酚醛泡沫改性现状

关于聚乙二醇对酚醛树脂泡沫增韧效果的分析作者：顾婉娜来源：《中国科技纵横》2020年第11期摘要：应用多聚甲醛与苯酚制备酚醛树脂，再对酚醛树脂展开发泡实验研究，将质量不同和相对分子质量的聚乙二醇作为变量，当酚醛树脂进入脱水阶段时，加入聚乙二醇，从而实验获得改性后的酚醛树脂。

加入发泡剂和固化剂等物质，酚醛树脂泡沫在发泡后能够得到良好的增韧效果。

对酚醛树脂泡沫进行力学性能参数研究，探究酚醛树脂泡膜的增韧效果达到最佳时，聚乙二醇的质量与相对分子质量情况，进而了解酚醛树脂的结构。

关键词：聚乙二醇;酚醛树脂泡沫;增韧效果0 引言当前酚醛树脂发泡材料在保温隔热防火领域内有着良好的应用效果，分析各类原料对酚醛树脂发泡的影响，经过实验研究，对材料进行合理设计，确定聚乙二醇的添加量，从而找出最佳水平组合。

酚醛树脂泡沫在发泡过程中需要用到乳化剂、发泡剂、增韧剂等原料，分析酚醛树脂发泡的最佳配比，有利于强化酚醛树脂泡沫的增韧效果。

1 酚醛树脂泡沫概述1.1 酚醛树脂泡沫酚醛泡沫是一种难燃且具有保温功能的材料，其导热系数比较低。

酚醛泡沫在燃烧时只会表面发生碳化，不会产生熔融滴落物，但会有少量的烟气产生。

酚醛树脂的耐热性能较强，拥有优异的耐溶剂性能。

近几年，在建筑保温和隔热领域内，人们对酚醛泡沫材料进行了广泛关注。

但当前国内生产的酚醛泡沫在技术上还不够成熟，产品容易分化，吸水率较高，且生产成本不低，这导致建筑施工时无法广泛应用以酚醛泡沫为原料的外墙保温材料。

制备酚醛泡沫的基础原料就是酚醛树脂，这是一种人工合成的树脂材料，已经具有百年的应用历史，由于酚醛树脂价格低廉，制成工业产品后有着较高的力学强度，在耐热、绝缘、阻燃方面拥有良好的应用特点，可以将酚醛树脂用于汽车、电子、住宅、电气等行业中。

但酚醛树脂在应用时也存在缺点，酚羟基与亚甲基容易被氧化，导致酚醛树脂的耐热性受影响，固化后的酚醛树脂芳核间由亚甲基相连，这一结构容易导致刚性基团的密度过大，酚醛树脂无法抵御外界冲击，韧性不强。

酚醛树脂的改性介绍
一、改善脆性
一般通过加入外增韧物质或内增韧物质来改善韧性。

常用的外增韧物质有：天然橡胶、丁腈橡胶及热塑性树脂；内增韧方法有：使酚羟基醚化、在酚核间引入长亚甲基链及其他柔性基团或者采用玻璃纤维、玻璃布、石棉等改善酚醛树脂的脆性。

二、提高耐热性
在酚醛树脂中引入芳环（如甲苯、二甲苯、萘等）或者三聚氰胺、焦煤油、硼化物、有机硅树脂、钼等，可以提高整个大分子链的稳定性和耐热性。

此外，还有利用碳化硼、纳米铜、纳米二氧化硅等纳米材料提高酚醛树脂的耐热性，下图为钼改性酚醛树脂后的热分析图三、减少甲醛释放量
使用木质素、间苯二酚、腰果油以及紫胶等物质部分代替苯酚合成改性酚醛树脂胶粘剂，或者改善合成工艺，可以减少甲醛释放量，降低生产成本，同时保护环境。

四、其他改性
还有一些特殊的改性方法，如：造纸废液改性，钼改性酚醛树脂、三元共混改性酚醛树脂、纳米铜改性酚醛树脂、煤焦油改性酚醛树脂、聚乙烯一乙烯醉改性酚醛树脂、含炔基酚醛树脂、等。

酚醛保温板醛泡沫保温板是一种性能优异的防火、隔热、隔音、轻质节能产品，其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㎜厚的酚醛泡沫平板经受1700℃的火焰喷射10分钟后，仅表面略有炭化却烧不穿，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”录•1简介•2酚醛泡沫保温板的概念•3酚醛泡沫保温板的特点•4酚醛泡沫树脂保温板的应用•5酚醛泡沫保温板的规格、特性及产品性能•6酚醛泡沫保温板的应用形式•7酚醛保温板技术的优点简介在我国近30年建筑行业和工业制造行业发展历程中，保温材料经历了传统无机材料和有机合成材料两个阶段，为我国建筑节能做出了巨大贡献。

