目前使用较多的泡沫材料有聚苯乙烯(PS)和聚氨酯(PU)泡沫塑料。PS泡沫塑料质地较硬，强度大，但易燃，并且发烟量较大。聚氨酯泡沫材料强度适中，容易加工成型，但很容易燃，且燃烧时释放的烟雾毒性非常大，严重危害人身健康和环境[1]。有许多研究者也在研究PS和PU泡沫塑料的阻燃。但阻燃剂添加量较大，成本较高，对其它性能影响较大。而酚醛树脂泡沫塑料本身就具有好的阻燃性，因此受到了人们的极大关注[2]。

酚醛泡沫塑料拥有非常多的优点，因此在很多领域都有使用[2-7]。如，非常好的耐热性能，使用温度达到150℃，非常适合一些温度较高环境。优秀的隔热性能，酚醛泡沫的具有较高的闭孔率，从而导热系数比较小，并且质量很轻很容易加工成型，这个性能是酚醛树脂广泛应用在建筑领域的保温隔热材料。优异的耐热性、不容易燃烧并且无烟无滴落现象，毒性小，可以作为阻燃材料。很强的吸音能力，它的吸音能力能和玻璃棉接近，远远超过其他普通材料。除此之外，因为材料质量较轻，还有防潮特性，所以作为隔离噪音方面非常独特。突出的耐化学腐蚀性，具有耐酸碱与其他化学试剂的能力。另外酚醛材料可以在低温环境下，所以也可以用作空调的保温材料与冷库中。

绿色建筑的概念起源于20世纪80年代，在兰达·维尔和罗伯特·维尔的《绿色建筑——为可持续发展而设计》中明确提出了“绿色建筑”的概念，他们的主要观点是：①节约能源；②建筑垃圾回收利用；③尊重生态环境和地理环境；④整体设计的观点。近些年，许多知名企业和国际性的组织不断地进行着许多关于绿色建筑的国际会议交流，逐渐明确了绿色建筑的概念和主题。在我国的《绿色建筑评价标准》中明确指出，“绿色建筑”是“在建筑结构的全寿命周期内，最大限度地提高资源和能源的利用率、保护环境和减少污染，为人们提供健康的、适用的、舒适的和高效的使用空间，与自然和谐共处的建筑。”

目前，酚醛泡沫塑料由于其独特的耐火性、无毒无害性从而受到了国内外学者以及企业的高度青睐[8]。但其本身比较脆，容易粉化和掉渣、酸性比较强等缺点也影响了其应用效果。有越来越多的人开始研究酚醛泡沫塑料的新型或改进产品，通过添加各类改性剂来达到不同应用的性能要求[9]。本文针对酚醛泡沫塑料的这些缺点，系统的研究了制备酚醛泡沫的影响因素，制备出了性能优异的无卤阻燃酚醛泡沫塑料。

1 实验部分

1.1 实验原料

 

表1 实验原料Table 1 The experimental materials

  

序号配料名称生产厂家1可发性酚醛树脂北京德鑫恒达有限公司2正己烷市购3正戊烷市购4聚乙二醇1000兴龙化工5聚乙二醇10000安徽沐和6吐温-20南通辰润化工7吐温-60南通辰润化工8对甲基苯磺酸北京兴业诚信有限公司9CR-741阻燃剂日本大八化学10盐酸市购11磷酸北京海贝思12无水乙醇北京兴业诚信有限公司13二乙基次膦酸铝市售

1.2 实验仪器

 

表2 实验仪器Table 2 The experimental instruments and machines

  

序号生产制样设备型号生产厂家1电热鼓风干燥箱DH-101-4天津市中环实验电炉有限公司2可调节升降台HD2010W(卧式)上海思乐仪器有限公司3发泡模具110mm×110×10mm100×100×10mm定制4粘度仪DV3TLVTJ0MadeinUSA5扫描电子显微镜JSM-9800F日本电子株式会社(JEOL)6pH试纸92110PH⁃Fix0-14深圳市方源设备有限公司7氧指数测定仪KS-653B上海今森检测设备有限公司8简支梁冲击试验机AGS⁃JSHIMADZU9锥形量热仪ZY6243AFTT10电子天平EL-104奥豪斯国际贸易(上海)有限公司

1.3 试样制备

1.3.1 工艺流程

 

1.3.2 酚醛泡沫板的制备

1.3.2.1 实验配方

 

表3 实验配方Table 3 The basic formulation of experiments

  

原料用量酚醛树脂100g吐温-603g正己烷12g对甲基苯磺酸7g磷酸5g聚乙二醇10001g

1.3.2.2 制备步骤

(1)首先将称量好的可发性酚醛树脂添加到烧杯中，将烧杯固定到搅拌仪上，再添加进一定量的阻燃剂(液态阻燃剂可后添加，为了乳化均匀粉末状阻燃剂可先加入)，将初始搅拌速度调至200，匀速搅拌2min。

