CN111333801B - 保温防火材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种保温防火材料及其制备方法，保温防火材料由下列重量份的原料制成：栲胶溶液：20‑30份，糠醇：10‑20份，质量浓度为37％的甲醛：5‑10份，质量浓度为65％的对甲苯磺酸溶液：10‑20份，吐温‑80：1‑5份，水：5‑30份。本发明的保温防火材料保温、防火效果显著，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及材料领域，更具体地，涉及保温防火材料及其制备方法。
背景技术
随着低碳、节能、安全政策的推行和消费者意识的提高，材料的保温防火特性越来越受到人们的重视。聚氨酯泡沫(PU)、聚苯乙烯泡沫(EPS)和酚醛树脂泡沫(PF)材料是建筑和家电领域重要的保温隔热及防火材料。聚氨酯泡沫虽然保温性好，但价格高，易燃和燃烧后释放剧毒气体一次又一次的向人们敲响了警钟。聚苯乙烯板材(EPS)强度高，透明度、刚性和耐化学腐蚀性均较好，价格适中，因此一直受到消费者亲睐，但具有易燃，比重大，导热系数大和易出现应力开裂等缺陷。酚醛树脂泡沫(PF)具有保温性好，阻燃性高，火烧情况下，不熔融、无滴落物产生，烟密度小，对化学性质稳定等优势而被广泛用作建筑及汽车工业的保温、隔音及阻燃材料，但成本过高。上述泡沫的一个共同点是原料都来源于石化衍生物，我国是一个人均石化资源相对比较缺乏的国家，加上石化产品价格经常性波动的影响，保温防火材料亟待升级换代。因此，有效利用生物质资源逐步替代石化产品就成为必然。
目前，有报道通过利用单宁与苯酚结构的相似性来制备单宁基生物质泡沫材料，系统分析了单宁基生物质泡沫的各项性能指标，得出了单宁基泡沫材料兼具了聚氨酯泡沫和酚醛树脂泡沫的优点，而且原材料来自于生物质。整个单宁基生物质泡沫的合成过程中，生物质原料占到总原料的95％以上。但该泡沫材料存在脆性大，掉渣严重的特性使其不能直接在保温防火领域使用，必须进行表面覆膜和贴面处理后才可使用。
发明内容
本发明提供一种保温、防火效果显著且成本低的保温防火材料。
本发明提供了一种保温防火材料，由下列重量份的原料制成：栲胶溶液(溶剂是水)：20-30份，糠醇：10-20份，质量浓度为37％的甲醛：5-10份，质量浓度为65％的对甲苯磺酸溶液：10-20份，吐温-80：1-5份，水：5-30份。
在上述保温防火材料中，由下列最优重量份的原料配比制成：栲胶溶液：30份，糠醇：13份，质量浓度为37％的甲醛：7.4份，质量浓度为65％的对甲苯磺酸溶液：15份，吐温-80：3份，水：5份。
在上述保温防火材料中，所述栲胶溶液的质量浓度为40-55％，pH值为4.0-6.0，单宁含量不低于60％。
在上述保温防火材料中，由树脂泡沫层和树脂实体层一次浇铸成型。
本发明还提供了上述保温防火材料的制备方法，按以下步骤制得：
1)：在栲胶溶液中加入水、糠醇、甲醛和对甲苯磺酸溶液，充分搅拌均匀，静置3-5分钟，得到溶液A，确保溶液A的pH≤2，因为只有在强酸条件下，后续的溶液A1能够快速固化；另外在强酸条件下，在之后的溶液A2中加入吐温-80后，快速搅拌后容易起泡。
2)：将溶液A分为第一部分A1和第二部分A2，将第一部分A1倒入成型模具中；
3)：在第二部分A2中加入吐温-80，搅拌5-10分钟，搅拌速度控制在1000-2000r/min，使溶液完全起泡，得到泡沫；
4)：将泡沫倒入成型模具中的上层，搅拌1-2分钟，搅拌速度控制在50-100r/min，使泡沫平整而均匀地铺在成型模具中的上层；
5)：静置，实现树脂和泡沫的预固化，使其不再流动；
6)：转移成型模具至60-80℃的烘箱中干燥8-12h，完全固化得到保温防火材料。
在本发明中，在泡沫制备过程中，栲胶溶液与糠醇作为基体树脂，在甲醛作为交联剂的作用下，栲胶溶液中的主要成分单宁与甲醛发生交联缩聚反应，糠醇不仅与甲醛和单宁发生反应，同时还发生自身的自缩聚反应，快速形成单宁/呋喃树脂，在强酸(对甲苯磺酸)作用下，树脂实现固化。
本发明的有益效果是：本发明的保温防火材料保温、防火效果显著，成本低。另外，本发明的保温防火材料在一次浇铸成型后由于该复合材料实体部分耐磨性好，泡沫部分不易掉渣，所以无需再次进行覆膜和贴面处理，具有极小的导热系数和具有一定的氧指数，保温和阻燃效果显著，可直接用于建筑物和家电行业，其制造成本低，环境污染小，属于绿色环保材料。
