一种发泡用酚醛树脂、发泡材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种发泡用酚醛树脂、发泡材料及其制备方法和应用。发泡用酚醛树脂的原料组合物包括下述组分：1份苯酚、0.01～10.5份改性生物提取物、0.1～10份多聚甲醛、0.01～10份碱性催化剂和0.01～3份水；其中，改性生物提取物的制备方法为：生物提取物和亚硫酸钠经磺化反应，干燥，即可；亚硫酸钠与生物提取物的质量比为(0.1～0.7)：1；磺化反应的温度为70～145℃。本发明专利技术中发泡用酚醛树脂的原料采用改性后的生物提取物，可有效提高反应活性；改性生物提取物无毒无害，价格低廉，提高资源利用率；制备发泡材料过程中甲醛释放量降低；并且合成出的发泡材料柔韧性佳，压缩强度和弯曲断裂力均较高。

【技术实现步骤摘要】
一种发泡用酚醛树脂、发泡材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种发泡用酚醛树脂、发泡材料及其制备方法和应用。
技术介绍
酚醛泡沫塑料以其耐燃性好、发烟量低、高温性好、性能稳定、绝热隔热、隔音、易成型加工及较好的耐久性而名列所有泡沫塑料的前列，被称为“第三代新兴保温材料”或“保温之王”。低毒、阻燃是酚醛树脂泡沫的优异性能，使之引起技术开发的高速发展。同时传统酚醛泡沫中也存在很大问题，例如现有的酚醛泡沫脆性大，强度及韧性较差，在使用过程中易脱落，钻孔裁切时容易掉渣。另外，用于发泡的酚醛树脂中游离单体含量偏大，致使酚醛泡沫体气味大，在加工和应用过程中都会对环境和人体造成一定影响。这些缺点都限制了酚醛泡沫的应用。随着人类环境意识和资源危机的日益增强，如何有效地综合利用生物质资源代替石化原料，已经成为越来越热的话题和研究方向。因此，本领域亟需研发一种原料无毒无害，来源广泛，使用过程中游离醛的含量低，力学性能良好的发泡用酚醛树脂。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是为了克服现有技术中酚醛泡沫在使用过程中游离醛高、脆性大、强度低等问题而提供一种发泡用酚醛树脂、发泡材料及其制备方法和应用。本专利技术中发泡用酚醛树脂的原料采用改性后的生物提取物，可有效提高反应活性；改性生物提取物取之于木材，无毒无害，价格低廉，实现废物利用，提高资源利用率；使用本专利技术合成的发泡用酚醛树脂在制备发泡材料过程中单体之间反应充分，甲醛释放量大大降低；并且合成出的发泡材料柔韧性佳，压缩强度和弯曲断裂力均较高。专利技术人在研发过程中发现，通过磺化反应可将生物提取物分子链上接枝磺化基团，可有效提高反应活性；合成的发泡材料中含有磺酸根基团，其柔韧性、压缩强度和弯曲断裂力均有所提高。本专利技术采用以下技术方案解决上述技术问题：本专利技术提供一种发泡用酚醛树脂的原料组合物，其包括下述组分：1份苯酚、0.01～10.5份改性生物提取物、0.1～10份多聚甲醛、0.01～10份碱性催化剂和0.01～3份水；其中，所述改性生物提取物的制备方法为：生物提取物和亚硫酸钠经磺化反应，干燥，即可；所述亚硫酸钠与所述生物提取物的质量比为(0.1～0.7)：1；所述磺化反应的温度为70～145℃。所述改性生物提取物的制备方法中，所述生物提取物的固含量可为本领域制备木浆过程中产生的造纸废弃物的常规固含量，较佳地为20％～80％，更佳地为50％。本专利技术中，所述生物提取物的固含量一般指生物提取物除溶剂后的干物料占所述生物提取物的质量百分比。所述改性生物提取物的制备方法中，所述亚硫酸钠与所述生物提取物的质量比较佳地为(0.3～0.7)：1，更佳地为(0.4～0.7)：1。专利技术人在研发过程中发现，当亚硫酸钠的用量低于0.1：1时，导致磺化程度不够，在发泡时生物提取物分子链伸展不及时，发泡成型后未完全磺化的部位会留下孔洞，影响压缩强度和弯曲断裂力；当亚硫酸钠的用量高于0.7：1时，因为其成分是无机盐，在发泡时，盐分结晶存在于发泡材料中，检测时会影响弯曲断裂力。所述改性生物提取物的制备方法中，所述磺化反应的温度较佳地为100～145℃。