[發明專利]一種木質素改性脲醛樹脂、泡沫塑料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310259583.5
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN103304757A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 趙彤;王娟;李昊;劉哲
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C08G12/40
• 分類號: C08G12/40;C08J9/30;C08L61/32;C08H7/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

技術領域

本發明屬于有機復合材料技術領域，特別涉及一種木質素改性脲醛樹脂、泡沫塑料及其制備方法。

背景技術

脲醛樹脂是由尿素和甲醛在酸或堿性條件下縮聚制得，成本低廉，顏色淺，硬度高，耐油，抗霉，有較好的絕緣性和耐溫性，是開發較早的熱固性樹脂之一。由于脲醛泡沫存在耐水性差、穩定性低、耐老化性弱及甲醛釋放高等缺點，所以其應用受到限制。

隨著人們環保意識的增強和對石油資源匱乏的擔憂，人們越來越重視以可再生生物質資源為原料，替代石油等礦產資源制備對環境友好的生物質基高分子材料。木質素是廣泛存在于植物中的一種天然高分子物質,是一種可再生的資源，其結構中三種基本結構單元，分別是紫丁香基單元，愈創木基單元和對羥苯基單元，屬酚類衍生物，由這三種芳香族單體高度交聯形成的木質素大分子，具有和酚醛樹脂類似的結構，可以在一定的條件下參與甲醛的羥甲基化反應，制備出木質素改性脲醛泡沫（Lignin-urea-foam，LUF），使脲醛樹脂中引入苯環結構，可有效封閉樹脂的吸水基團，在保留了脲醛泡沫輕質、高阻燃、低導熱、價廉等優點的前題下，苯環結構的引入使制備出的LUF泡沫的耐水性顯著改善，并使甲醛釋放量得到控制，提高泡沫韌性，符合國家環保標準，產品具有較好的隔熱性能，該泡沫能用于外墻保溫、建筑裝飾等。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種制備木質素改性脲醛樹脂的方法。

本發明所提供的制備木質素改性脲醛樹脂的方法，包括如下步驟：以木質素酚化產物、甲醛和尿素為原料，采用脲醛樹脂制備工藝，得到木質素改性脲醛樹脂。

上述制備木質素改性脲醛樹脂的方法中，所述尿素、木質素酚化產物和甲醛的質量份數比為1：（0.3-1）：（1.0-1.3），具體為1：（0.3-1）：（1.2-1.3），再具體為1：0.5：1.2、1：1：1.3、1：0.325：1.2或1：0.5：1.0。

上述制備木質素改性脲醛樹脂的方法中，所述脲醛樹脂制備工藝包括如下步驟：

a）、將甲醛水溶液和木質素酚化產物混合，調節pH到7-8（具體為7或8），60℃-80℃（具體為60℃、65℃、75℃或80℃）反應1h-2h（具體為1h、1.5h或2h），加入第一批尿素；

b）、升溫至90℃-100℃（具體為90℃、95℃、98℃或100℃），保溫反應15min-30min（具體為15min或30min），加入第二批尿素；

c）、升溫至90℃-100℃（具體為90℃、95℃、98℃或100℃），保溫反應15min-30min（具體為15min或30min），調節pH值至酸性（具體為5-7，再具體為5、6或7），反應至體系變渾濁，調節pH值至堿性（具體為7-8，再具體為7或8），加入第三批尿素；

d）、降溫至55℃-70℃（具體為55℃、65℃或70℃），保溫反應30min-50min（具體為30min或50min）；

第一批尿素與尿素總質量的質量份數比為（11-13）：100，（具體為11：100或13：100）；第二批尿素與尿素總質量的質量份數比為（5-7）：100，（具體為5：100或7：100）；第三批尿素與尿素總質量的質量份數比為2:100；所述尿素總質量是指第一批尿素、第二批尿素和第三批尿素的質量之和。

上述制備木質素改性脲醛樹脂的方法中，步驟c中，體系變渾濁的判定方法為：將產物滴加到水中，若出現乳白色霧狀物，即為體系變渾濁；其中產物和水的體積比為1:20；

上述制備木質素改性脲醛樹脂的方法中，步驟b中，加入第二批尿素之前，先將溫度降至70℃-85℃，具體為70℃或85℃。

上述制備木質素改性脲醛樹脂的方法中，所述甲醛水溶液是濃度為37%（質量百分含量）的甲醛水溶液。

上述制備木質素改性脲醛樹脂的方法中，調節pH到5～7時使用的試劑可以選自下述任意一種：氯化銨、硫酸銨、甲酸、乙酸和氯化鋅；

上述制備木質素改性脲醛樹脂的方法中，調節pH到7～8時使用的試劑可以選自下述任意一種：氫氧化鈉，六次甲基四胺（烏洛托品）、氨水、三乙醇胺、亞硫酸鈉和硼酸鈉。

上述制備木質素改性脲醛樹脂的方法中，所述木質素酚化產物按照如下方法制備得到：將酸催化劑、苯酚和木質素混合后，在溫度230～300℃、壓力2～5MPa的條件下進行反應，反應結束后，得到木質素酚化產物。

上述木質素酚化產物的制備方法中，所述酸催化劑選自下述至少一種：硫酸、鹽酸、磷酸、醋酸和對甲苯磺酸，優選磷酸。