本发明涉及建筑保温材料技术领域，具体涉及一种改性酚醛树脂保温板及其制备方法。
背景技术：
改性酚醛树脂保温板是由酚醛泡沫制成，其主要成分为苯酚和甲醛，酚醛泡沫是一种新型难燃、防火低烟保温材料（限定条件下），它是由酚醛树脂加入发泡剂、固化剂及其它助剂制成的闭孔硬质泡沫塑料。酚醛泡沫是以酚醛树脂为主要原料，加入固化剂、发泡剂及其它辅助组分，在树脂交联固化的同时，发泡剂产生气体分散其中，发泡形成的泡沫塑料。
改性酚醛树脂保温板在火焰直接作用下，具有结碳、无滴落物、无卷曲、无熔化现象；火焰燃烧后，表面形成一层“石墨泡沫”层，有效地保护层内的泡沫结构，抗火焰穿透时间可达1h。酚醛分子只有碳、氢、氧原子，在高温分解时，除少量co外，无其它有毒气体，最大烟密度为5.0%。除被强碱侵蚀外，酚醛泡沫几乎能耐所有无机酸、有机酸、有机溶剂的侵蚀。长期暴露于阳光下，无明显老化现象，与其它有机绝热材料相比，其使用寿命较长。
但是，改性酚醛树脂保温板与聚氨酯硬泡相比，存在脆性大、酸性大的缺点。脆性大，则使保温板在使用时存在掉粉、弹性低、压缩强度低、抗拉拔强度低及导热系数不达标等问题，使其自身的优良防火性能未能得到有力发挥；并且对施工及运输都造成了诸多不便。酸性大，则使与保温板接触的金属、水泥等基材被腐蚀，不利于长期配合使用。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种改性酚醛树脂保温板，改善了传统改性酚醛树脂保温板脆性大及酸性大的缺陷；通过将特定的植物纤维改性，进一步提高了该植物纤维特有的韧性，增韧效果显著；并且改性的植物纤维呈弱碱性，与其余原料配合，使改性酚醛树脂保温板的酸性降低。
本发明的第一个目的通过以下技术方案来实现：
一种改性酚醛树脂保温板，按重量份计算，包括如下原料：酚醛树脂80-130份，无机填料30-50份，改性植物纤维15-25份，发泡剂5-10份，固化剂3-5份，表面活性剂3-5份；所述改性植物纤维包括改性柳枝纤维，改性紫藤纤维或改性蔓常春纤维中的一种或几种。
通过采用上述技术方案，柳枝纤维自身具有韧性强，不翘不裂，不生蛀虫等优点，紫藤及蔓常春纤维柔软坚韧，枝蔓可绕成圈；将柳枝纤维、紫藤及蔓常春纤维经过加工改性，保留其韧性的同时，增强其刚性，用该改性植物纤维制备得到的改性酚醛树脂保温板，具有较强的韧性，具有掉粉小、弹性大、压缩强度高、抗拉拔强度高及导热系数达标的优点，同时便于运输及施工操作。此外，控制改性植物纤维的ph为弱碱性，削弱改性酚醛树脂的部分酸性，从而削弱了其多金属及水泥等基材的腐蚀性，提高了建筑墙体的结构稳定性，延长建筑材料的使用寿命。
作为优选，按重量份计算，包括如下原料：酚醛树脂100-120份，无机填料35-45份，改性植物纤维15-20份，发泡剂6-8份，固化剂3-5份，表面活性剂3-5份；所述改性植物纤维包括改性柳枝纤维，改性紫藤纤维或改性蔓常春纤维中的一种或几种。
通过采用上述技术方案，进一步优化了各原料组分的配比，使改性酚醛树脂保温板的性能更佳。
作为优选，所述改性柳枝纤维通过如下方法制备得到：将柳枝剥皮，浸没在改性液中；在0.12-0.13mpa，25-40℃下，恒温施压48h；取出柳枝粉碎，干燥，得到改性柳枝纤维。
通过采用上述技术方案，将柳条浸没在改性液中，恒温施压，使改性液中的有效成分充分渗透并融入柳条自身的组织结构中，在保留柳条韧性的同时，增强了其刚性。