目前,国内同类型机组在发生此类事故工况下,主要由运行人员手动操作某台锅炉减出力,既要兼顾主汽母管压力及汽包水位,还要维持热网供汽,易造成人为操作失误,导致机组非正常停运,甚至危及机组运行安全,影响热用户生产安全,造成巨大的经济损失。

(2)加入表面活性剂再次搅拌5min，随后将称量好的发泡剂匀速倒入混合物中，调整搅拌速度至300匀速搅拌2min。

陶氏化学公司近日宣布将投资建设新的有机硅树脂工厂，大幅提升全球产能，满足全球相关行业和新兴市场对高附加值特种有机硅产品不断攀升的需求。这是陶氏为更好满足市场需求、进一步推动创新的整体投资计划的组成部分。

(1)测试设备：扫描电子显微镜。

(4)加入增韧剂，待搅拌均匀(树脂不分层且颜色开始发白)为止。

(5)迅速倒入已经提前预热的模具中，在78℃的烘箱中加热30min，拿出固化1h～2h。

1.4 性能测试

1.4.1 表观密度的测定

酚醛泡沫的保温效果将直接影响到酚醛泡沫的使用方向，泡孔是否均匀，是否出现空泡，泡孔之间是否紧密相连都直接影响到了酚醛泡沫的保温效果，我们通过SEM电子显微镜观察不同配方成品的泡孔，进行分析探究，结果如图1～图3所示。

(2)测试方法：由于泡沫间隙无法准确测量，所以实验运用测量物体体积以及质量的方法来确定泡沫板的密度，公式表示：ρ=m/V(单位：g/cm3)

交通建造的完善是带动区域社会经济开展的重要条件，分析我国现阶段区域交通情况，部分地区仍存在交通管理的无序性和随意性，交通建造的规范程度较低，极易造成交通堵塞。而利用大数据技术下的智慧交通，交通管理人员可以通过卫星、无人机和各路口摄像头等设备监控不同路段的交通情况，并对数据进行整合，管理人员和居民可以通过各种终端设备获取路况信息，方便居民的日常出行，还可以在一定程度上降低交通事故的出现。此外，还应重视城市开展的可持续发展理念，重视绿色出行的“智慧”理念，建立公交车专用道，优化城市、乡镇区域的交通网络[4]。智能城市的理想交通网络构架如图1所示。

1.4.2 泡孔结构及微观形态

泡沫材料必须通过微观察结构才判断其保温效果，按照理论，酚醛泡沫孔径越小保温的效果也就越佳。

如表1所示，总体上来说，庐山市温泉镇主要温泉企业的旅游接待功能，都是十分相似的。基本上是集温泉、餐饮、客房、会议、娱乐于一体。少量的温泉企业伴有康养保健中心，跟体育休闲与培训功能。

(3)将混合均匀的固化剂缓慢加入到仪器中(若添加固化剂速度过快会导致树脂产生快速聚合，达不到预期效果)，匀速搅拌2min。

测试材料阻燃性的方法一般情况下会有两种：氧指数测定仪法和锥形量热仪法。锥形量热仪的方法相对来说更为科学，但是操作比较复杂而且非常耗时耗资，没有氧指数法直观，但是所能测量的范围更为宽广，所得到的数据也更多更精确。

1.4.3 泡沫阻燃性的测试

(2)测试方法：使用扫描电子显微镜(SEM)对泡沫板材进行微观结构的观测。样品扫描电镜的工作电压为15V，但是由于泡沫导电性并不好，所以在观测前需要对样品进行表面涂金，并再涂抹一定的导电胶后进行测试。

Formulation design of pure physical sunscreen for children 5 60

(1)测试仪器：锥形量热仪。

砀山酥梨种质资源与环境保护数字化管理应用与研究…………唐贝贝 丁文浩 桂 越 赵印勇 吴云志 (3-57)

(2)测试方法：将实验制备的约为长×宽×厚=100mm×100mm×10mm的样品用铝箔包裹好水平放置在样品的托架上，在50kW/m2热辐照功率下对泡沫板进行系统的研究，并且每个样品进行平行试验2次。

2 结果与讨论

2.1 不同配方对发泡工艺的影响及原因

目前，发泡工艺是酚醛泡沫合成条件中最为重要的一个环节，不同的配方对发泡工艺的影响非常大，其中表现在很多方面，就催化剂是内在原因，外界的因素主要就是温度和时间的控制。

由此可知，如果选用同样的配方，在不同的温度下也会产生不同的效果，其中75℃较为合适，最后经过改良选定了78℃作为最终的发泡确定温度，在后文的SEM电子显微镜分析中也会提到不同温度以及配方对发泡的影响。