附图说明
图1示出了本发明的保温防火材料的示意截面图，1为泡沫层，2为树脂实体层，或1为树脂实体层，2为泡沫层。
具体实施方式
下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1：
本发明一种保温防火材料，由下列重量份的原料制成：浓度为45％的栲胶溶液(溶剂是水)：30份，糠醇：13份，甲醛(37％)：7.4份，对甲苯磺酸溶液(65％)：15份，吐温-80：3份，水：5份。
本发明提供了一种保温防火材料的制备方法，按如下步骤制得，制备方法中材料的量如上所述：
1)：在浓度为45％的栲胶溶液中加入水、糠醇、甲醛和对甲苯磺酸溶液，充分搅拌均匀，静置3-5分钟，得到溶液A，确保溶液A的pH≤2。
2)：将溶液A的一半作为A1倒入成型模具中，剩余的一半溶液A作为A2。
3)：在A2中加入吐温-80，强烈搅拌8分钟，搅拌速度控制在1500r/min，使溶液完全起泡。
4)：将泡沫缓慢倒入成型模具的上层，用搅拌器缓慢搅拌1-2分钟，搅拌速度控制在60r/min，使其泡沫平整而均匀的铺在模具中的上层。
5)：静置2h，实现树脂和泡沫的预固化，使其不再流动。
6)：转移模具至75℃的烘箱中干燥12h，使其完全固化，得到保温防火材料。图1示出了本发明的保温防火材料的示意截面图，其中泡沫层2位于树脂实体层1上方。制备的保温防火材料之所以无需覆膜或贴面是因为该复合材料的实体部分具有高耐磨特性，泡沫部分掉渣率很小，所以无需再次覆膜和贴面处理。
实施例2：
本发明一种保温防火材料，由下列重量份的原料制成：浓度为45％的栲胶溶液：20份，糠醇：10份，甲醛(37％)：5份，对甲苯磺酸溶液(65％)：10份，吐温-80：5份，水：10份。
本发明一种保温防火材料的制备方法，按如下步骤制得，制备方法中材料的量如上所述：
1)：在栲胶溶液中加入水、糠醇、甲醛和对甲苯磺酸溶液，充分搅拌均匀，静置3-5分钟，得到溶液A，确保溶液A的pH≤2。
2)：将溶液A的一半作为A1倒入成型模具中，剩余的一半溶液A作为A2。
3)：在A2中加入吐温-80，强烈搅拌8分钟，搅拌速度控制在2000r/min，使溶液完全起泡。
4)：将泡沫缓慢倒入成型模具的上层，用搅拌器缓慢搅拌1-2分钟，搅拌速度控制在60r/min，使其泡沫平整而均匀的铺在模具中的上层。
5)：静置2h，实现树脂和泡沫的预固化，使其不再流动。
6)：转移模具至65℃的烘箱中干燥8h，使其完全固化。
实施例3：
本发明一种保温防火材料，由下列重量份的原料制成：栲胶溶液(40-50％)：20份，糠醇：10份，甲醛(37％)：10份，对甲苯磺酸溶液(65％)：10份，吐温-80：3份，水：15份。
本发明一种保温防火材料的制备方法，按如下步骤制得，制备方法中材料的量如上所述：
1)：在栲胶溶液中加入水、糠醇、甲醛和对甲苯磺酸溶液，充分搅拌均匀，静置3-5分钟，得到溶液A，确保溶液A的pH≤2。
2)：将溶液A的1/3作为A1倒入成型模具中，剩余的2/3溶液A作为A2。
3)：在A2中加入吐温-80，强烈搅拌8分钟，搅拌速度控制在1200r/min，使溶液完全起泡。
4)：将泡沫缓慢倒入成型模具的上层，用搅拌器缓慢搅拌1-2分钟，搅拌速度控制在100r/min，使其泡沫平整而均匀的铺在模具中的上层。
5)：静置2h，实现树脂和泡沫的预固化，使其不再流动。
6)：转移模具至80℃的烘箱中干燥10h，使其完全固化。
对比例1
除了以下描述的差异之外，与实施例1的制备方法相同。原料配比为：浓度为45％的栲胶溶液(溶剂是水)：30份，糠醇：10份，甲醛(37％)：5份，对甲苯磺酸溶液(65％)：10份，吐温-80：0份，水：5份。搅拌均匀后，溶液A全部制成A1溶液，在60℃条件下固化8h。该条件下制备的复合材料热传导系数远远高于实施例1-3的配方，保温性差，如表1所示。
对比例2
除了以下描述的差异之外，与实施例1的制备方法相同。原料配比为：浓度为45％的栲胶溶液(溶剂是水)：30份，糠醇：20份，甲醛(37％)：5份，对甲苯磺酸溶液(65％)：10份，吐温-80：5份，水：30份。搅拌速度为1000r/min，搅拌时间为5min，溶液A全部制成A2溶液，在60℃条件下固化8h。该条件下制备的泡沫复合材料太脆，掉渣率高，不利于操作，必须经过覆膜或贴面才可使用。
