[發明專利]利用天然纖維生物質材料制備生物質基泡沫材料的方法

有效

• 申請號: 201410160186.7
• 申請日: 2014-04-22
• 公開（公告）號: CN103992497A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 孫豐文;鄭家妍;李友余
• 申請（專利權）人: 南京林業大學;江蘇東盾木業集團有限公司
• 主分類號: C08J9/14
• 分類號: C08J9/14;C08J9/16;C08L61/14;C08K7/20;C08K3/36;C08K7/24;C08G8/28;C08G8/08;C08G8/10
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 沈根水

技術領域

本發明涉及的是一種利用天然纖維生物質材料制備生物質基泡沫材料的方法，屬于木材科學與技術、農林剩余物轉化利用技術領域。

背景技術

有機高分子泡沫材料具有質輕、隔熱、隔音、減震、阻燃、防潮等各種優良性能，因而廣泛應用于產品包裝運輸、車船制造、建筑絕熱、管線保溫防護等領域，成為繼橡膠、塑料、纖維之后的一大重要的高分子材料。但日益增長的合成高分子泡沫材料不僅消耗大量的石油資源，難以降解的泡沫塑料垃圾對生態環境的威脅也越來越大，因此利用可再生天然生物質材料替代石油基化學品開發具有可循環利用和可生物降解的生物質基泡沫材料具有重要意義。

目前，國內外對生物質基泡沫材料的研究與應用，主要包括天然樹脂基泡沫材料、植物油脂基泡沫材料、木素纖維基泡沫材料和淀粉基泡沫材料。其主要原理是利用生物質材料中的天然樹脂、多元醇、多元羧酸、酚類物質等成分替代化學品用于泡沫材料的制備。因而具有原料來源廣、成本低、環保型好等優點，可被應用于包裝緩沖材料和建筑阻燃保溫材料等領域。

發明內容

本發明是一種利用天然纖維生物質材料制備生物質基泡沫材料的方法，其目旨在提高生物質材料的利用價值，降低石油化工產品消耗。

本發明的技術解決方案：利用天然纖維生物質材料制備生物質基泡沫材料的方法，包括如下工藝步驟：

（1）生物質材料的液化轉化，包括

1）將生物質材料干燥至含水率為16%以下，粉碎成100～400目的粉末。其中所述的生物質材料包括由木質素、纖維素、半纖維素組成的天然材料、尤指木竹、秸稈、果殼、樹皮、甘蔗渣、玉米芯農林生物質材料；

2）將生物質粉末與液化劑攪拌混合均勻，持續攪拌，并在50～90℃條件下緩慢加入催化劑，升溫至115～150℃,持續反應60～120min，降溫至90℃以下，緩慢加入濃度不低于30%的燒堿溶液，調整pH值為10.0～13.0，持續冷卻降溫至30～50℃得到生物質的酚醇液化產物；

（2）可發性樹脂的合成

將反應釜中的生物質酚醇液化產物升溫至40～50℃，依次按比例加入甲醛和多聚甲醛，攪拌20～60min，升溫至80～95℃，繼續反應60～120min，冷卻到40℃以下，放料，制成生物質基可發性樹脂；

（3）合成樹脂的發泡

將可發性樹脂與表面活性劑、發泡劑、固化劑依次加入到容器中，快速攪拌均勻，迅速倒入模具中，并置于放入60～90℃的環境中發泡固化，50～90℃熟化60～180min，取出脫模，冷卻，制得生物質基泡沫材料。

本發明的優點：利用農林廢棄剩余物通過酸催化酚醇液化使其轉化成具有高反應活性的酚型、糠醛型、多元醇類、多元羧酸類低分子結構物，在樹脂化過程中用固體多聚甲醛替代部分甲醛溶液，因而不需要真空脫水程序即可制備適于發泡的高固體含量的樹脂，該樹脂具有酚醛樹脂和聚氨酯部分性能，制成的泡沫材料克服酚醛泡沫脆化掉渣的缺點，并且具有優良的質輕、阻燃、隔聲、防潮、隔熱性能；成本低、環保可被可滿足包裝緩沖材料和建筑阻燃保溫材料的應用要求。

具體實施方式

利用天然纖維生物質材料制備生物質基泡沫材料的方法，包括如下工藝步驟：

（1）生物質材料的液化轉化，包括

1）將生物質材料干燥至含水率為16%以下，粉碎成100～400目的粉末。其中所述的生物質材料包括由木質素、纖維素、半纖維素組成的天然材料、尤指木竹、秸稈、果殼、樹皮、甘蔗渣、玉米芯農林生物質材料；

2）將生物質粉末與液化劑攪拌混合均勻，持續攪拌，并在50～90℃條件下緩慢加入催化劑，升溫至115～150℃,持續反應60～120min，降溫至90℃以下，緩慢加入濃度不低于30%的燒堿溶液，調整pH值為10.0～13.0，持續冷卻降溫至30～50℃得到生物質的酚醇液化產物；

（2）可發性樹脂的合成

將反應釜中的生物質酚醇液化產物升溫至40～50℃，依次按比例加入甲醛和多聚甲醛，攪拌20～60min，升溫至80～95℃，繼續反應60～120min，冷卻到40℃以下，放料，制成生物質基可發性樹脂；

（3）合成樹脂的發泡

將可發性樹脂與表面活性劑、發泡劑、固化劑依次加入到容器中，快速攪拌均勻，迅速倒入模具中，并置于放入60～90℃的環境中發泡固化，50～90℃熟化60～180min，取出脫模，冷卻，制得生物質基泡沫材料。