1 前言
酚醛泡沫是由酚醛樹(shù)脂通過(guò)發(fā)泡而得到的一種泡沫塑料。與早期占市場(chǎng)主導(dǎo)地位的聚苯乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫等材料相比，在阻燃方面它具有特殊的優(yōu)良勝能。其重量輕，剛性大，尺寸穩(wěn)定性好，耐化學(xué)腐蝕，耐熱性好，難燃，自熄，低煙霧，耐火焰穿透，遇火無(wú)灑落物，價(jià)格低廉，是電器、儀表、建筑、石油化工等行業(yè)較為理想的絕緣隔熱保溫材料，因而受到人們的廣泛重視。目前，酚醛泡沫已成為泡沫塑料中發(fā)展最快的品種之一。消費(fèi)量不斷增長(zhǎng)，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，國(guó)內(nèi)外研究和開(kāi)發(fā)都相當(dāng)活躍。然而，酚醛泡沫最大的弱點(diǎn)是脆性大，開(kāi)孔率高，因此提高它的韌性是改善酚醛泡沫性能的關(guān)鍵技術(shù)。本文主要就酚醛泡沫的制備中所用發(fā)泡助劑、發(fā)泡機(jī)理和泡沫增韌的新進(jìn)展作一介紹。
2 發(fā)泡助劑
2．1 催化劑／固化劑
酚醛泡沫一般是在室溫或低熱條件下制備，因此需以酸作催化劑。當(dāng)酸作催化劑時(shí)，酸能加速樹(shù)脂分子間的縮聚反應(yīng)，反應(yīng)放出的熱量促使發(fā)泡劑急劇氣化，而使乳化樹(shù)脂膨起，同時(shí)樹(shù)脂固化。反應(yīng)的催化劑也是樹(shù)脂的固化劑。在環(huán)境溫度下固化劑的類(lèi)型和數(shù)量對(duì)獲得優(yōu)質(zhì)泡沫是極其重要的。固化劑的選擇應(yīng)使聚合物的固化速度與發(fā)泡速度匹配。因此，要求所用的固化劑能夠使固化速度在很寬的范圍內(nèi)變化，固化反應(yīng)本身又能在比較低的溫度下進(jìn)行。
固化劑分無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸，無(wú)機(jī)酸如硫酸、鹽酸、磷酸等。有機(jī)酸有草酸、已二酸、苯硝酸、酚硝酸、甲苯磺酸，苯磺酸，石油磺酸等。無(wú)機(jī)酸價(jià)格低，但固化速度太快，對(duì)金屬有很強(qiáng)的腐蝕作用，因此防腐成為酚醛泡沫使用中的一大難題。研究表明，可利用甲醇、乙醇、丙醇等稀釋無(wú)機(jī)酸達(dá)到緩蝕，也可加入抗腐蝕劑如氧化鈣、氧化鐵、碳酸鈣、無(wú)水硼砂、堿金屬和堿土金屬碳酸鹽及鋅、鋁等。有人已考慮用堿中和劑來(lái)處理泡沫，但這種方法的有效性尚末得到證實(shí)。有關(guān)這方面的研究還在進(jìn)行中。文獻(xiàn)曾報(bào)導(dǎo)，使用酸性的萘磺酸酚醛既起催化作用又參與酚醛的縮合反應(yīng)，降低了酸的滲透性，對(duì)金屬的腐蝕性也就很小。文獻(xiàn)中還提到其它降低泡沫材料腐蝕性方法，如以鹽酸作固化劑時(shí)首先用真空法除去成型產(chǎn)品中易揮發(fā)物，再用NH3除去殘存的酸或在80－130℃條件下熱處理，或在樹(shù)脂配方添加中和劑等，這些方法使生產(chǎn)工藝復(fù)雜化，并增加成本。
現(xiàn)在采用芳族磺酸為基礎(chǔ)的固化劑很普遍。這是因?yàn)樗g性小，并具有增塑作用。還有將有機(jī)酸和無(wú)機(jī)酸混合使用。為保證分散均勻，使用時(shí)應(yīng)將固態(tài)有機(jī)磺酸配成高濃度的水溶液，一般溶液的濃度在40－65％為宜。
2．2 發(fā)泡劑
發(fā)泡劑是塑料發(fā)泡成型中發(fā)泡動(dòng)力的來(lái)源塑料發(fā)泡方法一般分為機(jī)械發(fā)泡、物理發(fā)泡和化學(xué)發(fā)泡。機(jī)械發(fā)泡是借助于機(jī)械的強(qiáng)烈攪拌，使氣體均勻地混入樹(shù)脂中形成氣泡。物理發(fā)泡則是借助于溶解在樹(shù)脂中的發(fā)泡劑物理狀態(tài)的改變，形成大量的氣泡。以上兩種發(fā)泡完全是物理過(guò)程，沒(méi)有發(fā)生任何化學(xué)變化。化學(xué)發(fā)泡是發(fā)泡過(guò)程中使化學(xué)發(fā)泡劑發(fā)生化學(xué)變化，從而分解并產(chǎn)生大量氣體，使發(fā)泡過(guò)程進(jìn)行。發(fā)泡劑的種類(lèi)和用量對(duì)發(fā)泡效果具有重要影響。它直接影響泡沫密度，進(jìn)而影響到產(chǎn)物的物理、機(jī)搬勝能。此外，使用發(fā)泡劑使泡沫具有大量球狀微孔，泡沫耐燃性及韌性提高。
根據(jù)酚醛樹(shù)脂發(fā)泡反應(yīng)機(jī)理，大多數(shù)以物理發(fā)泡方法進(jìn)行。物理發(fā)泡劑分惰性氣體和低沸點(diǎn)液體兩類(lèi)。酚醛泡沫常用的發(fā)泡劑為各種沸點(diǎn)在30－60℃之間的揮發(fā)性液體，如氟利昂、氯化烴、正戊烷等。現(xiàn)在的科研和工廠生產(chǎn)中使用的發(fā)泡劑絕大多數(shù)仍然是氟氯烴化合物，其中以氟利昂一11與氟利昂-21的1：4（mol）混和物使用最廣泛。氟氯烴發(fā)泡劑效果非常好，但氟氯烴會(huì)破壞大氣的臭氧層，所以已限制使用且開(kāi)始選擇代用品。在近期的專(zhuān)利中為減少對(duì)大氣臭氧層的危害，選擇了危害小的氟氯烴，如 CF32CF2CHC12、HCF2CF2CEt，被稱(chēng)為不耗臭氧的發(fā)泡劑。還有人采用減少氟化物發(fā)泡劑的使用量，加入部分代用品，如 F-11和戊烷混合使用。在新的代用品中最有前途的當(dāng)屬惰性氣體發(fā)泡劑二氧化碳、氮?dú)獾取Ｋ鼈儫o(wú)毒、無(wú)污染，臭氧消耗系數(shù)（ODP）為零，溫室效應(yīng)系數(shù)（GwP）很小，不燃，價(jià)廉易得，是氟利昂替代品研究的熱點(diǎn)，但難度較高。可喜的是有文獻(xiàn)報(bào)道，日本的Asahi化工公司的研究者用CO2代替氟氯烴作生產(chǎn)酚醛泡沫材料的發(fā)泡劑，效果良好。它們由酚醛共聚樹(shù)脂（含有羥甲基脲）與發(fā)泡劑CO2及催化劑混合物制得的酚醒泡沫材料。

標(biāo)簽：中加丁苯橡膠韌性