酚醛泡沫的制備及吸水率研究實驗

     酚醛泡沫塑料是一種新型隔熱材料，具有輕質、低毒、難燃、低煙、隔熱、耐高低溫等優點，被越來越廣泛地應用于各個領域。酚醛泡沫在高溫或遇火情況下，表面發生炭化對內層起到保護作用，因此能保持良好的隔熱性能。由于一些技術和質量的原因，我國實行了工業化生產酚醛泡沫的廠家并不多，因此探索酚醛泡沫的工業化生產條件并提高泡沫體的各種性能對節能和環保等事業具有重要意義。目前酚醛泡沫的生產主要是采用可發性酚醛樹脂與發泡劑、固化劑和其他助劑經過快速攪拌混合澆鑄加熱發泡，在60-70℃的條件下經過一段時間熟化后得到泡沫體。本實驗研究了酚醛泡沫體制備過程中一些條件參數對泡沫體性能的影響。通過力學試驗和熱重分析測試了泡沫體的力學性能和熱穩定性能。

1、實驗主要原料

   苯酚、甲醛、鹽酸、硫酸：工業級，市售；正戊烷：分析純；吐溫-80：分析純；氫氧化鈉：分析醇。

2、主要儀器

   梅特勒電子天平；電熱恒溫鼓風干燥箱；電動攪拌器；電子試驗機；熱重分析儀。

3、可發泡性酚醛樹脂合成

   將苯酚/甲醛按一定的物質的量比加入裝配有冷疑器、電動攪拌器和溫度計的三頸燒瓶中，開動攪拌器并對燒瓶水浴加熱，待瓶內混合物到一定溫度后加入一定量氫氧化鈉作為催化劑，繼續加熱到一定溫度并保持一段時間后停止加熱，用冷水浴使混合物迅速降溫至70℃以下，再用稀鹽酸中和混合物至pH=6.5-7.4，減壓脫水至合適黏度即得到可發泡性酚醛樹脂。樹脂質，量指標如下：固含量(質量分數)：88%；黏度：2.5-3.5Pa·s(25℃)；游離酚含量(質量分數)：5%-8%。

4、酚醛泡沫的制備

   將一定比例的樹脂、發泡劑、表面活性劑、固化劑高速攪拌混合后放在50-80℃的恒溫室內發泡一段時間，固化成型后得到酚醛泡沫。

5、泡沫性能測試表觀密度：

   測定標準GB/T6343-1986(1995)；吸水率：測定標準GB/T8810-1988(2005)；壓縮強度：測定標準GB/T8813-1988，試驗機速度2mm/min；熱重分析：N2氣氛中，N2氣流速20mL/min，升溫速率為10℃/min，溫度范圍50-800℃。

6、泡沫體的吸水率

    酚醛泡沫塑料是一種具有閉孔結構的低密度微孔泡沫材料，具有很多的性能，吸水量的大小直接影響其絕熱性能。列出了不同密度的泡沫體的吸水率，可以看到泡沫體的吸水率隨著密度的增大而略有減小。這是因為泡沫的泡孔結構對泡沫的吸水率有很大影響，泡孔大、酚醛開閉孔率高、粗糙，吸水率就大；相反，吸水率就小。研究發現泡沫的吸水率隨容重的變化而變化，容重越大，泡孔越細密，吸水率越小，但變化量并不大。影響比較大的還是制備泡沫的配方、工藝等。