本发明涉及一种发泡材料，特别是涉及一种芳烷基醚改性酚醛发泡材料。
背景技术：
在中国目前的墙体保温材料市场中，酚醛泡沫因为它低导热性，优秀的抗燃烧性能，低吸水性和在燃烧中低毒烟的产生率，而进入人们的眼中,被誉为“保温材料之王”。由于酚醛具有苯环结构，所以酚醛泡沫尺寸稳定，且化学成分稳定，常用于适用于建筑、化工、船舶及各种保温管道。但是，酚醛泡沫也有缺点，比如质脆性、易掉粉掉渣，密度对泡沫的强度、导热系数影响较大等，这些缺点大大制约了酚醛泡沫在各个领域的应用。
酚醛泡沫通常由甲阶酚醛树脂、表面活性剂、发泡剂混合均匀后再加入固化剂，搅拌均匀后加热发泡，所形成的酚醛泡沫一般情况下存在密度高，脆性大，吸水率高等缺陷，所以酚醛泡沫发泡使用的酚醛树脂需要使用柔性材料进行改性，来解决酚醛泡沫的部分缺陷。改性酚醛泡沫的柔性材料一般包括：聚乙二醇、低分子量聚酯，外加增韧剂等。经过改性的酚醛树脂进行发泡制备的酚醛泡沫，其脆性会有一定的改善。而使用外增塑的办法，增塑效果不佳，故需克服其韧性差的缺陷，还需采用内增韧办法来解决。
现阶段大多数研究者均使用腰果酚代替苯酚或加入尿素、木质素等增韧剂来解决酚醛树脂韧性较差的问题，但制得的酚醛树脂复合材料过程中木质素的分散难以均匀，在发泡过程中所需固化温度过高，固化速度过慢。酚醛泡沫存在泡孔不均匀，易发生龟裂等缺点。
公开专利号为CN 101186564 A的发明专利申请，其公开了一种甲氧基芳烷基醚低聚物的制备技术，可用于多种改性酚醛树脂。其介绍了这种甲氧基芳烷基醚低聚物的制备，没有明确阐述如何应用在热固性酚醛树脂的改性中，及改性后对酚醛树脂有何益处。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种芳烷基醚改性酚醛发泡材料，本发明甲氧基芳烷基醚低聚物改性苯酚后与甲醛反应，在碱性条件下生成一种新型的热固性改性酚醛树脂的方法。主要提高了酚醛树脂的含碳量，且芳环的键能较高，结构稳定，故所制得的酚醛泡沫韧性大大提高，同时改善了酚醛泡沫的吸水率等综合性能。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种芳烷基醚改性酚醛发泡材料，所述材料制取芳烷基醚改性酚醛树脂的过程分为如下两个反应阶段；反应阶段I为甲氧基芳烷基醚低聚物与苯酚发生交换反应，生成带两个酚环的芳烷基醚化合物；反应阶段II为使用反应阶段I所生成的芳烷基醚化合物与甲醛在碱性条件下反应，生成改性的酚醛树脂；
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所述一种芳烷基醚改性酚醛发泡材料，按下列重量份的原料配制：
甲氧基芳烷基醚低聚物 70-85份；
苯酚 80-100份；
多聚甲醛 46-56份；
氢氧化钠 1份。
所述的一种芳烷基醚改性酚醛发泡材料，原料及配比选定后，按下列制备工艺进行 ：
将所取制得的甲氧基芳烷基醚低聚物与苯酚按照上述比例反应完全后，加入上述比例的甲醛溶液和氢氧化钠催化剂，80～100 ℃下反应2小时后，真空脱水；当树脂凝胶时间达到 120～175 s 时停止反应，即可得到黄色的粘稠固体树脂。
所述的一种芳烷基醚改性酚醛发泡材料，所选用的改性苯酚的芳烷基醚低聚物为甲氧基芳烷基醚低聚物，其反应过程中所添加的芳烷基化合物为甲苯、二苯醚、对二甲苯等芳香基化合物。
所述的芳烷基醚改性酚醛发泡材料，按下列重量份的原料配制：