作为优选，所述改性液为纳米黏土，去离子水和25wt%氨水的混合液；所述改性液的ph为8。
通过采用上述技术方案，纳米黏土具有很强的刚性，裂纹在扩展时遇到纳米黏土粒子发生箨向或偏转，吸收能量而达到增韧目的，与柳条纤维配合，更深层次提高了保温板的韧性。另外，纳米黏土粒子与树脂具有良好的相容性，使基体对冲击能量的分散能力和吸收能力提高，导致韧性增大。因此，将纳米黏土融入柳条纤维中，大大提高了保温板的韧性。此外，控制改性植物纤维的ph为弱碱性，削弱改性酚醛树脂的部分酸性，从而削弱了其多金属及水泥等基材的腐蚀性，提高了建筑墙体的结构稳定性，延长建筑材料的使用寿命。
作为优选，所述纳米黏土与去离子水的比例为4:7。
通过采用上述技术方案，保证柳条纤维浸没在纳米黏土水中，实现纳米黏土与柳条之间的充分渗透改性。
作为优选，所述改性紫藤纤维通过如下方法制备得到：将紫藤藤蔓粉碎，加入1-2倍重量份的纳米黏土及3-5倍重量份的去离子水，加入25wt%的氨水溶液，调节溶液ph为8，于30-40℃下，恒温搅拌直至干燥，得到改性紫藤纤维。
作为优选，所述蔓常春纤维通过如下方法制备得到：将蔓常春枝蔓粉碎，加入1-2倍重量份的纳米黏土及3-5倍重量份的去离子水，加入25wt%的氨水溶液，调节溶液ph为8，于30-40℃下，恒温搅拌直至干燥，得到改性蔓常春纤维。
通过采用上述技术方案，紫藤藤蔓与蔓常春枝蔓属于藤本植物，其组织较柳枝疏松，因此直接将紫藤藤蔓与蔓常春枝蔓粉碎，加入纳米黏土水中进行改性，提高其韧性，增强其刚性，得到改性的紫藤纤维及蔓常春纤维。
作为优选，所述无机填料为空心玻璃微珠、玻化微珠或膨胀珍珠岩；所述发泡剂为碳酸钙，水玻璃，碳化硅或碳黑；所述固化剂为磷酸或草酸。
作为优选，所述无机填料的粒径为50-80μm。
通过采用上述技术方案，通过大量实验验证，本发明中，该范围的无机填料与酚醛树脂融合更加充分，可以均匀分散在改性酚醛树脂保温板中，从而提高保温板的结构稳定性，避免出现掉渣的问题，防火性能高。发泡剂与固化剂均选用无机材料，保证保温板发泡固化效果的同时，降低有机材料的刺激性，绿色环保，降低危害。
本发明的另一个目的是提供一种上述改性酚醛树脂保温板的制备方法，包括如下步骤：
（1）将酚醛树脂，无机填料，改性植物纤维，发泡剂及表面活性剂混合得到混合料，加入混合料3/4重量份的去离子水，搅拌均匀，得到混合料浆；
（2）在80-120℃下，将混合料浆，固化剂和混合料2/5重量份的去离子水混合，经发泡、固化及熟化后，即得改性酚醛树脂保温板。
通过采用上述技术方案，制备方法简单，易操作；制备得到的改性酚醛树脂保温板，韧性高，刚性强，不掉渣，防火性能好，酸性降低，刺激性小，是一款各项性能佳且绿色环保的建筑保温材料。
综上所述，本发明具有如下有益效果：
（1）通过将植物纤维改性，进一步提高了其韧性，增强了其刚性，从而提高了改性酚醛树脂保温板的韧性，具有掉粉小、弹性大、压缩强度高及抗拉拔强度高等优点，同时便于运输及施工操作；
（2）控制改性植物纤维的ph为弱碱性，削弱改性酚醛树脂的部分酸性，从而削弱了其多金属及水泥等基材的腐蚀性，提高了建筑墙体的结构稳定性，延长建筑材料的使用寿命；
（3）填料、发泡剂及固化剂均选用无机材料，保证保温板结构稳定性、发泡及固化效果的同时，降低有机材料的刺激性，绿色环保，降低危害。
