[发明专利]一种用生物油改性酚醛树脂制备泡沫材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用生物油改性酚醛树脂制备泡沫材料的方法，属于生物质基高分子材料技术领域。

背景技术

生物质基材料价廉、环保、可再生，在如今石油价格高涨，能源日趋于匾乏的环境下，具有石油基产品无可比拟的优势。酚醛泡沫是一种性能优异的保温材料，以其重量轻，刚性大，尺寸稳定性好，耐化学腐蚀，耐热性好，难燃，自熄，低烟雾，遇火无洒落物等优点而受到广泛重视，是建筑、电器、仪表、石油化工等行业性能优异的隔音、轻质、节能材料。然而由于前躯体酚醛树脂的原料要来自石油等矿物质材料，作为石油化工类的下游产品受到资源的限制，加快了对矿物质资源的消耗，生产过程中也会对环境造成污染，与石油泡沫材料相比，生物质泡沫材料有着低成本、可循环再生性和部分可生物降解性的巨大优势，开发生物质泡沫材料已成为各国研究的热点。

生物油是木质生物质原料如针叶材、阔叶材或木质产品废料如废弃人造板、锯末，经过催化热裂解液化得到的富含多酚类化合物及含有少量醛类化合物的液体产物，其原料价格低廉、可部分生物降解、来源广泛且毒性小于苯酚。目前尚未见用生物油制备酚醛泡沫材料的报道。

发明内容

本发明的目的是提出一种用生物油改性酚醛树脂制备泡沫材料的方法，使用农林生物质资源-生物油，以充分利用生物质资源，拓宽生物油的应用领域，减少苯酚及甲醛等石化原料的使用，降低酚醛泡沫的生产成本。

本发明提出的用生物油改性酚醛树脂制备泡沫材料的方法，原料配方中各组分的质量份如下：

其制备方法为：将生物油改性酚醛树脂、表面活性剂和发泡剂按上述比例称重后，混合搅拌均匀，按上述比例加入固化剂，搅拌2-10分钟，然后在60-90℃的环境下发泡15-90分钟，得到生物油改性酚醛泡沫材料。

上述方法中，所述的生物油改性酚醛树脂的制备方法为：所用的原料中各组分的质量份如下：

制备方法包括以下步骤：

(1)将按上述比例称重的多聚甲醛、生物油和碱性催化剂加入反应容器中，在65-75℃下反应20-30分钟，得到羟甲基化生物油；

(2)在上述羟甲基化生物油中加入按上述比例称重的苯酚，升温至80-90℃，在90-120分钟内，分次加入按上述比例称重的尿素，反应20-30分钟，用酸中和剂，调整树脂pH值在6.8-7.2之间，得到用于发泡的生物油改性酚醛树脂。其中所述的碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钡、氢氧化钾或氨水中的任意一种。

上述方法中，所述的表面活性剂为吐温-80。

上述方法中，所述的发泡剂为正己烷、环己烷、正戊烷或石油醚中的任意一种。

上述方法中，所述的固化剂为对甲苯磺酸与磷酸的混合物，混合比例为按质量份算，对甲苯磺酸∶磷酸＝(0.5-3)∶1。

本发明提出的用生物油改性酚醛树脂制备泡沫材料的方法，其优点是：

1、本发明方法利用生物油改性酚醛树脂制备泡沫材料，采用成本低廉的生物油作为树脂合成原料制备酚醛泡沫，可极大地降低其生产成本，减少苯酚、甲醛等石化资源的使用，其中苯酚的减少量最高可达50％，甲醛减少量最高可达20％，既提高了产品的经济效益，也促进资源的可持续利用，充分利用生物质资源，拓宽生物油的应用领域。

2、本发明方法通过合成树脂过程，直接将生物油中的活性成分引入到产物分子链中，改善了树脂的性能，使酚醛树脂具有固含量高、粘度适宜、活性高、稳定性好等特点，无需进行后续脱水工艺，依然能够达到发泡材料所需要的固含量和粘度的要求。

3、本发明方法的制备工艺简单，容易实施，有利于大规模生产；制备出的生物油改性酚醛泡沫材料性能优异，韧性高、改性效果好。产品可达到如下性能指标：表观密度30-70kg/m³；压缩强度≥0.12Mpa；导热系数(10℃)≤0.02W/(m·k)；尺寸稳定性(V/V)≤2.0％，吸水率≤8.0％。

具体实施方式

本发明提出的用生物油改性酚醛树脂制备泡沫材料的方法，原料配方中各组分的质量份如下：

其制备方法为：将生物油改性酚醛树脂、表面活性剂和发泡剂按上述比例称重后，混合搅拌均匀，按上述比例加入固化剂，搅拌2-10分钟，然后在60-90℃的环境下发泡15-90分钟，得到生物油改性酚醛泡沫材料。

上述方法中，所述的生物油改性酚醛树脂的制备方法为：所用的原料中各组分的质量份如下：

制备方法包括以下步骤：