼊固化剂⾼速搅拌,充分混合好的浆料浇注在模具内或连续⽣产线上,控制在某恒定温度时,使发⽣交联、发泡、固化⽽成的硬质酚醛树脂泡沫塑料,简称酚醛泡沫(PF)。
20世纪80年代,国外科学家通过对酚醛树脂及其制品进⾏研究,发现它们具有突出的防⽕、⽆烟、⽆毒(Fireproof, Smokeless, Toxicity free, 简称FST)特性和耐热性。
制成的酚醛泡沫(Phenolic Foam 简称PF)密度特轻(0.03~0.08),具有优异的节能保温和隔⾳作⽤,特别是PF的耐烧蚀性(ablative resistance),使它在⽕箭导弹作为耐烧蚀材料⽽⼤显⾝⼿。
隐⾝是现代战机要求的⼀项尖端技术,现代隐⾝技术主要有材料隐⾝、涂层隐⾝、等离⼦体隐⾝、结构细节设计隐⾝等⼿段。
⽆⼈机结构多为复合材料泡沫或蜂窝夹层结构,结合结构细节设计以解决⽆⼈机复合材料隐⾝技术。
酚醛泡沫是制造⽆⼈机⽤复合材料之⼀。
酚醛泡沫原本是⼀种应⽤于航天航空的尖端材料,飞机航⾏在⼀万多⽶⾼空时,舱外温度低到摄⽒零下五⼗多度,⽽舱内却温暖如春,旅客既舒适⼜安全。
酚醛泡沫既然在⽓候条件如此恶劣的环境中安然⽆恙,为什么不能⽤于建筑领域中?后来国外就将它逐渐推向医院、体育设施和⼤楼住房等公共与民⽤建筑领域。
将酚醛泡沫应⽤于建筑墙体上可认为是科学技术上的⼀⼤进步。
20世纪90年代以来,包括PF在内的酚醛复合材料得到很⼤发展,⾸先受到英、美等国家军⽅重视,将其⽤于航天航空、国防军⼯领域,后⼜被应⽤于民⽤飞机、船舶、车站、油井等防⽕要求严格的场所,并逐步推向医院、体育设施和⼤楼住房等公共与民⽤建筑领域。
2010年9⽉中国建科院建筑防⽕研究所邀请专家在北京振利⾼新技术有限公司进⾏酚醛泡沫铝单板幕墙保温系统窗⼝燃烧试验,试验结果表明酚醛泡沫复合板在幕墙结构中可以满⾜建设部46号⽂件防⽕A级要求。
改性酚醛树脂复合材料的研究进展及应用综述了改性酚醛树脂复合材料的研究进展,重点介绍了我国改性酚醛树脂复合材料的研究进展及应用,最后指出了我国改性酚醛树脂复合材料今后的发展方向。
标签:酚醛树脂;改性;复合材料酚醛树脂(PF)由酚类(苯酚、甲酚、二甲酚和间苯二酚等)和醛类(甲醛、乙醛和糠醛等)在酸性或碱性催化剂作用下缩聚而成,是最早合成的热固性树脂。
普通酚醛树脂由于受分子结构的限制,热稳定性和残炭率较低,限制了其应用。
为了克服传统酚醛树脂脆性较大、交联度低、耐热性不佳、释放游离甲基和游离酚等缺陷,对酚醛树脂进行复合改性是常用的方法,以此获得性能优越的酚醛树脂复合材料,广泛应用于清漆、胶粘剂、涂料、模塑料、层压材料、泡沫材料、耐烧蚀材料等方面。
1.酚醛树脂的结构酚醛树脂的结构主要有线型酚醛树脂和甲阶酚醛树脂。
线型酚醛树脂在加热过程中逐渐软化,温度降至常温后又变硬,即在重复加热、冷却过程中重复塑化、硬化,表现出热塑性,而不具有热硬性。
甲阶酚醛树脂含有水分,为聚合度不大的线型分子混合物,溶于水、乙醇、丙酮等溶剂中,具有高温固化性,属可溶性热固性酚醛树脂。
2.复合材料制备研究进展酚醛树脂反应活性低,固化反应放出缩合水,且必须在高温条件下才能进行固化,制约了其在复合材料领域的应用。
为弥补这一缺陷与不足,进一步提高其综合性能,在其分子链极性节点周围形成连接界面,使分子链间的键能增强,通常在酚醛树脂中引入高耐热性纳米材料,可提高其在高温下的质量保持率,降低其高温炭化率,从而使材料在高温下的基本性能得以提高。
酚醛树脂的耐热性和增韧改性主要是通过共混或化学反应来实现。
2.1化学改性制备酚醛树脂的化学改性是指应用化学反应改变苯酚甲醛树脂分子结构的一类改性方法,途径主要有:羟基醚化或环氧化、控制分子链交联状态的不均匀性及引进钼、硼、磷、有机硅等组分,可以提高树脂的耐热性尤其是瞬时耐高温的特性。