酚醛树脂 100份；
表面活性剂 2-6份；
发泡剂 8-10份；
固化剂 12-14份。
所述的一种芳烷基醚改性酚醛发泡材料，表面活性剂为聚硅氧烷-聚氧乙烯-聚氧丙烯的嵌段共聚物、吐温-80、硅油中的至少一种。
所述的一种芳烷基醚改性酚醛发泡材料，所述发泡剂为二氯甲烷、正戊烷、异戊烷中的至少一种。
所述的一种芳烷基醚改性酚醛发泡材料，所述固化剂为对甲基苯磺酸、二甲苯磺酸、苯酚磺酸、苯磺酸中的一种或几种硫酸中的一种或多种。
本发明的优点与效果是：
本发明选用了一种甲氧基芳烷基醚低聚物来改性苯酚后与甲醛反应，即在酚环上引进芳基或芳烷基，在碱性条件下与甲醛反应生成一种新型的可发性酚醛树脂。这种新型树脂机械强度较高，残碳率、热分解峰值温度及硬度均有提高，产品的综合性能得到了提升。另外，其制造工艺简单，具有广阔的发展和应用前景。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例 1
按照2:1的摩尔比例加入浓硫酸到甲醛溶液中，室温后按照1：3的摩尔比例加入二苯醚和甲醇混合均匀，放入三口烧瓶中，65℃水浴1小时后，搅拌加热升温水浴至80℃，反应6小时后冷却至室温取上层液，除去多余水分得到所需的甲氧基芳烷基醚低聚物。将所取得的甲氧基芳烷基醚低聚物与苯酚按照70:100的份数比加入到带有回流冷凝管的500ml三口烧瓶中，搅拌升温至110℃，两小时后反应完全；室温冷却至100℃后加入56份甲醛溶液和1份氢氧化钠催化剂，80～100 ℃下反应2小时后，真空脱水；当树脂凝胶时间达到 120～175 s 时停止反应，即可得到黄色的粘稠固体树脂。取样后加入乙醇溶液进行搅拌溶解，得到改性酚醛树脂溶液，将所得的改性酚醛树脂溶液与聚硅氧烷-聚氧乙烯-聚氧丙烯的嵌段共聚物、二氯甲烷按照100：2：8的份数比进行充分均匀混合，搅拌3分钟，再将12份对甲基苯磺酸加入搅拌15秒，然后将混合好的物料转移到模具中，在70℃烘箱下反应10分钟后进行脱模、拆模，即可得到需要的酚醛泡沫。
实施例 2
按照2:1的摩尔比例加入浓硫酸到甲醛溶液中，室温后按照1：3的摩尔比例加入对二甲苯和甲醇混合均匀，放入三口烧瓶中，65℃水浴1小时后，搅拌加热升温水浴至80℃，反应6小时后冷却至室温取上层液，除去多余水分得到所需的甲氧基芳烷基醚低聚物。将所取得的甲氧基芳烷基醚低聚物与苯酚按照75:95的份数比加入到带有回流冷凝管的500ml三口烧瓶中，搅拌升温至110℃，两小时后反应完全；室温冷却至100℃后加入52份甲醛溶液和1份氢氧化钠催化剂，80～100 ℃下反应2小时后，真空脱水；当树脂凝胶时间达到 120～175 s 时停止反应，即可得到黄色的粘稠固体树脂。取样后加入乙醇溶液进行搅拌溶解，得到改性酚醛树脂溶液，将所得的改性酚醛树脂溶液与聚硅氧烷-聚氧乙烯-聚氧丙烯的嵌段共聚物、二氯甲烷按照100：3：8的份数比进行充分均匀混合，搅拌3分钟，再将12份对甲基苯磺酸加入搅拌15秒，然后将混合好的物料转移到模具中，在70℃烘箱下反应10分钟后进行脱模、拆模，即可得到需要的酚醛泡沫。
实施例 3
