三聚氰胺树脂泡沫塑料制备及国内外研究进展


首先以三聚氰胺、多聚甲醛和水为原料合成出蜜胺树脂,另外将乳化剂和交联剂用水作溶剂充分溶解并与发泡剂混合,再将树脂与发泡剂混合液经高速搅拌制得预制发泡液。然后通过不同的加热方式制得未干燥泡沫塑料,再经过烘干处理切割加工获得成品泡沫塑料。
实现树脂发泡的发泡剂有正戊烷、正己烷、石油醚及HCFC141b 等低沸点小分子化合物。帮助树脂发泡的乳化剂可以是非离子、阳离子及阴离子型表面活性剂。阴离子型以十二烷基苯酸钠为代表,非离子型有脂肪酸聚乙二醇醚等,阳离子型有烷基三甲基铵盐。固化剂主要包括有机酸、无机酸及二者混合物,主要代表有磷酸、盐酸、甲酸、乙酸、草酸、对二甲苯磺酸以及柠檬酸等。发泡加热方式主要有微波加热和热传导,如专利中提到可以采用热空气、水蒸汽加热或微波辐射进行发泡。
最早研究蜜胺泡沫的是德国的巴斯夫公司,早在上世纪80 年代就开始研究并申请了大量专利。1982 年获得了US4334971专利并在其中揭示了三聚氰胺泡沫塑料具有良好的机械性能、吸音性能和保温性能。1985 年获得的US4511678 和US4540717揭示了蜜胺泡沫塑料的发泡物理原理和技术细节,而后陆续实现了软质和硬质泡沫的产业化,但对其他国家采取了严格的技术保密,硬质板材在国内至今尚未出现。
为了增强韧性,使用三元醇类物质进行树脂的改性,使获得的泡沫弹性韧性方面得到了不小的提升,但是在使用后,产品的性能仍然无法满足实际需要。通过多年来不懈的努力研究,1985年率先公开了一种可满足实际使用要求的泡沫生产工艺,在树脂中添加适量的亚硫酸氢钠,提高树脂的亲水性,同时加入少量的阻燃剂、增塑剂、氧化物等助剂,用CO2和NH3等作为发泡剂,得到了各种性能相当优良的可阻燃的的蜜胺泡沫塑料。此外1994 年通过用柔性碳链取代三聚氰胺氨基上氢原子的方法改善泡沫的脆性,虽有所改善但仍未解决实际使用问题。日本学者在蜜胺泡沫制备工艺方面做了大量的研究。1995 年将蜜胺与甲醛物质的量比按照1: 3,pH 值= 8. 0 ~ 9. 0 的条件下制得预发泡树脂,再将其与发泡剂、乳化剂、固化剂和改性剂充分混均质后,与150℃ 条件下加热3h,制得容重为80kg /m3 的泡沫塑料。后来又改进工艺,在树脂中添加异氰酸酯和硅烷偶联剂制得了密度更小的泡沫塑料,密度约为35kg /m3,同时还使得蜜胺防火性能得到提升。2003 年日本学者Yukishiro 等通过热压的方法制备泡沫体。操作方法是将已制备好的蜜胺泡沫塑料在200℃ 以上的条件下热压10min 以上,使泡沫体积被压缩到一定范围,得到所需要形状,可提高抗压强度并降低脆性,但是距离实际应用仍有差距。