可是上述墙体保温材料都存在缺点。

无机保温材料生产加工过程能耗巨大、全天候长期使用保温效果不稳定、施工工艺复杂、尤其是材料使用过程及用后处理对环境和人体有害，以至于在某些场合甚至某些国家被禁止使用;传统的聚苯板、聚氨酯泡沫板具有的优异保温效果，在中国目前的墙体保温材料市场中广泛使用，但是不具备安全的防火性能，尤其是燃烧时产生毒气，其实此类材料的使用在发达国家早已经被限制在极小的应用领域。

近年来中国建筑物因大面积使用聚苯板保温材料所引发的火灾事故频发，造成了巨大的经济损失和人身伤亡。

酚醛保温板早期应用在导弹及火箭头的保温。

近年来由于高层建筑、交通运输、舰船，航空、空间技术等方面对合成泡沫塑料，热稳定性和耐燃性提出了严格要求，作为一种新型的多用途泡沫材料，它除了能到达其他保温材料所能达到的保温效果以外，也是一个非常好的防火安全性材料。

具有容量轻、绝热性好、刚性大、尺寸稳定性好等特点，并且它有与铝相似的膨胀系数，属于难燃物质，燃烧时仅产生少量一氧化碳有毒气体，发烟量低、不会熔融、无滴落物，其生产成本更是低廉。

酚醛泡沫保温板的概念酚醛保温板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二、酚醛保温板的应用领域：由于聚苯乙烯泡沫和聚氨酯泡沫都易燃，不耐高温，在一些工业发达国家中正受到消防部门的限制使用，对防火要求严格的场所，政府部门已有明文规定只能用酚醛保温板。

项目背景：由于有机高分子的先天结构因素，大部分类型阻燃性能不佳，甚至成为消防安全隐患。

如输冷供热系统保温材料、轻质墙体和军用多个领域对材料的阻燃性能均有很高要求，尤其易发生火灾的化工、石油、建筑等对有机高分子材料的阻燃性更为严格。

酚醛泡沫塑料是一种物美价廉的轻质、绝热有机高分子材料，是目前泡沫塑料中发展最快的品种之一。

酚醛泡沫塑料其导热系数一般在0.02～0.04W／(m·K)，与硬质聚氨酯泡沫塑料相当，它的耐热性能和防火性能却大大优于其它泡沫塑料，具有难燃（临界氧指数较高，可达35～40）、烟雾度低（烟密度小于50）、适用温度范围大(-150～200℃ )、耐热（可在140～160℃下长期使用）、抗火焰穿透、遇火无滴落物、耐化学腐蚀等优点，是一种具有优异综合性能的保冷、隔热材料，特别适用于易发生火灾的化工、石油、建筑等所需的隔热保温材料。

从二十世纪八十年代起，国外对酚醛泡沫的研究进展飞快，并研制成功连续复合板材生产线及发泡设备，1985年世界总产量已达2万吨。

国内则从九十年代中开始起步，近几年研究、开发渐入佳境。

以风管市场为例，随着多家单位相继从国际引进酚醛泡沫复合板生产线，2001年时酚醛泡沫占市场0.1%，2005年则达到2%，2006年的市场占有率约10％，大有淘汰无机玻璃钢、镀锌板等传统风管之势。

酚醛泡沫材料在输冷供热系统保温材料、轻质墙体和军用多个领域等均有应用前景。

与其它材料相比，酚醛泡沫的刚性结构决定其存在着脆性大的明显缺点，这就不可避免地限制其广泛使用。

采用本项目产品用于酚醛发泡材料的生产，保持其阻燃性能的同时显著提高了其韧性，将大大增加应用范围，市场推广前景良好。

国内对聚氨酯改性酚醛发泡材料的研究还不够深入，且多数尚处于试验室研发阶段。

本单位在十几年前就初步进行了酚醛改性聚氨酯的研究工作，为聚氨酯改性酚醛的研究积累了一定的经验，随后专注于聚氨酯预聚体及制品的研究开发，顺利完成了与聚氨酯相关的多项省级科研项目，并顺利实现了中试生产。

高性能化改性酚醛树脂的研究进展崔　杰　刘长丰(合肥工业大学化工学院,合肥　230009) 摘要　综述近年来国内外酚醛树脂(PF )增韧和耐热改性的研究进展,重点讨论了几种改性方法的特点、效果和作用机理;介绍了纳米材料在PF 改性中的应用,指出了目前PF 存在的问题和发展前景。

