本发明涉及保温材料，尤其涉及一种酚醛-聚氨酯泡沫保温材料的制备方法。
背景技术：
随着能源日益紧缺和环保压力的不断增大，世界各国都开始力推开发可再生能源，其中太阳能为利用和开发最广、发展前景最好的可再生能源，现已广泛应用于各行各业，太阳能热水器行业就是其中之一。我国蕴藏着丰富的太阳能资源，太阳能利用前景广阔，目前已是世界上太阳能热水器的第一使用国和生产国。
众所周知，对太阳能热水器来说，水箱保温材料的选择是至关重要的，目前能用作水箱的保温材料主要有聚氨酯泡沫、酚醛泡沫、超细纤维等。聚氨酯泡沫是由异氰酸酯与聚醚组合物混合浇注至模具或水箱空腔内发泡制得，其中聚醚组合物含有聚醚多元醇、发泡剂、催化剂、固化剂、阻燃剂、稳定剂等，由于聚氨酯泡沫具有成型工艺简单、导热系数低等优势，是水箱主要采用的保温材料。酚醛树脂具有良好的阻燃性和低烟雾性，在火中不燃烧，不熔化，也不会有滴落物，而且燃烧过程毒性气体非常少，是国际上公认的建筑行业中最有发展前途的一种新型保温隔热材料。
木质素结构中含有醇羟基，可以替代部分多元醇与异氰酸酯进行反应制备聚氨酯硬泡，但由于羟基含量较低，导致其活性较低，限制了其应用；另外，在制备聚氨酯泡沫的过程中，木质素常以大分子颗粒形式分散在多元醇当中，导致反应性能的下降以及泡孔的不均匀，于是要想在聚氨酯中大量使用木质素，就必须解决好木质素的溶解问题。
聚氨酯是一种可燃性较强的聚合物，特别是泡沫塑料，密度小、比表面积较大、绝热性好，但是燃烧问题阻碍聚氨酯材料发展；而酚醛泡沫塑料用于结构性材料中有着令人满意的性能，如尺寸稳定性好、具有阻燃性、泡沫密度范围宽等，但是它的酥脆性的特点，用作保温隔热材料并不理想，因此抑制了酚醛泡沫塑料的发展。
技术实现要素：
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种酚醛-聚氨酯泡沫保温材料的制备方法。本发明制备得到的酚醛-聚氨酯泡沫保温材料，具有优良的抗压强度，粉化率低；同时具有良好的保温、阻燃效果。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种酚醛-聚氨酯泡沫保温材料的制备方法，由以下步骤组成：
（1）在100份酚醛树脂中加入5-10份表面活性剂、1-8份发泡剂及0.5-1份增韧剂，搅拌均匀形成组分A；
（2）称取150份异氰酸酯，加入50-80份木质素聚醚多元醇及1-5份二乙醇单异丙醇胺搅拌均匀，在50-70℃，反应0.5-1h，形成端异氰酸基弹性预聚体，得到组分B；
（3）在模具中将组分A和组分B混合，并加入10-15份的无机助剂，搅拌均匀后于室温下进行发泡，制得酚醛-聚氨酯泡沫保温材料。
进一步地，在步骤（1），所述表面活性剂为吐温-60或吐温-80。
进一步地，在步骤（1），所述发泡剂为石油醚、水或乙醇。
进一步地，在步骤（1），所述增韧剂为聚乙二醇或甘油。
进一步地，在步骤（2），所述木质素聚醚多元醇的官能度为4.2-4.5，其羟值为300-350mgKOH/g，其按照以下重量份数的原料和方法制成：
（1）称取100份木质素，40-50份水，2-6份木质素过氧化物酶，0.5-2份过氧化氢酶，1-10份呋喃乙醛及3-10份糠醇于反应器中，反应温度为80℃，搅拌反应5h，得到酶解改性木质素；
（2）将100份酶解改性木质素、300-350份丙三醇、150-250份二甘醇及0.01-0.05份Pd-Fe催化剂混合于反应器中，控制反应温度为120℃，由反应器底部通氮气鼓泡反应，然后抽真空，添加2-10份环氧丙烷，常压密闭反应2h，得到所述木质素聚醚多元醇。
进一步地，在步骤（3），所述无机助剂由高岭土、膨润土及氧化铝粉组成，所述高岭土、膨润土及氧化铝粉的质量比为：1:1-5:1-3。