具体实施方式
实施例1
实施例1的一种改性酚醛树脂保温板，其通过如下方法制备得到：
称取64kg的纳米黏土与112kg的去离子水，充分搅拌混合均匀；向其中加入25wt%氨水调节溶液的ph为8，得到改性液；
将柳枝剥皮，浸没在上述改性液中；在0.12mpa，25℃下，恒温施压48h，此时，改性液中的纳米黏土呈棕黑色；取出柳枝粉碎至长度为2-3mm，厚度为0.5-1mm的条状纤维，干燥，得到改性柳枝纤维；
称取上述改性柳枝纤维15kg，酚醛树脂80kg，粒径为50-80μm的空心玻璃微珠30kg，碳酸钙5kg及表面活性剂3kg，混合得到混合料；向混合料中加入95kg的去离子水，充分搅拌均匀，得到混合料浆；
称取磷酸3kg，在80℃下，将上述混合料浆，5kg的碳酸钙以及52kg的去离子水充分混合均匀，不断搅拌，直至发泡、固化及熟化后，得到实施例1的改性酚醛树脂保温板。
实施例2
实施例2的一种改性酚醛树脂保温板，其通过如下方法制备得到：
称取70kg的纳米黏土与123kg的去离子水，充分搅拌混合均匀；向其中加入25wt%氨水调节溶液的ph为8，得到改性液；
将柳枝剥皮，浸没在上述改性液中；在0.13mpa，30℃下，恒温施压48h，此时，改性液中的纳米黏土呈棕黑色；取出柳枝粉碎至长度为2-3mm，厚度为0.5-1mm的条状纤维，干燥，得到改性柳枝纤维；
称取上述改性柳枝纤维20kg，酚醛树脂100kg，粒径为50-80μm的玻化微珠35kg，水玻璃6kg及表面活性剂3kg，混合得到混合料；向混合料中加入123kg的去离子水，充分搅拌均匀，得到混合料浆；
称取草酸3kg，在100℃下，将上述混合料浆，3kg的草酸以及66kg的去离子水充分混合均匀，不断搅拌，直至发泡、固化及熟化后，得到实施例2的改性酚醛树脂保温板。
实施例3
实施例3的一种改性酚醛树脂保温板，其通过如下方法制备得到：
称取80kg的纳米黏土与140kg的去离子水，充分搅拌混合均匀；向其中加入25wt%氨水调节溶液的ph为8，得到改性液；
将柳枝剥皮，浸没在上述改性液中；在0.13mpa，40℃下，恒温施压48h，此时，改性液中的纳米黏土呈棕黑色；取出柳枝粉碎至长度为2-3mm，厚度为0.5-1mm的条状纤维，干燥，得到改性柳枝纤维；
称取上述改性柳枝纤维20kg，酚醛树脂120kg，粒径为50-80μm的膨胀珍珠岩45kg，碳化硅6kg及表面活性剂5kg，混合得到混合料；向混合料中加入147kg的去离子水，充分搅拌均匀，得到混合料浆；
称取草酸5kg，在120℃下，将上述混合料浆，5kg的草酸以及78kg的去离子水充分混合均匀，不断搅拌，直至发泡、固化及熟化后，得到实施例3的改性酚醛树脂保温板。
实施例4
实施例4的一种改性酚醛树脂保温板，其通过如下方法制备得到：
将紫藤藤蔓粉碎至长度为2-3mm，厚度为0.5-1mm的条状纤维，加入1倍重量份的纳米黏土及3倍重量份的去离子水，加入25wt%的氨水溶液，调节溶液ph为8，于30℃下，恒温搅拌直至干燥，得到改性紫藤纤维；
称取上述改性紫藤纤维25kg，酚醛树脂130kg，粒径为50-80μm的膨胀珍珠岩50kg，碳黑10kg及表面活性剂5kg，混合得到混合料；向混合料中加入165kg的去离子水，充分搅拌均匀，得到混合料浆；
