本發(fā)明涉及一種發(fā)泡樹酯及其制備方法，特別是涉及一種N-三羥甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛發(fā)泡樹酯及其制備方法。
背景技術(shù)：
近幾年，以聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯為代表的泡沫塑料的發(fā)展非常迅速而酚醛泡沫發(fā)展緩慢。但隨著對建筑物用泡沫塑料的防火性能的重視，酚醛泡沫塑料以其絕熱性、難燃性、燃燒時(shí)低發(fā)煙性、低毒性及尺寸穩(wěn)定性等方面優(yōu)良的特性又重新受到重視，其技術(shù)研究和應(yīng)用開發(fā)又重新活躍起來，己經(jīng)成為“保溫材料新的候補(bǔ)者”但是酚醛泡沫塑料也有缺點(diǎn)，比如泡沫脆性大、易粉化，阻礙了其應(yīng)用發(fā)展。因此傳統(tǒng)的酚醛泡沫不能適應(yīng)當(dāng)前市場對高性能韌性泡沫的需要，提高泡沫的韌性和耐熱性，是酚醛樹脂泡沫保溫材料當(dāng)前的重點(diǎn)研究方向。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種N-三羥甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛發(fā)泡樹酯及其制備方法，本發(fā)明是利用N-三羥甲基甲基丙烯酰胺為改性劑改性的酚醛泡沫，形成了接枝共聚物，從而起到了內(nèi)增韌的效果，N-三羥甲基甲基丙烯酰胺與酚羥基共聚合，形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。同時(shí)N元素的引入使體系耐熱性得到了明顯的提高，殘?zhí)柯矢?、抗沖擊性能好、硬度適宜。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種N-三羥甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛發(fā)泡樹酯，具有如下結(jié)構(gòu)：
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所述的一種N-三羥甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛發(fā)泡樹酯，樹脂合成階段各組分按重量計(jì)，由酚類化合物100份、醛類化合物45-85份、改性劑10-40份、催化劑1-6份、組成；樹脂發(fā)泡階段，各組分按重量計(jì)，由改性后酚醛樹脂100份、表面活性劑2-15份、發(fā)泡劑8-16份、固化劑10-20份組成。
所述的一種N-三羥甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛發(fā)泡樹酯，所述酚類化合物選自苯酚、甲酚、二甲酚、壬基苯酚、雙酚 A、間苯二酚、丙基苯酚、乙基苯酚與腰果酚中的一種或多種。
所述的一種N-三羥甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛發(fā)泡樹酯，所述醛類化合物選自甲醛、乙醛、丁醛、聚甲醛與糠醛中的一種或多種。
所述一種N-三羥甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛發(fā)泡樹酯，所述催化劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀等強(qiáng)堿物質(zhì)中的一種或多種。
所述的一種N-三羥甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛發(fā)泡樹酯，所述的表面活性劑為吐溫-80、司班、硅油中的至少一種。
所述的一種N-三羥甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛發(fā)泡樹酯，所述的發(fā)泡劑為正戊烷、異戊烷中的至少一種。
所述的一種N-三羥甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛發(fā)泡樹酯，所述的固化劑為對甲苯磺酸、二甲苯磺酸、苯酚磺酸、苯磺酸中的一種或幾種硫酸中的一種或多種。