 

表4 不同实验配方的发泡效果Table 4 The foaming effects of different formulations

  

发泡剂用量表面活性剂用量表观10(吐温-20)2g表面及断面都没有气泡10(吐温-20)3g表面及断面都没有气泡12(吐温-20)2g表面没有空泡，断面可见杂乱不均匀且很小的气泡12(吐温-20)3g表面没有空泡，断面分层10(吐温-60)2g表面没有空泡，断面分层气泡不均匀10(吐温-60)3g表面没有气泡，断面分层气泡有大有小12(吐温-60)3g表面没有气泡，断面不分层，气泡较为均匀

注：其它组份用量相同：酚醛树脂100份，固化剂12份，增韧剂1份。

图1是50倍和1000倍的观察图，配方我们选用的是70℃发泡，吐温-20 3g，发泡剂10g，固化剂15g，增韧剂1g。通过观察我们可以看到，50倍情况下可见我们的产品泡孔很大并且大多数都是空泡烂泡，交织在一起，保温效果肯定很差，所以弃用此配方。图2是在78℃发泡，吐温-60 3g，发泡剂12g，固化剂13g，增韧剂1g。通过观察我们可以发现，在50倍率的放大下，没有大量的空泡，但是还是有部分的空泡；1000倍观察下，泡孔之间紧密相连，没有出现空泡或者烂泡，证明发泡工艺比较完善，保温效果比较好。图3中我们选用的配方是75℃发泡，吐温-20 3g，发泡剂12g，固化剂13g，增韧剂1g。50倍情况下我们可以发现，发泡工艺不够完善，主要是由于发泡剂的用量的原因，导致过分发泡，从1000的倍率中我们可以看到，泡孔分布的不均匀，大小泡错综交杂在一起，保温效果不理想。

在已有2个不同时相的遥感影像的基础上，此方法可对比监测出基础设施、行政区划、地貌等信息的变化，可广泛应用到满足条件的工作中去，例如：林地变更调查、青山保护、国土监测等，是一种通用的方法。

2.2 温度对发泡的影响

一般情况下发泡工艺所需要的温度条件为60℃～80℃不等，其中我们使用了相同的配方在不同的温度下进行了实验，所得产品表观以及密度出现不同的结果，如表5所示。

不同配方对发泡工艺有很大的影响，其中影响比较大的是表面活性剂和发泡剂，表面活性剂会影响到泡沫的表观以及内部结构是否闭合，发泡剂则会直接影响到发泡的成功与否，下面在控制其他条件不变的情况下，对不同添加量的表面活性剂以及发泡剂做出比较分析，实验结果见表4。

 

表5 不同温度对密度及表观的影响Table 5 The effects of temperature on appears and density of foam

  

温度/℃密度/(g/cm3)表观现象600232表面很硬且不均匀650135表面粗糙且不均匀700098表面较为光滑有空泡750043表面光滑未出现空泡800025表面光滑无空泡

*配方：酚醛树脂100份，发泡剂12份，表面活性剂3份，固化剂13份，增韧剂1份

2.3 不同发泡工艺的泡孔结构

(1)测试标准：GB 6343-86；ISO 854-77。

  

图1 配方1泡沫塑料的SEM图Fig.1 SEMs micrograph of Formulation 1 foam

  

图2 配方2泡沫塑料的SEM图Fig.2 SEMs micrograph of Formulation 2 foam

  

图3 配方3泡沫塑料的SEM图Fig.3 SEMs micrograph of Formulation 3 foam

由此可见，不通用量的发泡剂和表面活性剂都会对发泡工艺产生相应的影响，其中，12g～13g发泡剂最为合适，若是添加过量的发泡剂，就会出现泡孔过大，并且有大量的空泡，文献上叙述发泡剂用量不可超过15g，故通过实验选取发泡剂为12g。另一方面，表面活性剂会直接影响发泡工艺，在搅拌过程中，不同的表面活性剂会出现不同的乳化效果，其中吐温-20较为容易乳化，但是不能很好地固定气泡从而导致发泡不成功，另一方面，吐温-60在乳化过程中不是很均匀，但是会对气泡产生一个很积极的作用，可以很好地控制气泡，阻止气泡的过度增长。

2.4 不同配方对HRR的影响

  

图4 不添加阻燃剂的酚醛泡沫塑料的热释放速率图Fig.4 The HRR curve of phebolic foam without flame retardant

HRR是指热释放速率，也就是单位时间内材料在燃烧过程中所释放的热量，如果HRR的指数大则表示火焰给材料表面传递的热量越大，这是锥形量热仪中测试指标非常重要的一部分，下面我们将对比不同配方的酚醛泡沫对HRR指数的影响，结果如图4、图5所示。