更进一步地，所述无机助剂由高岭土、膨润土及氧化铝粉的粒径为20-30μm。
本发明采用木质素聚醚多元醇与异氰酸酯进行反应制备端异氰酸基弹性预聚体，增加保温材料的强度。 在体系中，木质素的羟基可与异氰酸酯反应，得到木质素基聚氨酯。木质素是具有网状结构的、含有苯环等刚硬基团的高分子化合物，在聚氨酯硬泡中可以增加泡沫的强度。故，相对于由普通聚醚多元醇制备的硬泡（聚醚多元醇在其中充当软段），这种木质素基聚氨酯泡沫材料在拉伸强度、抗压强度等方面表现更好。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
（1）本发明在保温材料的制备中采用木质素聚醚多元醇，制得的木质素基硬泡材料与传统方法所制备的泡沫材料相比，具有更优良的抗压强度、拉伸强度和冲击强度。
（2）本发明中的酚醛树脂与端异氰酸基弹性预聚体复合发泡材料，将柔性的端异氰酸基弹性预聚体与酚醛树脂同时发泡，使得泡沫中形成互穿网络的结构，大大降低了酚醛泡沫的粉化率，使得刚性的酚醛泡沫具有柔性，与不含有聚氨酯的酚醛泡沫相比粉化率降低；同时添加本身不燃且具有良好的保温效果的无机助剂，具有保温、阻燃和降低成本的效果。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例1
先制备木质素聚醚多元醇，过程如下：
（1）称取100份木质素，40份水，2份木质素过氧化物酶，2份过氧化氢酶，1份呋喃乙醛及10份糠醇于反应器中，反应温度为80℃，搅拌反应5h，得到酶解改性木质素；
（2）将100份酶解改性木质素、300份丙三醇、250份二甘醇及0.01份Pd-Fe催化剂混合于反应器中，控制反应温度为120℃，由反应器底部通氮气鼓泡反应，然后抽真空，添加8份环氧丙烷，常压密闭反应2h，得到官能度为4.2，羟值为300mgKOH/g的所述木质素聚醚多元醇。
一种酚醛-聚氨酯泡沫保温材料的制备方法，由以下步骤组成：
（1）在100份酚醛树脂中加入5份吐温-60、8份石油醚及0.5份聚乙二醇，搅拌均匀形成组分A；
（2）称取150份异氰酸酯，加入50份木质素聚醚多元醇及5份二乙醇单异丙醇胺搅拌均匀，在50℃，反应1h，形成端异氰酸基弹性预聚体，得到组分B；
（3）在模具中将组分A和组分B混合，并加入5份高岭土、5份膨润土及5份氧化铝粉，高岭土、膨润土及氧化铝粉的粒径为20μm，搅拌均匀后于室温下进行发泡，制得酚醛-聚氨酯泡沫保温材料。
将制备得到的酚醛-聚氨酯泡沫保温材料按照中国阻燃保温材料国家标准GB/T10294-1988和GB8624-1997进行检测，其导热系数达到 0.030 W/m•K；氧指数达到46.5，粉化率达到3.0%，抗压强度245Kpa，燃烧性能达到A级。
实施例2
先制备木质素聚醚多元醇，过程如下：
（1）称取100份木质素，50份水，6份木质素过氧化物酶，0.5份过氧化氢酶，10份呋喃乙醛及3份糠醇于反应器中，反应温度为80℃，搅拌反应5h，得到酶解改性木质素；
（2）将100份酶解改性木质素、350份丙三醇、150份二甘醇及0.05份Pd-Fe催化剂混合于反应器中，控制反应温度为120℃，由反应器底部通氮气鼓泡反应，然后抽真空，添加10份环氧丙烷，常压密闭反应2h，得到官能度为4.5，羟值为350mgKOH/g的所述木质素聚醚多元醇。
一种酚醛-聚氨酯泡沫保温材料的制备方法，由以下步骤组成：
（1）在100份酚醛树脂中加入10份吐温-80、1份水及1份甘油，搅拌均匀形成组分A；
（2）称取150份异氰酸酯，加入80份木质素聚醚多元醇及1份二乙醇单异丙醇胺搅拌均匀，在70℃，反应0.5h，形成端异氰酸基弹性预聚体，得到组分B；