环氧综合性能良好,能兼顾热固性酚醛树脂和双酚的优势,提高材料的粘接性与耐热性,改善树脂脆性;有机硅的耐热性和耐潮性良好,与酚羟基发生化学反应,可增强酚醛树脂的耐热性与耐水性;硼元素能显著改善酚醛树脂的耐热性、耐瞬间高温性、耐烧蚀性,增强其力学性能。
可陶瓷化酚醛泡沫复合材料1 耐烧蚀材料概况复合材料(如C/C复合材料、碳/酚醛复合材料)具有高比强度、高比模量、耐高温、抗烧蚀、抗冲击等特点,在航天航空领域得到广泛应用,目前正逐步取代黑色金属、有色金属等传统材料,成为轻质化结构和防热结构的主要材料。
航天飞行器在高温等恶劣环境下,如洲际导弹鼻锥再入大气层时,将经受7000-8000K超高温、每平方米几十兆瓦热流密度、100g过载、粒子云高速侵蚀、突防中遇到的核辐射和动能拦截等,通过材料自身烧蚀引起质量损失,吸收并带走大量的热量,阻止外部热量向结构内部传递,从而保护内部结构在一定温度范围内正常工作[1]。
聚合物基耐烧蚀材料的研究在国内外备受重视,尤其是近几年随着航空航天技术的深入发展,关于该材料的专利申请量也呈现井喷式增长。
我国在聚合物基耐烧蚀材料领域的专利意识已经不输于欧洲、日本等国家或地区,并且在技术上也有了长足的进步,然而与航空强国美国相比,仍然存在不小的差距。
航空航天技术的蓬勃发展必然会对耐烧蚀材料提出更高的要求,我国应以此为契机,充分利用现有技术,开发出综合性能更为优越的耐烧蚀材料,不断的提升我国在世界舞台上的技术竞争力。
1.1烧蚀材料分类烧蚀材料按烧蚀机理分为升华型、熔化型和碳化型三类[2]。
聚四氟乙烯、石墨和碳/碳复合材料属于升华型。
这些材料在高温下升华,带走大量热量,而且碳是一种辐射系数较高的材料,因而具有很好的抗烧蚀性能。
不过这类材料的隔热性能较差,加上这类材料的成本较高,限制了其更广泛的应用。
石英和玻璃属于熔化型烧蚀材料。
这些材料在高温下熔化吸收热量,而且熔化后形成的SiO2液态膜具有抗高速气流冲刷的能力,不过这类材料的工艺性较差,不适合成型大面积防热套。
纤维增强树脂复合材料属于碳化型烧蚀材料。
它是以纤维或布作为增强材料,以树脂为基体制成复合材料。
这类材料主要利用高分子材料在高温下碳化吸收热量,并进一步利用其形成的碳化层辐射散热。
酚醛泡沫目录[隐藏]酚醛泡沫简介:酚醛泡沫具有以下优异的性能:酚醛泡沫的应用领域:酚醛泡沫保温材料的应用形式:酚醛泡沫的发展前景:酚醛泡沫保温材料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阻燃剂、抑烟剂、发泡剂、固化剂及其它助剂制成的闭孔硬质泡沫塑料。
它最突出的特点是难燃、低烟、抗高温歧变。
它可以现场浇注发泡、可模制、也可机械加工,可制成板材、管壳及各种异型产品。
它克服了原有泡沫塑料型保温材料易燃、多烟、遇热变形的缺点,保留了原有泡沫塑料型保温材料质轻、施工方便等特点。
酚醛泡沫塑料原料来源丰富,价格低廉,而且生产加工简单,产品用途广泛。
它适用于大型冷库、贮罐、船舶及各种保温管道和建筑业。
如果用于防火要求严格的厂矿及机械设备,更能突出它难燃、低烟、抗高温歧变的特点。
如:轮船、军舰、火车、装甲车的保温以及造纸、化工、制药等方面。
[编辑本段]酚醛泡沫简介:酚醛泡沫保温材料常简称为酚醛泡沫。
酚醛泡沫是以酚醛树脂和阻燃剂、抑烟剂、固化剂、发泡剂、及其它助剂等多种物质,经科学配方制成的闭孔型硬质泡沫塑料。
[编辑本段]酚醛泡沫具有以下优异的性能:1、具有均匀的闭孔结构,导热系数低,绝热性能好,与聚氨酯相当,优于聚苯乙烯泡沫;2、在火焰的直接作用下具有结碳、无滴落物、无卷曲、无熔化现象,火焰燃烧后表面形成一层“石墨泡沫”层,有效地保护层的泡沫结构,抗火焰穿透时间可达1小时;3、适用的温度围大,短期可在-200℃~200℃下使用,可在140℃~160℃下长期使用,优于聚苯乙烯泡沫(80℃)和聚氨酯泡沫(110℃);4、酚醛分子中只含有碳、氢、氧原子,受到高温分解时,除了产生少量CO气体外,不会再产生其他有毒气体,最大烟密度为5.0%。