所述的一種N-三羥甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛發(fā)泡樹酯，所述的改性劑為N-三羥甲基甲基丙烯酰胺。
一種N-三羥甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛發(fā)泡樹酯制備方法，所述制備方法包括以下步驟：
將定量的酚類化合物、催化劑、醛類化合物依次加到溫度約50～80℃的反應(yīng)釜中，反應(yīng)一段時(shí)間后，再加入N-三羥甲基甲基丙烯酰胺，高速攪拌使混合均勻，通N2保護(hù)，以1～5℃/min的升溫速度緩慢升溫至80～100℃，恒溫?cái)嚢?.5-2.5h后冷卻至室溫；用醋酸中和樹脂液中性，然后減壓蒸除體系中的小分子直至無液體排出，得粘稠液體，一種N-三羥甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛樹酯；
將改性酚醛樹脂置于容器中待用，依次稱量表面活性劑、發(fā)泡劑、加入容器中，快速攪拌，攪拌1～3分鐘，再將稱量好的固化劑倒入容器中，攪拌1-2分鐘，然后將攪拌好的液體倒入模具中，將模具放入60～80℃的烘箱中進(jìn)行發(fā)泡成型，待發(fā)泡成型完成后，將模具取出、拆模，即得到酚醛泡沫板進(jìn)行性能測試。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是：
1.本發(fā)明是利用N-三羥甲基甲基丙烯酰胺為改性劑改性的酚醛泡沫，N-三羥甲基甲基丙烯酰胺單體中的活潑羥基可與酚醛樹脂中的酚羥基脫水縮合，形成了接枝共聚物，從而起到了內(nèi)增韌的效果，N-三羥甲基甲基丙烯酰胺與酚羥基共聚合，形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。同時(shí)N元素的引入使體系耐熱性得到了明顯的提高，經(jīng)過發(fā)泡固化得到的改性酚醛泡沫閉孔率高，殘?zhí)柯矢摺⒖箾_擊性能好、硬度適宜。
2．本發(fā)明的制備工藝簡單、反應(yīng)周期短、原料易得。
3.本發(fā)明的主要用途：主要用于絕熱保溫和隔音等領(lǐng)域。尤其是作為絕熱保溫材料,其在建筑、石油化工、醫(yī)藥衛(wèi)生以及船舶運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施實(shí)例對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，并非對保護(hù)范圍的限制。同時(shí)下述實(shí)施實(shí)例中所述實(shí)驗(yàn)方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。
實(shí)施例所用原料如下：
苯酚
多聚甲醛
氫氧化鈉
乙酸
N-三羥甲基甲基丙烯酰胺
吐溫-80
正戊烷
苯磺酸
實(shí)施例1
本發(fā)明為一種N-三羥甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛發(fā)泡樹酯，包括以下步驟：
將65g苯酚溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的氫氧化鈉溶液0.65g加入到60℃的三口燒瓶中，混合均勻后，反應(yīng)5min，然后稱量35g多聚甲醛于燒瓶中，反應(yīng)1h后，再加入10g N-三羥甲基甲基丙烯酰胺，高速攪拌使混合均勻，通 N 2保護(hù)，以3℃/min 的升溫速度緩慢升溫至90℃，恒溫?cái)嚢?.5后冷卻至室溫。用醋酸中和樹脂為中性，得到目標(biāo)酚醛發(fā)泡樹脂。
將酚醛發(fā)泡樹脂、吐溫-80、正戊烷：苯磺酸按配比100：12： 10：12的比例進(jìn)行充分均勻混合，快速攪拌1min，然后將混好的物料轉(zhuǎn)移到模具中，在70℃下反應(yīng)10分鐘，脫模即得到酚醛泡沫板進(jìn)行性能測試。
實(shí)施例2
本發(fā)明為一種N-三羥甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛發(fā)泡樹酯，包括以下步驟：
將65g苯酚溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的氫氧化鈉溶液0.65g加入到60℃的三口燒瓶中，混合均勻后，反應(yīng)5min，然后稱量35g多聚甲醛于燒瓶中，反應(yīng)1h后，再加入15g N-三羥甲基甲基丙烯酰胺，高速攪拌使混合均勻，通 N 2保護(hù)，以3℃/min 的升溫速度緩慢升溫至90℃，恒溫?cái)嚢?.5后冷卻至室溫。用醋酸中和樹脂為中性，得到目標(biāo)酚醛發(fā)泡樹脂。
