[發明專利]一種酚化木質素-酚醛樹脂納米球的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202011582210.8
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112661920B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 姜煒坤;劉玉;呂高金;陳洪雷
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: C08G8/28
• 分類號: C08G8/28;C08G8/20;C08H7/00;B82Y40/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

本公開提供一種酚化木質素?酚醛樹脂納米球的制備方法及其應用，制備方法包括：木質素的酚化反應：將木質素或木質素衍生物與苯酚、硫酸混合，油浴反應制備酚化木質素；酚醛縮合反應：將所述的酚化木質素、酚類物質、醛類物質、乙醇和去離子水混合后轉移到反應釜中，固化處理得到酚化木質素?酚醛樹脂納米球。酚化改性的木質素展現出極高的反應活性，通過添加不同比例的酚化木質素作為酚醛縮合的酚類物質替代品，可以實現不同尺寸大小納米球的制備。同時，對比直接添加木質素，使用酚化后的木質素酚類物質替代品可以極大的提高縮聚形成的酚化木質素?酚醛樹脂納米球的穩定性。

技術領域

本發明涉及酚醛材料技術領域，具體為一種酚化木質素-酚醛樹脂納米球的制備方法及其應用。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

酚醛樹脂納米球是由酚類物質和醛類物質(如甲醛、乙醛等)在酸或堿催化條件下，通過縮聚反應制備而成的高分子聚合物。由于酚醛樹脂有較高的碳氫比和特有的芳環剛性骨架結構，使其具有較高的熱穩定性和優異的械性能。目前，酚醛樹脂已經成為一種重要的化工材料，并廣泛應用在建筑材料、儲能材料、催化劑載體及生物醫用材料等領域。

近些年，球形酚醛樹脂納米材料因具有優良的化學穩定性和較高的比表面積得到了大量的關注，尤其是其表面含有大量的活性酚羥基結構，使其可以和許多前沿性的材料進行復合使用。如近期關于兒茶酚基酚醛樹脂的研究中，鄰酚結構可以和金屬離子形成可逆的螯合作用力，使其在污水處理及水凝膠等領域展示出巨大的潛力。然而，實際生產中常用的酚類物質(如苯酚、間苯二酚或鄰苯二酚)與醛類物質復合形成的酚醛樹脂納米球平均直徑較大，通常在幾微米至幾十微米不等；而且無論是以苯酚，間苯二酚還是兒茶酚作為反應單體用于酚醛樹脂納米球的合成，其原料成本都過高，給其商業化應用帶來了困難。

現有技術公開了一種木質素改性酚醛樹脂納米球，該方法中提到將適量的苯酚用木質素進行取代，與甲醛進行反應，可以達到降低酚醛樹脂納米球粒徑的目的。然而，本申請發明人發現，盡管通過添加木質素達到了降低納米球尺寸的效果，但是該納米球仍然存在穩定性差，當處于200℃的環境下，酚醛樹脂納米球發生分解、破裂，無法實現在高溫條件下進一步應用，這極大的限制了酚醛樹脂在高性能材料方面的發展。此外，木質素的活性較酚類物質(如苯酚，間苯二酚或者鄰苯二酚)相比，其含有的活性位點太低，這使得實際參加反應的木質素較少。因此，如何提高木質素的反應活性，提高木質素取代酚類物質的比例，是減少酚類物質用量，降低生產成本的關鍵；此外，提高木質素-酚醛樹脂納米球的穩定性，使其能夠在高溫環境下保持較高的穩定性也是亟待解決的技術問題。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本公開的目的是提供一種酚化木質素-酚醛樹脂納米球的制備方法及其應用，酚化改性的木質素展現出極高的反應活性，同時，也極大的提高了縮聚形成的酚化木質素-酚醛樹脂納米球的穩定性。

具體地，本公開的技術方案如下所述：

在本公開的第一方面，本公開提供了一種酚化木質素-酚醛樹脂納米球的制備方法，包括：

木質素的酚化反應：將木質素或木質素衍生物與苯酚、硫酸混合，油浴反應制備酚化木質素；

酚醛縮合反應：將所述的酚化木質素、酚類物質、醛類物質、乙醇和去離子水混合后轉移到反應釜中，固化處理得到酚化木質素-酚醛樹脂納米球。

在本公開的第二方面，本公開提供了一種酚化木質素-酚醛樹脂納米球，該納米球按照上述方法制備得到。

在本公開的第三方面，本公開提供了一種酚化木質素-酚醛樹脂納米球的制備方法和/或一種酚化木質素-酚醛樹脂納米球在制備高性能材料中的應用。

本公開中的一個或多個技術方案具有如下有益效果：