按照2:1的摩尔比例加入浓硫酸到甲醛溶液中，室温后按照1：3的摩尔比例加入甲苯和甲醇混合均匀，放入三口烧瓶中，65℃水浴1小时后，搅拌加热升温水浴至80℃，反应6小时后冷却至室温取上层液，除去多余水分得到所需的甲氧基芳烷基醚低聚物。将所取得的甲氧基芳烷基醚低聚物与苯酚按照80:90的份数比加入到带有回流冷凝管的500ml三口烧瓶中，搅拌升温至110℃，两小时后反应完全；室温冷却至100℃后加入49份甲醛溶液和1份氢氧化钠催化剂，80～100 ℃下反应2小时后，真空脱水；当树脂凝胶时间达到 120～175 s 时停止反应，即可得到黄色的粘稠固体树脂。取样后加入乙醇溶液进行搅拌溶解，得到改性酚醛树脂溶液，将所得的改性酚醛树脂溶液与聚硅氧烷-聚氧乙烯-聚氧丙烯的嵌段共聚物、二氯甲烷按照100：4：8的份数比进行充分均匀混合，搅拌3分钟，再将13份对甲基苯磺酸加入搅拌15秒，然后将混合好的物料转移到模具中，在70℃烘箱下反应10分钟后进行脱模、拆模，即可得到需要的酚醛泡沫。
实施例 4
按照2:1的摩尔比例加入浓硫酸到甲醛溶液中，室温后按照1：3的摩尔比例加入二苯醚和甲醇混合均匀，放入三口烧瓶中，65℃水浴1小时后，搅拌加热升温水浴至80℃，反应6小时后冷却至室温取上层液，除去多余水分得到所需的甲氧基芳烷基醚低聚物。将所取得的甲氧基芳烷基醚低聚物与苯酚按照85:80的份数比加入到带有回流冷凝管的500ml三口烧瓶中，搅拌升温至110℃，两小时后反应完全；室温冷却至100℃后加入52份甲醛溶液和1份氢氧化钠催化剂，80～100 ℃下反应2小时后，真空脱水；当树脂凝胶时间达到 120～175 s时停止反应，即可得到黄色的粘稠固体树脂。取样后加入乙醇溶液进行搅拌溶解，得到改性酚醛树脂溶液，将所得的改性酚醛树脂溶液与聚硅氧烷-聚氧乙烯-聚氧丙烯的嵌段共聚物、二氯甲烷按照100：4：9的份数比进行充分均匀混合，搅拌3分钟，再将13份对甲基苯磺酸加入搅拌15秒，然后将混合好的物料转移到模具中，在70℃烘箱下反应10分钟后进行脱模、拆模，即可得到需要的酚醛泡沫。
本发明实施例1至 4所制备的酚醛泡沫与普通酚醛泡沫的性能对比如下表：
由上表可见，随着改性酚醛树脂中苯环含量的增加，泡沫的弯曲形变程度也随之增加，泡沫的弯曲形变比基础泡沫提高了4～5倍。这是因为在酚醛树脂中引入了结构较为稳定的芳基，提高了材料的韧性，同时增加了分子链的长度，增加了体系的空间位阻，降低了酚醛树脂的网络致密性，使酚醛树脂不易断裂。苯环的增加改变了酚醛树脂之间仅有亚甲基相连的情况，因此在酚醛树脂中引入苯环来改性酚醛树脂可改善泡沫质脆、易粉化的缺点，提高材料的韧性。
随着改性酚醛树脂中碳原子含量的增加，甲氧基芳烷基醚改性的酚醛泡沫与普通酚醛泡沫的残炭率结果比较可看出，提升较高的碳原子含量，使得改性后的酚醛泡沫比普通酚醛泡沫残炭率提升了大约10个百分点。原因是苯环类甲基衍生物、酚类及其甲基衍生物等的挥发量都有所减少，大大提高了树脂的残炭率。
随着苯环含量的增加，改性酚醛泡沫热分解峰值温度高达 513.4 ℃，较普通酚醛泡沫提高了近100℃，耐稳定性显著提高。
根据国家标准要求GB8624-2012建筑材料分级要求，以上发明均符合国家防火隔热标准，在加苯环含量增加后，实施例1-4其硬度均比普通酚醛泡沫的硬度提升了一个等级。
综上所述，本发明由芳烷基醚低聚物改性苯酚与甲醛生成的酚醛树脂，使酚醛泡沫韧性大大改善，残炭率、热分解峰值温度、硬度均有提高，产品的综合性能得到了提升。上述实例采用的制取芳烷基醚低聚物的方法中所加入的芳烷基化合物，同样适用于其他同分异构体。
以上通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。