25mm厚的酚醛泡沫板在经受1 500℃的火焰喷射10min后,仅表面略有碳化却烧不穿,既不会着火更不会散发浓烟和毒气;5、酚醛泡沫除了可能会被强碱腐蚀外,几乎能够耐所有无机酸、有机酸、有机溶剂的侵蚀。
酚醛树脂及复合材料成型工艺的研究进展酚醛树脂(Phenolic resin)是一种广泛应用于复合材料制造的热固性树脂。
它具有优异的耐热性、耐化学腐蚀性和机械性能,因此在航空航天、汽车、电子等工业领域得到了广泛的应用。
酚醛树脂及其复合材料的成型工艺经过多年的研究和发展,取得了重要的进展。
首先,酚醛树脂的成型工艺主要包括压模成型、注塑成型和复合材料预浸料成型。
压模成型是将树脂和填料混合均匀后,放入预热的金属模具中,在高温高压下固化成型。
注塑成型是将树脂熔融后注入金属模具中,经冷却固化后取出成型。
复合材料预浸料成型是将纤维材料与树脂预浸料进行层状叠加后,经过层压成型和热固化得到复合材料。
在酚醛树脂的成型过程中,研究人员主要关注以下几个方面的问题。
首先是树脂的改性,通过添加改性剂和填料,可以改善树脂的热稳定性、流动性和机械性能。
例如,添加玻璃纤维、石墨等填料,可以提高复合材料的强度和刚度。
其次是成型工艺的优化,包括固化温度和时间的控制、模具设计的改进等。
对于注塑成型,还需要考虑注射压力、注射速度等参数的选择。
此外,还需要考虑树脂和纤维之间的界面相容性,以提高复合材料的耐热性和耐化学腐蚀性。
近年来,研究人员也在探索新的成型工艺,以满足不同领域对复合材料的需求。
例如,采用3D打印技术可以实现复材的快速成型。
研究人员使用可溶性支撑材料和酚醛树脂预浸料,在3D打印过程中逐层叠加,然后通过加热处理和去除支撑材料来获得最终的复合材料。
此外,还有研究人员致力于提高成型工艺的自动化程度和生产效率。
他们使用模具自动化系统、机器人和传感器等设备,实现树脂混合、注塑和固化等过程的自动化控制。
这不仅可以提高产品的质量和一致性,还可以降低生产成本。
总的来说,酚醛树脂及复合材料成型工艺的研究进展丰富多样,不断推动着该材料在各个领域的应用。
随着科技的不断进步和工艺的不断创新,相信酚醛树脂及其复合材料在未来会有更广阔的发展空间。
2024年酚醛泡沫塑料市场分析现状一、市场背景酚醛泡沫塑料是一种轻质、高强度、隔热隔音的材料,广泛应用于建筑、电子、汽车等行业。
随着全球经济的发展,酚醛泡沫塑料市场呈现出快速增长的态势。
二、市场规模根据市场调研数据显示,全球酚醛泡沫塑料市场在2019年达到了XX亿美元的规模,并预计在未来几年内将以X%的年均复合增长率增长。
三、市场驱动因素1. 建筑行业需求增长随着城市化进程的加快,建筑行业对节能材料的需求不断增加。
酚醛泡沫塑料具有良好的保温隔热性能,因此在外墙保温、屋顶保温等建筑领域得到广泛应用。
2. 电子行业需求增长随着电子产品的普及和更新换代,电子行业对高性能泡沫塑料的需求不断增加。
酚醛泡沫塑料作为一种轻质、绝缘性好的材料,特别适用于电子产品的包装和保护。
3. 汽车工业需求增长汽车工业是酚醛泡沫塑料的主要应用领域之一。
随着汽车工业的发展,对轻质材料的需求越来越大,酚醛泡沫塑料在汽车减重、降噪等方面的优势得到了广泛认可。
四、市场竞争格局目前,全球酚醛泡沫塑料市场的竞争格局相对集中,主要的市场参与者包括企业A、企业B和企业C。
这些企业在技术研发、产品质量和市场推广方面具有竞争优势,并占据着较大的市场份额。
五、市场挑战与机遇1. 挑战酚醛泡沫塑料市场面临着一些挑战,其中包括原材料价格的波动、环保压力和市场竞争加剧等。
这些因素可能会对企业的生产成本和竞争力产生一定的影响。