专利技术人在研发过程中发现，当磺化反应的温度低于70℃时，生物提取物的磺化程度不够，在发泡时生物提取物分子链伸展不及时，发泡成型后未完全磺化的部位会留下孔洞，影响压缩强度和弯曲断裂力；当温度高于145℃时，生物提取物发生裂解，在发泡时无法起到增强作用，影响应用性能。所述改性生物提取物的制备方法中，所述磺化反应的时间可为本领域该类操作常规的时间，较佳地为40～130min，更佳地为90～120min。所述改性生物提取物的制备方法中，所述干燥的条件和方法可为本领域该类操作常规的条件和方法。所述改性生物提取物的制备方法中，所述生物提取物可为本领域制备木浆过程中产生的造纸废弃物，一般可为腐浆、浆渣、树皮、药剂废液、草末、含硅白泥和制浆废液中的一种或多种，例如济宁明升新材料有限公司提供的生物提取物。其中，所述木浆的制备方法可为本领域常规方法，一般可为烧碱法或硫酸盐法，较佳地为硫酸盐法。一较佳实施方案中，所述生物提取物的制备方法包括下述步骤：木片、浓度为0.5～1.5mol/L的氢氧化钠水溶液和浓度为0.1～0.3mol/L的硫化钠水溶液进行蒸煮，喷放，回收蒸汽，洗涤得到硫酸纸浆，除硫酸纸浆后剩余物料为所述生物提取物；所述蒸煮的温度为160～180℃，所述蒸煮的时间为80～100min。一更佳实施方案中，所述生物提取物的制备方法包括下述步骤：木片、浓度为1mol/L的氢氧化钠水溶液和浓度为0.2mol/L的硫化钠水溶液进行蒸煮，喷放，回收蒸汽，洗涤得到硫酸纸浆，除硫酸纸浆后剩余物料为所述生物提取物；所述蒸煮的温度为170℃，所述蒸煮的时间为90min。本专利技术中，所述改性生物提取物的固含量可为≧95％，较佳地为95％～98％，例如96％。本专利技术中，所述碱性催化剂可为本领域常规使用的碱性催化剂，较佳地为氢氧化钠、氢氧化钡和氢氧化钙中的一种或多种，更佳地为氢氧化钠、氢氧化钡和氢氧化钙中任一种。本专利技术中，所述改性生物提取物的重量份数较佳地为0.04～10份，更佳地为0.5～10份。本专利技术中，所述多聚甲醛的重量份数较佳地为0.4～10份，更佳地为0.65～10份。本专利技术中，所述碱性催化剂的重量份数较佳地为0.04～10份，更佳地为0.25～10份。本专利技术中，所述水的重量份数较佳地为0.04～3份，更佳地为0.15～3份。一较佳实施方案中，所述发泡用酚醛树脂的原料组合物，其由下述组分组成：1份苯酚、0.01～10.5份改性生物提取物、0.1～10份多聚甲醛、0.01～10份碱性催化剂和0.01～3份水。本专利技术还提供一种发泡用酚醛树脂的制备方法，其原料为如上所述发泡用酚醛树脂的原料组合物，具体包括下述步骤：(1)苯酚与碱性催化剂混合反应，制得物料A；(2)所述物料A与多聚甲醛混合反应，制得物料B；(3)所述物料B、催化剂、改性生物提取物和水混合反应，制得物料C；(4)所述物料C、多聚甲醛和催化剂混合反应，冷却，调节pH至6.0～7.5，即可。步骤(1)中，所述混合反应的温度可为本领域该类操作的常规温度，较佳地为45～85℃，更佳地为50～80℃，例如60℃。步骤(1)中，所述混合反应的时间可为本领域该类操作的常规时间，较佳地为10～40min，更佳地为30min。步骤(1)中，以所述苯酚的重量份数为1份计，所述碱性物质的重量份数可为本领域该类反应常规的重量份数，较佳地为0.016～4份，更佳地为0.1～4份。步骤(2)中，所述混合反应的温度可为本领域该类操作的常规温度，较佳地为45～85℃，更佳地为50～80℃，例如60℃。步骤(2)中，所述混合反应的时间可为本领域该类操作的常规时间，较佳地为25～60min，更佳地为30min。步骤(2)中，以所述苯酚的重量份数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发泡用酚醛树脂的原料组合物，其特征在于，其包括下述组分：1份苯酚、0.01～10.5份改性生物提取物、0.1～10份多聚甲醛、0.01～10份碱性催化剂和0.01～3份水；/n其中，所述改性生物提取物的制备方法为：生物提取物和亚硫酸钠经磺化反应，干燥，即可；所述亚硫酸钠与所述生物提取物的质量比为(0.1～0.7)：1；所述磺化反应的温度为70～145℃。/n

