三聚氰胺甲醛树脂泡沫生产工艺探析.doc

三聚氰胺甲醛树脂泡沫生产工艺探析 摘要：三聚氰胺甲醛树脂泡沫是一种以三聚氰胺为原料制取的高开孔率的三维网格结构的新型环保泡沫塑料，具有吸音、阻燃等众多优异性能。本文介绍了三聚氰胺甲醛树脂泡沫的理化性能、国内外技术发展情况、以及实验室和工业制备方法。最后针对三聚氰胺甲醛树脂泡沫连续化生产的要求，改进了生产工艺流程和反应器。 关键词：三聚氰胺；泡沫；生产工艺；反应器 三聚氰胺甲醛树脂泡沫（Melamine–FormaldehydeFoam），又称蜜胺泡沫塑料，是一种开孔率高达99%以上的三维网格结构的新型环保泡沫材料。在民用、工业、建筑、交通、航空、军事、电子信息等领域具有十分重要的应用价值，特别适用于阻燃、耐高温、隔音等环境条件。由于其优良的性质，已经成为了国内最具发展前景的新型环保材料之一。 1三聚氰胺甲醛树脂泡沫的理化性 质三聚氰胺甲醛树脂泡沫是氨基塑料族中的一种热固性树脂泡沫，以“C—N”结构为主的缩聚高分子，具有充分开孔的三维网格结构。其开孔率高达99%以上，使得声波能迅速有效地进入泡沫体的深层并转变为网格的震动被消耗掉，从而可以有效地消除反射声波，达到吸音的效果。三聚氰胺甲醛树脂泡沫的密度仅为4~12kg/m3，且具有三维网格结构，能够使空气的对流传热得到有效的阻滞，加之独具特色的热稳定性，因此具有良好的隔热保温性，成为难以替代的轻质保温隔热材料。三聚氰胺甲醛树脂泡沫自身具有很好的阻燃性能，无需添加任何阻燃剂。只有在与明火接触的情况下表面才开始燃烧，并且燃烧后立即分解产生大量惰性不燃气体氮气，可以隔绝氧气，减缓燃烧速度。同时在燃烧体的表面迅速形成致密的焦碳层，有效地阻滞燃烧向深层的发展，使得明火离开后自动熄灭。 2国内外概况 2.1国外研究进展 将空气通入含有乳化剂和处理剂的水溶性三聚氰胺甲醛树脂中，经过不断搅拌即可制得三聚氰胺甲醛树脂泡沫，但所制备的泡沫硬度和脆性都较高，在使用过程中容易粉碎。为了提高其柔韧性，Frank等人在原料中添加了三元醇类物质，虽使所制泡沫的回弹性和抗??裂性得到了较大提高，但在受压并部分回复后，产品的力学性能和阻燃性仍不能满足使用的要求。经过不断地探索研究，Mahnke提供了一种可实际应用的三聚氰胺甲醛树脂泡沫的生产工艺，他们在三聚氰胺甲醛缩聚物中添加了重亚硫酸钠，增加了其亲水性，适当加入了无机氧化物、阻燃剂、增塑剂等添加剂，采用二氧化碳或氨气等无机发泡剂，得到了一种体积密度低、热导率低、压缩强度低、弹性模量低、断裂伸长率高、可燃性低的三聚氰胺甲醛树脂泡沫。日本则将三聚氰胺甲醛树脂泡沫的密度降低到了30kg/m3以下。 2.2国内研究进展 国内对三聚氰胺甲醛树脂泡沫的研究起步较晚，但随着认识的深入，对其制备、应用及生产的研究也在逐渐增加。杜耕耘采用微波法生产了三聚氰胺甲醛树脂泡沫，并申请了相关的专利。华东理工大学谢丹等人在三聚氰胺甲醛树脂中，应用乳化剂SC121、发泡剂正己烷（8g）和催化剂甲酸，采用微波辐射方式生成泡沫，并研究了微波加热方式、微波辐射功率、微波辐射时间等因素对泡沫性能的影响。 2.3国外生产状况 2.3.1Illtec系列 Illtec是Illbruck公司生产的一种极有柔韧的三聚氰胺甲醛树脂泡沫材料。这种泡沫吸声材料内部是复杂的三维网状结构，并且彼此联通。这一特性使得Illtec具有高度的光反射特性及很宽的吸声频带范围，形成了极佳的降噪效果，同时便于安装，抗老化能力强。 2.3.2Basotect系列 BASF公司开发并推出了商品名为BasotectTG的能加热成型的三聚氰胺甲醛树脂泡沫。该产品可与胶黏剂浸渍，加压和干燥以形成复合物，而且可在普通加工工艺下压塑。该泡沫还具备了其他优良的性能：低密度、阻燃性以及优异的吸音能力等。20世纪90年代开始工业化生产，工艺技术由德国BASF公司所独有并拥有专利。1996年，德国BASF公司首次在民用市场推出软质三聚氰胺甲醛树脂泡沫，引起世界高分子行业的高度关注。随后BASF公司先后建设了几套工业化生产装置，年产能50万m3左右。随着需求量的逐年增加，BASF公司不断扩产并保持市场供需平衡，产品长期在世界处于高价垄断地位，国内进口的BASF泡沫报价高达5000元/m3。 2.4国内生产状况 河南省某化工公司2009年中旬建成国内自主研发、拥有完全知识产权的首套年产20万m3三聚氰胺甲醛树脂泡沫装置。该装置实现了工业化一步法直接合成固含量大于70%的高固含量三聚氰胺发泡树脂。