称取草酸5kg，在110℃下，将上述混合料浆，草酸5kg以及88kg的去离子水充分混合均匀，不断搅拌，直至发泡、固化及熟化后，得到实施例4的改性酚醛树脂保温板。
实施例5
实施例5的一种改性酚醛树脂保温板，其通过如下方法制备得到：
将蔓常春枝蔓粉碎至长度为2-3mm，厚度为0.5-1mm的条状纤维，加入2倍重量份的纳米黏土及5倍重量份的去离子水，加入25wt%的氨水溶液，调节溶液ph为8，于30℃下，恒温搅拌直至干燥，得到改性蔓常春纤维；
称取上述改性蔓常春纤维20kg，酚醛树脂110kg，粒径为50-80μm的空心玻璃微珠40kg，碳酸钙9kg及表面活性剂4kg，混合得到混合料；向混合料中加入137kg的去离子水，充分搅拌均匀，得到混合料浆；
称取磷酸4kg，在90℃下，将上述混合料浆，磷酸4kg以及73kg的去离子水充分混合均匀，不断搅拌，直至发泡、固化及熟化后，得到实施例5的改性酚醛树脂保温板。
实施例6
实施例6的一种改性酚醛树脂保温板，其通过如下方法制备得到：
将蔓常春枝蔓粉碎至长度为2-3mm，厚度为0.5-1mm的条状纤维，加入1倍重量份的纳米黏土及3倍重量份的去离子水，加入25wt%的氨水溶液，调节溶液ph为8，于40℃下，恒温搅拌直至干燥，得到改性蔓常春纤维；
称取上述改性蔓常春纤维20kg，酚醛树脂110kg，粒径为50-80μm的空心玻璃微珠40kg，碳酸钙9kg及表面活性剂4kg，混合得到混合料；向混合料中加入137kg的去离子水，充分搅拌均匀，得到混合料浆；
称取磷酸4kg，在90℃下，将上述混合料浆，磷酸4kg以及73kg的去离子水充分混合均匀，不断搅拌，直至发泡、固化及熟化后，得到实施例6的改性酚醛树脂保温板。
实施例7
实施例7的一种改性酚醛树脂保温板，其通过如下方法制备得到：
将紫藤藤蔓粉碎至长度为2-3mm，厚度为0.5-1mm的条状纤维，加入2倍重量份的纳米黏土及5倍重量份的去离子水，加入25wt%的氨水溶液，调节溶液ph为8，于40℃下，恒温搅拌直至干燥，得到改性紫藤纤维；
称取上述改性紫藤纤维25kg，酚醛树脂130kg，粒径为50-80μm的膨胀珍珠岩50kg，碳黑10kg及表面活性剂5kg，混合得到混合料；向混合料中加入165kg的去离子水，充分搅拌均匀，得到混合料浆；
称取草酸5kg，在110℃下，将上述混合料浆，草酸5kg以及88kg的去离子水充分混合均匀，不断搅拌，直至发泡、固化及熟化后，得到实施例7的改性酚醛树脂保温板。
实施例8
实施例8的一种改性酚醛树脂保温板，其通过如下方法制备得到：
称取实施例1制备的改性柳条纤维15kg，实施例7制备的改性紫藤纤维5kg，实施例6制备的改性蔓常春纤维5kg，酚醛树脂130kg，粒径为50-80μm的膨胀珍珠岩50kg，碳黑10kg及表面活性剂5kg，混合得到混合料；向混合料中加入165kg的去离子水，充分搅拌均匀，得到混合料浆；
称取磷酸5kg，在120℃下，将上述混合料浆，磷酸5kg以及88kg的去离子水充分混合均匀，不断搅拌，直至发泡、固化及熟化后，得到实施例8的改性酚醛树脂保温板。
实施例9
实施例9的一种改性酚醛树脂保温板，其通过如下方法制备得到：
称取实施例2制备的改性柳条纤维15kg，实施例4制备的改性紫藤纤维5kg，酚醛树脂130kg，粒径为50-80μm的玻化微珠50kg，水玻璃10kg及表面活性剂5kg，混合得到混合料；向混合料中加入165kg的去离子水，充分搅拌均匀，得到混合料浆；