关键词　酚醛树脂　改性　增韧　耐热　纳米材料 酚醛树脂(PF )是世界上最先发现并实现工业化的合成树脂。

由于其原料易得、价格低廉、合成工艺及生产设备简单,且制品具有优异的力学性能、耐热性、电绝缘性和阻燃性等,因而广泛应用于复合材料、涂料、摩擦材料、粘合剂等领域。

但是随着工业经济的快速发展,对PF 的性能提出了越来越高的要求,例如,随着各种车辆及航空航天和其它国防尖端技术的发展,人们对高性能PF 基摩擦材料、隔热和耐烧蚀材料提出了更高的要求;还有一些工业部门则对PF 涂料、粘合剂提出了更为苛刻的耐高温、高强度和强粘接力的性能要求。

PF 的结构是两苯酚之间夹一亚甲基,这种结构造成刚性基团(苯环)密度过大、空间位阻大、链节旋转自由度小,致使纯PF 的耐冲击性能较差,即韧性差,同时因酚羟基和亚甲基容易氧化,耐热性也受到影响,因此对PF 进行改性提高其韧性和耐热性已成为PF 研究的核心内容。

笔者现主要综述近年来PF 在增韧、增强、耐热和摩擦磨损改性方面的研究进展。

1　PF 的增韧改性提高PF 韧性的主要途径为:(1)添加外增韧剂,如加入橡胶类弹性体和热塑性树脂等;(2)加入内增韧物质,使酚羟基醚化,在酚核间引入长的亚甲基链及其它柔性基团等;(3)用玻璃纤维、碳纤维和石棉等增强材料来改善脆性。

1.1　添加外增韧剂添加外增韧剂的主要方法是机械共混。

为了保证两者的相容性及均匀性,PF 和增韧剂需在一定温度下充分地混合,使两者发生热化学和力化学反应,但不能使PF 发生固化交联。

另外,须使PF 的溶解度参数δPF 尽量与增韧剂的溶解度参数δ相近,以保证两者具有一定的混溶性,因为当|δ-δPF —>0.5时,增韧剂和PF 便不能以任意比互溶,即开始相分离。

酚醛发泡保温板的优缺点：优点：1.酚醛泡沫板，导热系数低（<0.030w/mk），隔热性能好，与聚苯乙烯、聚氨酯、发泡橡塑等材料相比，最大特点耐热性好，低温收缩性小，在200℃高温下不燃烧、不熔化、不收缩、无毒气、无浓烟、无滴落，只是表面用成炭化层。

是较好的保温节能材料，更是暖通制冷工程理想的绝热材料。

2.高阻燃，低发烟，纯正的酚醛发泡板阻燃等级为B1级别，相比聚苯EPS、挤塑板XPS、聚氨酯PU等易燃保温材料，优势最明显。

目前有机保温材料中防火等级最高的。

3.重量轻，即容重小、密度小。

缺点：1.耐火等级为B级，如果外表包覆无机材料，做检测时可以达到A级，但增加了工艺的复杂性。

不存在A级防火的酚醛发泡板板，只能说不助燃，唯一办法是贴一层无机板或两面复合网格布来提高强度。

有消息说，现在不允许出A级这样的检测报告，酚醛发泡板很难拿到A级检测报告。

2.使用温度为-60℃～150℃，高温下不能使用，理论上成他会抗高温歧变，这里所说的高温绝对不会超过200℃，200℃也不算高温，超过了肯定有剧毒的烟气。

200度是不燃烧，可它不用燃烧也就变成灰了。

所以，酚醛发泡板充其量称为阻燃保温板，叫防火保温板纯粹是误传和夸张。

防火防火，要不怕火，大火过后，要正常使用，不能只追求烧不死人这样低端的目标。

3.物理性能不理想，整体的粘结性不好，抗压抗折能力极低，所以一般都要用很厚的才行,不是每一种保温工程都适用；酚醛本身很脆，易粉化，不大适应于外墙，还需再加工，施工损耗比较大，用酚醛板做外保温，再贴面砖不安全；市面上很多产品用手一搓成粉末状，加上它的低毒性，更不宜用在内外墙上。

用B级的酚醛发泡板做保温，那就不如用换上B1级挤塑板了，物美价廉，强度高，保温好。

4.成本高，价格高，它的成本和价格当然取决于原料的配比，很多板厂为了低价占领市场，从配比上找空子，以降低成本，板子毫无韧性了，强度就没了，质量很难过关，在墙上能维持几年？鬼知道。