2. 机遇酚醛泡沫塑料市场也面临着一些机遇,其中包括新兴市场的开拓、技术创新和多元化应用等。
通过不断创新和发展,企业可以寻找到更多的机遇并保持竞争优势。
六、市场前景展望展望未来,全球酚醛泡沫塑料市场有望继续保持稳定增长的态势。
随着新兴市场的开发和技术的进步,酚醛泡沫塑料将在建筑、电子、汽车等行业中发挥更重要的作用,带来更多的商机和发展机遇。
七、结论酚醛泡沫塑料市场在全球范围内呈现出快速增长的趋势。
建筑、电子、汽车等行业的需求增长成为市场增长的驱动因素。
酚醛泡沫保温材料
酚醛泡沫保温材料是一种常见的建筑保温材料,其具有优异的保温隔热性能和
良好的机械强度,被广泛应用于建筑领域。
本文将从材料特性、应用领域和发展趋势等方面对酚醛泡沫保温材料进行介绍。
首先,酚醛泡沫保温材料具有优异的保温隔热性能。
其闭孔率高,导热系数低,能够有效隔绝热量的传导和对流,具有良好的保温效果。
同时,酚醛泡沫保温材料还具有良好的防火性能,能够有效延缓火灾蔓延,提高建筑物的整体安全性。
其次,酚醛泡沫保温材料在建筑领域有着广泛的应用。
它可以用于墙体保温、
屋面保温、地面保温等各个部位,满足建筑物不同部位的保温需求。
同时,酚醛泡沫保温材料还可以与其他材料结合使用,提高整体的保温效果,为建筑节能提供了有效的手段。
此外,酚醛泡沫保温材料在未来有着广阔的发展前景。
随着人们对建筑节能要
求的不断提高,对保温材料的需求也将不断增加。
酚醛泡沫保温材料作为一种性能优异的保温材料,将会在未来得到更广泛的应用。
同时,随着科技的不断进步,酚醛泡沫保温材料的生产工艺和性能也将不断提升,为建筑节能领域带来更多的创新。
总的来说,酚醛泡沫保温材料以其优异的保温隔热性能和广泛的应用前景,成
为建筑领域中一种不可或缺的保温材料。
随着建筑节能需求的不断增加,酚醛泡沫保温材料将在未来得到更广泛的应用和发展。
酚醛泡沫塑料研究综述摘要:关键词:酚醛泡沫发泡体系改性常温发泡酚醛泡沫塑料(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。
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。
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、易粉化和易掉渣等缺点均有待进一步改善。
1 酚醛泡沫的发泡体系1.1 酚醛树脂【7】酚醛泡沫是由酚醛齐聚物通过交联、发泡制成的。
其中酚醛树脂的用量约占总重的50%-90%,可分为热固性和线型两类,通常粘度控制在3 000—5 000MPa·s为好。
1.2 表面活性剂【11】表面活性剂,具有界面定向的作用和降低液体树脂的表面张力,使泡沫塑料中亲水性和疏水性相差很大的原料乳化成为均匀体系,各组分充分接触,使各种反应也能较平衡地进行。
一般用非离子型表面活性剂(如DC- 193、吐温),表面活性剂用量一般为树脂用量的4%-7%为佳。
1.3 发泡剂发泡剂是使塑料产生微孔结构的物质,按发泡机理可分为物理发泡剂和化学发泡剂。
化学发泡剂在酚醛泡沫塑料生产上应用较少。
常用的发泡剂是低沸点烷烃。
发泡剂的加入量一般树脂用量的4%-10%为宜。
2.4 固化剂酚醛树脂的固化,通常是在酸催化下发生分子间的进一步缩合交联,从而形成刚性的网状结构。
固化剂的选择应使聚合物的固化速度与发泡速度匹配。
固化剂可为无机酸也可为有机酸有,通常多以无机酸和有机酸并用,以减小酸强度。
酸固化剂加入量一般为树脂用量的8%-12%为宜【15】。
2 酚醛泡沫的改性2.1 酚醛泡沫的增韧改性普通酚醛泡沫延伸率低、质脆、硬度大、不耐弯曲,这大大限制了酚醛泡沫的应用,所以对泡沫的增韧改性十分必要。
按增韧方法可分为物理共混增韧和化学增韧。