称取磷酸5kg，在80℃下，将上述混合料浆，磷酸5kg以及88kg的去离子水充分混合均匀，不断搅拌，直至发泡、固化及熟化后，得到实施例8的改性酚醛树脂保温板。
实施例10
实施例10的一种改性酚醛树脂保温板，其通过如下方法制备得到：
称取实施例3制备的改性柳条纤维20kg，实施例5制备的改性蔓常春纤维5kg，酚醛树脂130kg，粒径为50-80μm的玻化微珠50kg，碳化硅10kg及表面活性剂5kg，混合得到混合料；向混合料中加入165kg的去离子水，充分搅拌均匀，得到混合料浆；
称取磷酸5kg，在120℃下，将上述混合料浆，磷酸5kg以及88kg的去离子水充分混合均匀，不断搅拌，直至发泡、固化及熟化后，得到实施例10的改性酚醛树脂保温板。
对比例1
对比例1的一种改性酚醛树脂保温板，制备方法与实施例1的方法步骤一致，区别是：纳米黏土与去离子水的添加量均为90kg，其余步骤及组分配比均一致。制备得到对比例1的改性酚醛树脂保温板。
空白例1
空白例1的改性酚醛树脂保温板制备方法与实施例1的方法步骤一致，区别是：原料中没有添加改性柳枝纤维，各原料组分的配比和实施例1一致，但是重量都缩小两个数量级，仅仅是作为一个空白对照，由于其性能不佳，不用作建筑施工时的材料使用。制备得到空白例1的改性酚醛树脂保温板。
空白例2
空白例2的制备方法与实施例1的方法步骤一致，区别是：原料中没有添加空心玻璃微珠，各原料组分的配比和实施例1一致，但是重量都缩小两个数量级，仅仅是作为一个空白对照，由于其性能不佳，不用作建筑施工时的材料使用。制备得到空白例2的改性酚醛树脂保温板。
对实施例1-10以及空白例1-2的改性酚醛树脂保温板进行性能测试，检测结果见表1所示。
表1实施例1-10及空白例1-2的改性酚醛树脂保温板的性能测试结果
由表1可知，本发明实施例1-10的改性酚醛树脂保温板的导热系数最低达到0.010w/(m*k），压缩强度最高达到0.37mpa，垂直于板面强度最高达到0.26mpa，氧指数平均为64.30%，尺寸稳定性平均为93.20%；充分证明本发明的改性酚醛树脂保温板的压缩强度高、抗拉拔强度高、导热系数达标，产品稳定性能高，是一款不可多得的优质建筑保温板。由对比例1的检测结果可知，本发明中制备改性柳条纤维时，纳米黏土与去离子水的比例为4：7为最佳配比，否则不能使柳条与纳米黏土充分渗透作用，达不到最佳增韧效果。由空白例1和空白例2的测试结果可知，本发明中的改性植物纤维及无机填料作用很大，单独添加两者中的任意一个都达不到最佳的效果，两者起到协同的作用，从而发挥了意想不到的效果。改性植物纤维起到关键作用，其大大提高了产品的压缩强度及抗拉伸强度。
上述具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
技术特征：