將酚醛發(fā)泡樹脂、吐溫-80、正戊烷：苯磺酸按配比100：12： 10：12的比例進(jìn)行充分均勻混合，快速攪拌1min，然后將混好的物料轉(zhuǎn)移到模具中，在70℃下反應(yīng)10分鐘，脫模即得到酚醛泡沫板進(jìn)行性能測試。
實(shí)施例3
本發(fā)明為一種N-三羥甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛發(fā)泡樹酯，包括以下步驟：
將65g苯酚溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的氫氧化鈉溶液0.65g加入到60℃的三口燒瓶中，混合均勻后，反應(yīng)5min，然后稱量35g多聚甲醛于燒瓶中，反應(yīng)1h后，再加入20g N-三羥甲基甲基丙烯酰胺，高速攪拌使混合均勻，通 N 2保護(hù)，以3℃/min 的升溫速度緩慢升溫至90℃，恒溫?cái)嚢?.5后冷卻至室溫。用醋酸中和樹脂為中性，得到目標(biāo)酚醛發(fā)泡樹脂。
將酚醛發(fā)泡樹脂、吐溫-80、正戊烷：苯磺酸按配比100：12： 10：12的比例進(jìn)行充分均勻混合，快速攪拌1min，然后將混好的物料轉(zhuǎn)移到模具中，在70℃下反應(yīng)10分鐘，脫模即得到酚醛泡沫板進(jìn)行性能測試。
實(shí)施例4
本發(fā)明為一種N-三羥甲基甲基丙烯酰胺醚化的酚醛發(fā)泡樹酯，包括以下步驟：
將65g苯酚溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的氫氧化鈉溶液0.65g加入到60℃的三口燒瓶中，混合均勻后，反應(yīng)5min，然后稱量35g多聚甲醛于燒瓶中，反應(yīng)1h后，再加入25g N-三羥甲基甲基丙烯酰胺，高速攪拌使混合均勻，通 N 2保護(hù)，以3℃/min 的升溫速度緩慢升溫至90℃，恒溫?cái)嚢?.5后冷卻至室溫。用醋酸中和樹脂為中性，得到目標(biāo)酚醛發(fā)泡樹脂。
將酚醛發(fā)泡樹脂、吐溫-80、正戊烷：苯磺酸按配比100：12： 10：12的比例進(jìn)行充分均勻混合，快速攪拌1min，然后將混好的物料轉(zhuǎn)移到模具中，在70℃下反應(yīng)10分鐘，脫模即得到酚醛泡沫板進(jìn)行性能測試。
對比例
將65g苯酚溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的氫氧化鈉溶液0.65g加入到60℃的三口燒瓶中，混合均勻后，反應(yīng)5min，然后稱量35g多聚甲醛于燒瓶中，反應(yīng)1h后，以3℃/min 的升溫速度緩慢升溫至90℃，恒溫?cái)嚢?.5后冷卻至室溫。用醋酸中和樹脂為中性，得到基礎(chǔ)酚醛發(fā)泡樹脂。
將酚醛發(fā)泡樹脂、吐溫-80、正戊烷：苯磺酸按配比100：12： 10：12的比例進(jìn)行充分均勻混合，快速攪拌1min，然后將混好的物料轉(zhuǎn)移到模具中，在70℃下反應(yīng)10分鐘，脫模即得到酚醛泡沫板進(jìn)行性能測試。
本發(fā)明實(shí)施例所制備的改性酚醛樹脂與普通酚醛樹脂的性能對比如下表：
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本發(fā)明是利用N-三羥甲基甲基丙烯酰胺為改性劑改性的酚醛泡沫，N-三羥甲基甲基丙烯酰胺單體中的活潑羥基可與酚醛樹脂中的酚羥基脫水縮合，形成了接枝共聚物，從而起到了內(nèi)增韌的效果，N-三羥甲基甲基丙烯酰胺與酚羥基共聚合，形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。同時(shí)N元素的引入使體系耐熱性得到了明顯的提高，經(jīng)過發(fā)泡固化得到的改性酚醛泡沫閉孔率高，殘?zhí)柯矢?、抗沖擊性能好、硬度適宜，拓寬了酚醛樹脂的應(yīng)用范圍。
上面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了示例性的描述，顯然本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。