[發明專利]一種金屬/納米凹凸棒土改性的木質素酚醛樹脂及其制備方法

在審

• 申請號: 201710473265.7
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107216603A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 陳東進
• 申請（專利權）人: 東莞市聯洲知識產權運營管理有限公司
• 主分類號: C08L61/14
• 分類號: C08L61/14;C08K9/02;C08K3/34;C08K5/37;C08G8/28
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 連平

技術領域

本發明屬于酚醛樹脂材料技術領域，具體涉及一種金屬/納米凹凸棒土改性的木質素酚醛樹脂及其制備方法。

背景技術

酚醛樹脂是苯酚、甲苯、二甲酚、間苯二酚、叔丁酚和雙酚等酚類化合物與甲醛、乙醛、多聚甲醛和糠醛等醛類化合物在堿性或者酸性催化劑作用下，經加成縮聚反應制得的樹脂，由于酚與醛的反應比較復雜，酚類和醛類的反應是比較復雜，摩爾比和催化劑的不同，加成與縮聚反應的速度和生產物也有差異，直接影響酚醛樹脂的機械性能、電絕緣性、成型加工性能和阻燃性能。

目前酚醛樹脂膠粘劑多屬于熱固性酚醛樹脂，利用縮合反應，羥甲基與氫脫水反應，或者羥甲基之間反應形成次甲基酯化，然后脫甲醛形成次甲基鍵，形成三維網狀結構，但是酚醛樹脂存在著顏色深、固化后的膠層硬脆、易龜裂、成本較貴、毒性較大，產能消耗大等缺點。

為了克服酚醛樹脂膠粘劑的固有缺點，進一步提高酚醛樹脂的性能和應用范圍。中國專利CN102391891B公開的一種酚醛樹脂雜化磷酸鹽膠粘劑的制備方法，將苯酚與甲醛作為原料，加入催化劑，經減壓蒸餾得到酚醛樹脂，再溶于乙醇中，與磷酸二氫鋁溶液和二氧化鋯、氮化硅混合得到酚醛樹脂雜化磷酸鹽膠粘劑，將磷酸鹽膠粘劑與酚醛樹脂交聯劑結合，解決膠粘劑粘結強度低、脆性大的問題。中國專利CN101735754B公開的聚氨酯/丙烯酸酯復合樹脂增韌酚醛樹脂膠粘劑的方法，將水性聚氨酯乳液與甲基丙烯酸丁酯、偶氮二異丁腈和丙酮混合反應形成聚氨酯/丙烯酸酯復合乳液，將苯酚和甲醛水溶液作為原料，碳酸鈉水溶液作為催化劑，加熱反應凝膠，再加入丁酮吸濕酚醛樹脂，得到酚醛樹脂，將聚氨酯/丙烯酸酯復合乳液、酚醛樹脂與丙酮混合，形成聚氨酯/丙烯酸酯復合樹脂增韌酚醛樹脂膠粘劑，利用聚氨酯和丙烯酸提高酚醛樹脂的耐熱性能，使改性酚醛樹脂粘膠劑的高溫剪切強度保持率得到提高。但是，隨著對材料的性能要求越來越高，對酚醛樹脂的性能提出更加細致化的要求。本發明就利用尋找替代原料制備出低成本的酚醛樹脂。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種金屬/納米凹凸棒土改性的木質素酚醛樹脂及其制備方法，首先利用苯酚、木質素磺酸鈉和甲醛作為原料制備木質素酚醛樹脂，再溶于乙醇中，與含L-半胱氨酸與鈦鐵的混合物的納米凹凸棒土溶液混合，加熱固化得到產品，本發明制備的改性酚醛樹脂生產成本降低，機械性能、耐熱性能和抗氧化性能都有所提高，擴大了使用范圍。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：

一種金屬/納米凹凸棒土改性的木質素酚醛樹脂，所述金屬/納米凹凸棒土改性的木質素酚醛樹脂中包括木質素酚醛樹脂、金屬有機配合物和納米凹凸棒土，所述木質素酚醛樹脂的原料為苯酚、木質素和甲醛，所述金屬有機配合物為L-半胱氨酸與鈦鐵的混合物。

作為上述技術方案的優選，所述納米凹凸棒土的粒徑小于200nm。

本發明還提供一種金屬/納米凹凸棒土改性的木質素酚醛樹脂的制備方法，包括以下步驟：

(1)將納米凹凸棒土原土過200目篩，加入去離子水中攪拌30-60min，滴加雙氧水活化，靜置24h，取上層懸浮液，往上層懸浮液中加入鹽酸溶液，超聲攪拌1h，過濾至pH中性，得到預處理的納米凹凸棒土溶液；

(2)將苯酚和木質素胺磺酸鈉置于反應釜中，在堿性環境下，在60-70℃加熱攪拌30-60min至混合均勻，再加入甲醛，升溫至90-100℃攪拌反應30-60min，再加入氫氧化鈉攪拌，減壓脫水，得到木質素改性的酚醛樹脂；

(3)將步驟(1)制備的預處理的納米凹凸棒土溶液中加入金屬有機配合物，充分攪拌，再將步驟(2)制備的木質素改性的酚醛樹脂溶于乙醇中，再將兩種溶液混合，在室溫下攪拌1-3h，減壓脫水，加熱固化，得到金屬/納米凹凸棒土改性的木質素酚醛樹脂。

作為上述技術方案的優選，所述步驟(1)中，預處理的納米凹凸棒土溶液中納米凹凸棒土的粒徑為50-150nm。

作為上述技術方案的優選，所述步驟(2)中，苯酚和木質素胺磺酸鈉的質量比為1:1。

作為上述技術方案的優選，所述步驟(2)中，堿性環境的pH值為9-11。

作為上述技術方案的優選，所述步驟(2)中，甲醛與苯酚的質量比為2.5-3.5。

作為上述技術方案的優選，所述步驟(3)中，金屬有機配合物為L-半胱氨酸與鈦鐵的混合物。

作為上述技術方案的優選，所述步驟(3)中，納米凹凸棒土、金屬有機配合物和木質素改性的酚醛樹脂的質量比為0.05-0.1:0.01-0.05:1。