下面对实施例和对比例中保温防火材料性能进行测试，保温和防火指标测试结果如表1所示。
表1
由表1可知，用本发明制备的保温防火材料具有非常低的热传导系数，明显低于现已广泛使用的其它保温隔热材料的热传导系数，具有优异的保温特性；达到符合标准的氧指数指标，具有一定的防火特性，防火特性明显优于保温性能较好的聚氨酯泡沫和聚苯乙烯泡沫，聚氨酯泡沫的热传导系数在0.015～0.03W/(m·K)之间，未改性聚氨酯的氧指数通常小于26％；聚苯乙烯泡沫的热传导系数在0.04-0.15W/(m·K)之间，聚苯乙烯泡沫的氧指数一般在26％左右。另外，复合材料泡沫层和实体层的厚度可通过溶液A1和A2的量进行调节。通过对比例1和2的设置，对比例1说明该材料为树脂实体材料，未发泡，具有相对较高的热传导系数，所以保温性差，对比例2说明大量水的存在使得材料密度较小，脆性大，不易操作，因此使用过程中必须进行贴面或覆膜处理后才可使用。
本领域技术人员应理解，以上实施例仅是示例性实施例，在不背离本申请的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。
Claims (4)
1.一种保温防火材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：栲胶溶液：20-30份，糠醇：10-20份，质量浓度为37％的甲醛：5-10份，质量浓度为65％的对甲苯磺酸溶液：10-20份，吐温-80：1-5份，水：5-30份；
所述保温防火材料按以下步骤制得：
1)：在栲胶溶液中加入水、糠醇、甲醛和对甲苯磺酸溶液，充分搅拌均匀，静置3-5分钟，得到溶液A，确保溶液A的pH≤2；
2)：将溶液A分为第一部分A1和第二部分A2，将第一部分A1倒入成型模具中；
3)：在第二部分A2中加入吐温-80，搅拌5-10分钟，搅拌速度控制在1000-2000r/min，使溶液完全起泡，得到泡沫；
4)：将泡沫倒入成型模具中的上层，搅拌1-2分钟，搅拌速度控制在50-100r/min，使泡沫平整而均匀地铺在成型模具中的上层；
5)：静置，实现树脂和泡沫的预固化，使其不再流动；
6)：转移成型模具至60-80℃的烘箱中干燥8-12h，完全固化得到保温防火材料。
2.如权利要求1所述的保温防火材料，其特征在于，由下列最优重量份的原料配比制成：栲胶溶液：30份，糠醇：13份，质量浓度为37％的甲醛：7.4份，质量浓度为65％的对甲苯磺酸溶液：15份，吐温-80：3份，水：5份。
3.如权利要求1所述的保温防火材料，其特征在于，所述栲胶溶液的质量浓度为40-55％，pH值为4.0-6.0，单宁含量不低于60％。
4.如权利要求1所述的保温防火材料，其特征在于，由树脂泡沫层和树脂实体层一次浇铸成型。
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| CN114173543B (zh) * | 2021-04-06 | 2025-03-25 | 西南林业大学 | 一种具有电磁屏蔽功能的栲胶泡沫材料及其制备方法 |
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| CN109109251A (zh) * | 2018-09-15 | 2019-01-01 | 福建农林大学 | 一种以单宁泡沫为芯材的真空绝热板及其制备方法 |
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2020
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| CN109109251A (zh) * | 2018-09-15 | 2019-01-01 | 福建农林大学 | 一种以单宁泡沫为芯材的真空绝热板及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 外墙外保温用栲胶改性酚醛树脂泡沫的研究;朱殿奎等;《新型建筑材料》;20090731(第07期);75-78 * |
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