  

(1)5% CR-741阻燃剂

  

(2)5%二乙基次膦酸铝阻燃剂

  

(3)10% CR-741阻燃剂

 

图5 添加阻燃剂的酚醛泡沫塑料的热释放速率图Fig.5 The HRR curves of phebolic foam with different flame retardants

图4是没有添加阻燃剂的情况，其HRR峰值为160.6kJ/m2，说明酚醛树脂泡沫塑料本身就有很好的阻燃性能。

图5是用5% 741液态阻燃剂、5%二乙基次膦酸铝、10% 741液态阻燃剂配方的HRR图。

由图5很明显地发现，在阻燃剂CR-741添加量为5%的时候，其HRR速率只有118kJ/m2，但是在5%二乙基次膦酸铝为阻燃剂的情况下达到了158kJ/m2，10%的CR-741阻燃剂对比试验可以看出其HRR达到了近160kJ/m2。并且，在乳化方面，添加二乙基次膦酸铝时会出现乳化不均匀的现象，所以最好还是选用CR-741作为阻燃剂，添加量为5%最为合适。

2.5 不同配方对酚醛泡沫塑料烟雾性能的影响

在酚醛泡沫塑料的燃烧过程中会产生一定的烟雾，包含烟雾释放速率以及总烟雾释放量，不同含量阻燃剂的酚醛泡沫塑料的烟雾释放量见表6。

综上所述，微小说《等》的文字简短却意味深长，故事平凡却主题深刻，人在笑中读完却掩卷落泪，足见其审美意义和审美价值非同寻常，特推荐给大家读一读，思一思，议一议！

 

表6 不同配方的烟雾性能数值Table 6 The smoke data of phenolic foams of different formulations

  

阻燃剂添加量平均烟释放速率/(L/s)烟产生量/(g/s)无阻燃剂245716462685%CR-7412457734077410%CR-74125567334056

由表6可以看出，酚醛泡沫塑料本身拥有良好的低烟无毒的性能，如果不添加阻燃剂，其燃烧总烟产生量并不高，随着阻燃剂的增加，总烟雾的产生量也随之进一步减少。但是在平均烟释放速率中，添加阻燃剂并没有实际的影响，计算出1800s内烟释放速率的平均值并没有明显的变化，稳定在24L/s左右，由此可以看出酚醛树脂拥有天生的低烟方面的性能。

3 结论

(1)在经过多次研究后得出最佳配方为：阻燃剂5份，表面活性剂3份，固化剂12份，对甲基苯磺酸/磷酸7∶5，增韧剂1份。较佳的发泡温度为75℃～78℃。

(2)在阻燃剂的选择方面，优先选择液态阻燃剂CR-741，添加量为5%，阻燃效果最好，如果添加量达到10%会出现难乳化、发泡不均匀等现象。选用二乙基次膦酸铝会出现乳化不均匀，发泡不完全的现象，并且在相同配方相同用量的情况下测定的各方面阻燃性能均不如CR-741。

(3)通过锥形量热仪试验方法研究了不同配方和发泡工艺产品的燃烧性能，结果表明，通过添加无卤阻燃剂后，其热释放速率和总烟释放量大大下降，制备的酚醛泡沫塑料阻燃性能进一步提高。

参考文献

[1] 朱永茂，殷荣忠，刘勇，等. 2003-2004 年国外酚醛树脂及其塑料市场现状和技术进展[J]. 热固性树脂，2005，20(2)：36-39.

[2] 吴林志. 酚醛树脂合成和酚醛泡沫板材的制备[D].郑州大学，2013.

[3] 李贵勋，田子娟，代佳丽，等. 无卤阻燃聚丙烯研究进展[J]. 高分子通报，2009(12)：38-42.

[4] 黄辉，曹家胜. 高分子材料无卤阻燃剂的研究现状[J]. 上海塑料，2011(1)：9-13.

[5] 褚德祺.国内酚醛树脂及塑料工业现状和发展方向[J]. 热固性树脂，2004，8(10)：42-45.

[6] 欧阳昆，吴幼青，吴诗勇. 酚醛泡沫的制备及改性研究[J]. 广西轻工业，2009(3)：32-33.

[7] 唐路林，李乃宁. 酚醛泡沫塑料的新进展[J]. 热固性树脂，2007，22(3)：30-33.

[8] Shiwen Lie，QuanguiGuo，Dongqing Zhang，et al. Preparation and Properties of the Phenolic Foams with Controllable Nanometer Pore Structure[J]. Journal of Applied PolymrScience，2010，117：3545-3550.

[9] 李万利，李航昱，林强，等.酚醛泡沫塑料研究[J].塑料工业，2003，31(4)：50-52.