[發(fā)明專利]一種基于酚化木質(zhì)素改性可發(fā)性酚醛樹脂、泡沫塑料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210146157.6
• 申請日: 2012-05-11
• 公開（公告）號: CN102659992A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設計）人: 方紅霞;吳強林;李長江;周濤
• 申請（專利權）人: 黃山學院
• 主分類號: C08G8/28
• 分類號: C08G8/28;C08L61/14;C08J9/14
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產(chǎn)權代理有限公司 34107
• 代理人: 方南

技術領域

本發(fā)明屬于節(jié)能保溫材料領域，具體涉及一種基于酚化木質(zhì)素改性可發(fā)性酚醛樹脂、泡沫塑料及其制備方法。

背景技術

與傳統(tǒng)泡沫塑料型保溫材料相比，新興的酚醛樹脂泡沫塑料具有難燃、自熄、耐火、抗高溫形變，且燃燒時低煙、無滴落、無毒的特點，還保留了傳統(tǒng)泡沫塑料型保溫材料的質(zhì)輕、易加工、施工方便等特點，是一種性能優(yōu)異的保溫、防火、輕質(zhì)、隔音的節(jié)能材料，現(xiàn)已廣泛應用于空調(diào)管道、建筑外墻、工業(yè)保溫等領域。酚醛樹脂泡沫塑料是由可發(fā)性甲階酚醛樹脂發(fā)泡制得，該樹脂主要以苯酚、甲醛為主要原料合成，隨著石油資源的巨大消耗和短缺，主要來源于石油化工的苯酚其價格不斷上揚，從而造成酚醛樹脂的原料成本不斷增加。木質(zhì)素是一種在自然界中僅次于纖維素的第二多含量的天然高分子，分子中有酚羥基和醛基，可以在一定條件下與苯酚、甲醛、尿素、異氰酸酯等多種原料發(fā)生反應形成木質(zhì)素基酚醛、脲醛和聚氨酯等樹脂，從而可以節(jié)約苯酚等石油資源的消耗；同時由于木質(zhì)素具有一定的甲醛吸附性，可降低樹脂中游離甲醛的含量；另外，木質(zhì)素分子鏈中具有大量苯環(huán)結(jié)構(gòu)，含碳量高達50%以上，用其改性的堿性熱固型酚醛樹脂膠粘劑具有較好力學性能和耐熱性，因此，近年來，木質(zhì)素改性酚醛樹脂膠粘劑的研究成為人們的研究熱點。

越來越多的化學工作者，利用木質(zhì)素為原料，通過聚合、接枝等手段，制備基于木質(zhì)素的改性樹脂。利用木質(zhì)素改性樹脂制備發(fā)泡材料的研究，主要集中于聚氨酯泡沫材料，而利用木質(zhì)素為原料，制備改性酚醛樹脂發(fā)泡材料的研究較少。中國林業(yè)科學院林產(chǎn)化學工業(yè)研究所的研究人員（胡立紅,?等.?木質(zhì)素糠醛改性甲階酚醛樹脂的合成[J].?熱固性樹脂,?2010,?(25)3:23-26.），采用木質(zhì)素和糠醛改性了普通甲階酚醛樹脂，略微降低了酚醛樹脂的耐熱性，提高了壓縮強度和韌性。福州大學程賢甦教授申請的發(fā)明專利（200810071003.9）提供了一種以酶解木質(zhì)素為原料制備酚醛樹脂發(fā)泡塑料的方法：將酶解木質(zhì)素加入苯酚中，加熱充分攪拌，再將甲醛、堿性催化劑加入混合液中加熱攪拌，待縮聚反應完成后加酸中和，之后真空脫水，加入發(fā)泡劑、其他添加劑后，攪拌均勻，加熱發(fā)泡，即得酶解木質(zhì)素改性酚醛泡沫材料。中國林業(yè)科學院林產(chǎn)化學工業(yè)研究所儲富祥等研究人員申請的發(fā)明專利（201010252819.9）也提供了一種以酶解木質(zhì)素為原料，制備酚醛樹脂發(fā)泡塑料的方法，相對于程賢甦教授的發(fā)明專利（200810071003.9），該專利主要是在反應中間階段加入木質(zhì)素，這樣可以降低木質(zhì)素對酚醛反應的抑制，同時將甲醛改用為多聚甲醛，可省去真空脫水步驟。

以上研究和專利技術，在制備過程中，均直接采用未經(jīng)處理的木質(zhì)素制備可發(fā)性酚醛樹脂。由于木質(zhì)素的分子結(jié)構(gòu)復雜、分子量較高，木質(zhì)素自身芳香環(huán)上的取代基位阻較大，反應活性較低，所以，未經(jīng)處理的木質(zhì)素會從一定程度上阻礙苯酚與甲醛的正常聚合。另外，采用未經(jīng)處理的木質(zhì)素所制備的改性酚醛樹脂的分子量分布較寬，使得此類酚醛樹脂存在發(fā)泡不均勻、固化不完全等問題，從而影響酚醛樹脂發(fā)泡材料的導熱系數(shù)、氧指數(shù)、發(fā)泡均勻性、耐候性及尺寸穩(wěn)定性等性能指標。因此，盡管木質(zhì)素改性酚醛樹脂發(fā)泡材料已在國內(nèi)外開始發(fā)展，但距離真正實現(xiàn)工業(yè)利用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展還路途遙遠，目前依然停留在實驗室階段，國內(nèi)外還未見有真正成功應用于實際生產(chǎn)的報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的第1個技術問題是在于提供一種基于酚化木質(zhì)素改性可發(fā)性酚醛樹脂。

本發(fā)明所要解決的第2個技術問題是上述酚醛樹脂的制備方法。

本發(fā)明所要解決的第3個技術問題是用上述酚醛樹脂所制的泡沫塑料。

本發(fā)明根據(jù)木質(zhì)素酚化后具有高反應活性的特點，采用發(fā)明人已有的專利技術（ZL?200810035854.8），即熱化學酚化技術液化木質(zhì)素獲得木質(zhì)素酚化液，在此基礎上，以木質(zhì)素酚化液代替苯酚，制備了具有良好發(fā)泡性能的低游離甲醛的木質(zhì)素改性可發(fā)性酚醛樹脂，使用該酚醛樹脂進行發(fā)泡，制備了導熱系數(shù)低、壓縮強度高、抗沖擊性強以及尺寸穩(wěn)定性好的酚醛泡沫塑料。

本發(fā)明所述的一種基于酚化木質(zhì)素改性可發(fā)性酚醛樹脂，原料配方以重量份計，組成為：

所述的木質(zhì)素為工業(yè)級的木質(zhì)素磺酸鹽或堿木質(zhì)素。

所述的酸催化劑為鹽酸、磷酸或硫酸。

所述的醛類物質(zhì)為甲醛（按37%的含量計）、多聚甲醛（聚合度8~10）或糠醛中的一種或兩種。

所述的堿催化劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氨水。

本發(fā)明采用的酸中和劑為草酸、乙酸或6mol/L的鹽酸。