1.一种改性酚醛树脂保温板，其特征在于，按重量份计算，包括如下原料：酚醛树脂80-130份，无机填料30-50份，改性植物纤维15-25份，发泡剂5-10份，固化剂3-5份，表面活性剂3-5份；所述改性植物纤维包括改性柳枝纤维，改性紫藤纤维或改性蔓常春纤维中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的改性酚醛树脂保温板，其特征在于，按重量份计算，包括如下原料：酚醛树脂100-120份，无机填料35-45份，改性植物纤维15-20份，发泡剂6-8份，固化剂3-5份，表面活性剂3-5份；所述改性植物纤维包括改性柳枝纤维，改性紫藤纤维或改性蔓常春纤维中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的改性酚醛树脂保温板，其特征在于，所述改性柳枝纤维通过如下方法制备得到：将柳枝剥皮，浸没在改性液中；在0.12-0.13mpa，25-40℃下，恒温施压48h；取出柳枝粉碎，干燥，得到改性柳枝纤维。
4.根据权利要求3所述的改性酚醛树脂保温板，其特征在于：所述改性液为纳米黏土，去离子水和25wt%氨水的混合液；所述改性液的ph为8。
5.根据权利要求4所述的改性酚醛树脂保温板，其特征在于：所述纳米黏土与去离子水的比例为4:7。
6.根据权利要求1或2所述的改性酚醛树脂保温板，其特征在于，所述改性紫藤纤维通过如下方法制备得到：将紫藤藤蔓粉碎，加入1-2倍重量份的纳米黏土及3-5倍重量份的去离子水，加入25wt%的氨水溶液，调节溶液ph为8，于30-40℃下，恒温搅拌直至干燥，得到改性紫藤纤维。
7.根据权利要求1或2所述的改性酚醛树脂保温板，其特征在于，所述蔓常春纤维通过如下方法制备得到：将蔓常春枝蔓粉碎，加入1-2倍重量份的纳米黏土及3-5倍重量份的去离子水，加入25wt%的氨水溶液，调节溶液ph为8，于30-40℃下，恒温搅拌直至干燥，得到改性蔓常春纤维。
8.根据权利要求1所述的改性酚醛树脂保温板，其特征在于：所述无机填料为空心玻璃微珠、玻化微珠或膨胀珍珠岩；所述发泡剂为碳酸钙，水玻璃，碳化硅或碳黑；所述固化剂为磷酸或草酸。
9.根据权利要求3所述的改性酚醛树脂保温板，其特征在于：所述无机填料的粒径为50-80μm。
10.一种权利要求1所述的改性酚醛树脂保温板的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
（1）将酚醛树脂，无机填料，改性植物纤维，发泡剂及表面活性剂混合得到混合料，加入混合料3/4重量份的去离子水，搅拌均匀，得到混合料浆；
（2）在80-120℃下，将混合料浆，固化剂和混合料2/5重量份的去离子水混合，经发泡、固化及熟化后，即得改性酚醛树脂保温板。
技术总结
本发明涉及建筑保温材料技术领域，具体涉及一种改性酚醛树脂保温板，按重量份计算，包括如下原料：酚醛树脂80‑130份，无机填料30‑50份，改性植物纤维15‑25份，发泡剂5‑10份，固化剂3‑5份，表面活性剂3‑5份；所述改性植物纤维包括改性柳枝纤维，改性紫藤纤维或改性蔓常春纤维中的一种或几种；改善了传统改性酚醛树脂保温板脆性大及酸性大的缺陷；通过将特定的植物纤维改性，进一步提高了该植物纤维特有的韧性，增韧效果显著；并且改性的植物纤维呈弱碱性，与其余原料配合，使改性酚醛树脂保温板的酸性降低；本发明还提供了一种制备该改性酚醛树脂保温板的其制备方法，具有简单，易操作的优点。
技术研发人员：王忠义
受保护的技术使用者：天津市天地阳光保温材料有限公司
技术研发日：.08.03
技术公布日：.02.14
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