[發明專利]一種木質素改性酚醛泡沫及其制備方法

有效

• 申請號: 201110314750.2
• 申請日: 2011-10-18
• 公開（公告）號: CN102504477A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 周永紅;胡立紅;劉瑞杰
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院林產化學工業研究所
• 主分類號: C08L61/14
• 分類號: C08L61/14;C08G8/28;C08J9/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 馮慧

技術領域

本發明涉及一種木質素改性酚醛泡沫塑料制備方法，所制備的泡沫韌性提高，成本降低，是一種市場前景良好的產品。

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背景技術

酚醛泡沫塑料是近幾年發展起來的一類新型泡沫塑料，以其耐燃性好、發煙量低、高溫性好、性能穩定、絕熱隔熱、隔音、易成型加工及較好的耐久性而名列所有泡沫塑料的前列，被稱為“第三代新興保溫材料”或“保溫之王”。?1960年以后，國內外公用建筑發生多起嚴重火災，事故死亡大都是因為有毒氣體窒息造成，引起公眾及官方對建材特別是合成材料防火問題的重視。低毒、阻燃性酚醛樹脂泡沫的優異性能，使之引發技術開發的高速發展。歐美各國在公共建筑設計方面均已廣泛采用PF泡沫代替傳統的聚合物及礦物為基礎的隔熱材料。總之，酚醛泡沫塑料行業已成為技術先進、產品多樣化、設備自動化程度最高的新興發展行業。

酚醛泡沫塑料的主要成分是酚醛樹脂，由石化基原料苯酚和甲醛加成縮聚而成。酚醛樹脂的生產和使用會給環境帶來一定程度的污染，影響整個生態環境。在酚醛樹脂的生產中，產生大量的廢水，廢水中主要是酚類和醛類物質，由原料苯酚和甲醛產生，若含酚廢水不經處理就任意排放，對人類、魚類以及農作物都會帶來嚴重危害，而含酚廢水的處理會大大增加產品成本。隨著人類環境意識和資源危機的日益增強，?如何有效地綜合利用生物質資源代替石化原料制備酚醛泡沫己被許多國家提到戰略高度加以考慮。

木質素是廣泛存在于植物體內的天然多酚類化合物，由愈瘡木基、紫丁香基和對羥基苯丙烷三種基本結構單元組成，通過碳氧醚鍵和碳碳鍵形成的具有復雜的空間網絡結構。在自然界，木質素每年以500億噸的速度再生，制漿造紙工業每年要從植物中分理出1.4億噸纖維素，同時得到5000萬噸的木質素副產品。由于木質素與苯酚結構的相似性，國內外對木質素在酚醛樹脂中的應用做了大量研究，并取得了一些進展，但絕大部分文獻研究了木質素通過各種改性后用于木材膠黏劑方面，在酚醛泡沫領域中的研究甚少。LEE?et?al.(?Journal?of?Applied?Polymer?Science,?2002)?用苯酚在酸性條件下液化木材，然后在堿性條件下與苯酚和甲醛進行加成縮聚反應制備甲階酚醛樹脂，并成功制備了酚醛泡沫，與普通酚醛泡沫性能相當。CN200810243419.4報道了木質素在堿性條件下以苯酚為溶劑液化木質素,?與苯酚甲醛縮聚制備甲階酚醛樹脂,?其性能指標達到石化產品水平，并與發泡助劑共混發泡。但是苯酚液化木質素只能替代苯酚10-20%苯酚質量制備甲階酚醛樹脂。CN101269930A報道了酶解木質素或其衍生物與苯酚和甲醛在堿性條件下加成縮合制備可發泡性樹脂，與固化劑、發泡劑和表面活性劑充分混合發泡,?但采用的酶解木質素需在實驗室中進一步純化處理，增加了生產成本。CN101985492A公開了一種發泡用木質素改性甲階酚醛樹脂及其制備方法,?將木質素未經處理直接分批加入到酚醛樹脂制備過程中，所用的木質素為玉米秸稈發酵制備生物丁醇、多聚糖產品的副產物粗酶解木質素，酶解木質素含量≥70％wt，分子量超過2000。

甲階酚醛樹脂分子量一般在1000以內，而木質素分子量一般在幾千、幾萬甚至幾十萬之間，所以木質素不經預處理直接應用到甲階酚醛樹脂中活性太低，而且會造成酚醛樹脂黏度大幅增加，給發泡過程的操作帶來困難。

發明內容

為了解決現有技術存在的酚醛泡沫韌性較差、掉渣嚴重的缺點，同時充分利用可再生生物質資源。本發明提供了一種木質素改性酚醛泡沫及其制備方法。

本發明的技術方案為：一種木質素改性酚醛泡沫，以木質素改性酚醛樹脂和常規的固化劑、表面活性劑和發泡劑為原料，其中木質素改性酚醛樹脂的原料包括改性木質素、苯酚與甲醛。以改性木質素替代20%~50%質量的苯酚與苯酚、甲醛進行反應得到木質素改性酚醛樹脂，固含量為75-85%的黑色液體，25℃時的黏度4000-10000mPa.S；所述的改性木質素為木質素在堿性條件下經過降解預處理得到的改性木質素，其中數均分子量≤500的木質素含量≥55%wt；木質素改性酚醛泡沫塑料的密度30~80?kg/cm³；閉孔率≥80％；壓縮10％的壓縮強度達到100~150?KPa,掉渣率降至1.0~2.0%；10℃的導熱系數≤0.02W/(m·k)；最高使用溫度150℃；臨界氧指數≥45％；最大煙密度≤3.0％；尺寸穩定性V/V≤2.0％；吸水率≤7.0％。