【技术特征摘要】
1.一种发泡用酚醛树脂的原料组合物，其特征在于，其包括下述组分：1份苯酚、0.01～10.5份改性生物提取物、0.1～10份多聚甲醛、0.01～10份碱性催化剂和0.01～3份水；
其中，所述改性生物提取物的制备方法为：生物提取物和亚硫酸钠经磺化反应，干燥，即可；所述亚硫酸钠与所述生物提取物的质量比为(0.1～0.7)：1；所述磺化反应的温度为70～145℃。


2.如权利要求1所述的发泡用酚醛树脂的原料组合物，其特征在于，所述改性生物提取物的制备方法中，所述生物提取物的固含量为20％～80％，较佳地为50％；
和/或，所述改性生物提取物的制备方法中，所述亚硫酸钠与所述生物提取物的质量比为(0.3～0.7)：1，较佳地为(0.4～0.7)：1；
和/或，所述改性生物提取物的制备方法中，所述磺化反应的温度为100～145℃；
和/或，所述改性生物提取物的制备方法中，所述磺化反应的时间为40～130min，较佳地为90～120min；
和/或，所述改性生物提取物的制备方法中，所述生物提取物为制备木浆过程中产生的造纸废弃物，较佳地为腐浆、浆渣、树皮、药剂废液、草末、含硅白泥和制浆废液中的一种或多种；
较佳地，所述木浆的制备方法为烧碱法或硫酸盐法，更佳地为硫酸盐法；
较佳地，所述生物提取物的制备方法包括下述步骤：木片、浓度为0.5～1.5mol/L的氢氧化钠水溶液和浓度为0.1～0.3mol/L的硫化钠水溶液进行蒸煮，喷放，回收蒸汽，洗涤得到硫酸纸浆，除硫酸纸浆后剩余物料为所述生物提取物；所述蒸煮的温度为160～180℃，所述蒸煮的时间为80～100min；更佳地，所述生物提取物的制备方法包括下述步骤：木片、浓度为1mol/L的氢氧化钠水溶液和浓度为0.2mol/L的硫化钠水溶液进行蒸煮，喷放，回收蒸汽，洗涤得到硫酸纸浆，除硫酸纸浆后剩余物料为所述生物提取物；所述蒸煮的温度为170℃，所述蒸煮的时间为90min。


3.如权利要求1所述的发泡用酚醛树脂的原料组合物，其特征在于，所述改性生物提取物的固含量为≧95％，较佳地为95％～98％，更佳地为96％；
和/或，所述碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钡和氢氧化钙中的一种或多种，较佳地为氢氧化钠、氢氧化钡和氢氧化钙中任一种；
和/或，所述改性生物提取物的重量份数为0.04～10份，较佳地为0.5～10份；
和/或，所述多聚甲醛的重量份数为0.4～10份，较佳地为0.65～10份；
和/或，所述碱性催化剂的重量份数为0.04～10份，较佳地为0.25～10份；
和/或，所述水的重量份数为0.04～3份，较佳地为0.15～3份；
较佳地，所述发泡用酚醛树脂的原料组合物，其由下述组分组成：1份苯酚、0.01～10.5份改性生物提取物、0.1～10份多聚甲醛、0.01～10份碱性催化剂和0.01～3份水。


4.一种发泡用酚醛树脂的制备方法，其特征在于，所述发泡用酚醛树脂的制备方法中原料为如权利要求1～3中任一项所述发泡用酚醛树脂的原料组合物，具体包括下述步骤：
(1)苯酚与碱性催化剂混合反应，制得物料A；
(2)所述物料A与多聚甲醛混合反应，制得物料B；
(3)所述物料B、催化剂、改性生物提取物和水混合反应，制得物料C；
(4)所述物料C、多聚甲醛和催化剂混合反应，冷却，调节pH至6.0～7.5，即可。


5.如权利要求4所述的发泡用酚醛树脂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述混合反应的温度为45～85℃，较佳地为50～80℃，更佳地为60℃；
和/或，步骤(1)中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：施晓旦，孙海强，赵吉，
申请(专利权)人：上海昶法新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31