（3）在模具中将组分A和组分B混合，并加入2份高岭土、10份膨润土及3份氧化铝粉，高岭土、膨润土及氧化铝粉的粒径为30μm，搅拌均匀后于室温下进行发泡，制得酚醛-聚氨酯泡沫保温材料。
将制备得到的酚醛-聚氨酯泡沫保温材料按照中国阻燃保温材料国家标准GB/T10294-1988和GB8624-1997进行检测，其导热系数达到 0.024 W/m•K；氧指数达到46.5，粉化率达到3.0%，抗压强度236Kpa，燃烧性能达到A级。
实施例3
先制备木质素聚醚多元醇，过程如下：
（1）称取100份木质素，40份水，5份木质素过氧化物酶，1份过氧化氢酶，8份呋喃乙醛及6份糠醇于反应器中，反应温度为80℃，搅拌反应5h，得到酶解改性木质素；
（2）将100份酶解改性木质素、325份丙三醇、200份二甘醇及0.03份Pd-Fe催化剂混合于反应器中，控制反应温度为120℃，由反应器底部通氮气鼓泡反应，然后抽真空，添加5份环氧丙烷，常压密闭反应2h，得到官能度为4.2，羟值为300mgKOH/g的所述木质素聚醚多元醇。
一种酚醛-聚氨酯泡沫保温材料的制备方法，由以下步骤组成：
（1）在100份酚醛树脂中加入5份吐温-60、8份乙醇及0.5份甘油，搅拌均匀形成组分A；
（2）称取150份异氰酸酯，加入60份木质素聚醚多元醇及3份二乙醇单异丙醇胺搅拌均匀，在50℃，反应1h，形成端异氰酸基弹性预聚体，得到组分B；
（3）在模具中将组分A和组分B混合，并加入1.5份高岭土、5份膨润土及3.5份氧化铝粉，高岭土、膨润土及氧化铝粉的粒径为20μm，搅拌均匀后于室温下进行发泡，制得酚醛-聚氨酯泡沫保温材料。
将制备得到的酚醛-聚氨酯泡沫保温材料按照中国阻燃保温材料国家标准GB/T10294-1988和GB8624-1997进行检测，其导热系数达到 0.021 W/m•K；氧指数达到40.5，粉化率达到2.8%，抗压强度251Kpa，燃烧性能达到A级。
实施例4
先制备木质素聚醚多元醇，过程如下：
（1）称取100份木质素，40份水，2份木质素过氧化物酶，2份过氧化氢酶，1份呋喃乙醛及10份糠醇于反应器中，反应温度为80℃，搅拌反应5h，得到酶解改性木质素；
（2）将100份酶解改性木质素、300份丙三醇、250份二甘醇及0.01份Pd-Fe催化剂混合于反应器中，控制反应温度为120℃，由反应器底部通氮气鼓泡反应，然后抽真空，添加8份环氧丙烷，常压密闭反应2h，得到官能度为4.2，羟值为300mgKOH/g的所述木质素聚醚多元醇。
一种酚醛-聚氨酯泡沫保温材料的制备方法，由以下步骤组成：
（1）在100份酚醛树脂中加入5份吐温-60、8份乙醇及0.5份甘油，搅拌均匀形成组分A；
（2）称取150份异氰酸酯，加入60份木质素聚醚多元醇及3份二乙醇单异丙醇胺搅拌均匀，在50℃，反应1h，形成端异氰酸基弹性预聚体，得到组分B；
（3）在模具中将组分A和组分B混合，并加入1.5份高岭土、5份膨润土及3.5份氧化铝粉，高岭土、膨润土及氧化铝粉的粒径为20μm，搅拌均匀后于室温下进行发泡，制得酚醛-聚氨酯泡沫保温材料。
将制备得到的酚醛-聚氨酯泡沫保温材料按照中国阻燃保温材料国家标准GB/T10294-1988和GB8624-1997进行检测，其导热系数达到 0.036 W/m•K；氧指数达到47.2，粉化率达到3.4%，抗压强度236Kpa，燃烧性能达到A级。
综上所述，本发明以上实施例制备得到的酚醛-聚氨酯泡沫保温材料的粉化率均低于3.5%，而现有技术中不含有聚氨酯的酚醛泡沫的粉化率为7.5%左右；同时本发明得到的保温材料导热系数、抗氧指数及抗压强度等性能良好，是一种性能优异的保温材料。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。