[发明专利]一种金属/纳米凹凸棒土改性的木质素酚醛树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于酚醛树脂材料技术领域，具体涉及一种金属/纳米凹凸棒土改性的木质素酚醛树脂及其制备方法。

背景技术

酚醛树脂是苯酚、甲苯、二甲酚、间苯二酚、叔丁酚和双酚等酚类化合物与甲醛、乙醛、多聚甲醛和糠醛等醛类化合物在碱性或者酸性催化剂作用下，经加成缩聚反应制得的树脂，由于酚与醛的反应比较复杂，酚类和醛类的反应是比较复杂，摩尔比和催化剂的不同，加成与缩聚反应的速度和生产物也有差异，直接影响酚醛树脂的机械性能、电绝缘性、成型加工性能和阻燃性能。

目前酚醛树脂胶粘剂多属于热固性酚醛树脂，利用缩合反应，羟甲基与氢脱水反应，或者羟甲基之间反应形成次甲基酯化，然后脱甲醛形成次甲基键，形成三维网状结构，但是酚醛树脂存在着颜色深、固化后的胶层硬脆、易龟裂、成本较贵、毒性较大，产能消耗大等缺点。

为了克服酚醛树脂胶粘剂的固有缺点，进一步提高酚醛树脂的性能和应用范围。中国专利CN102391891B公开的一种酚醛树脂杂化磷酸盐胶粘剂的制备方法，将苯酚与甲醛作为原料，加入催化剂，经减压蒸馏得到酚醛树脂，再溶于乙醇中，与磷酸二氢铝溶液和二氧化锆、氮化硅混合得到酚醛树脂杂化磷酸盐胶粘剂，将磷酸盐胶粘剂与酚醛树脂交联剂结合，解决胶粘剂粘结强度低、脆性大的问题。中国专利CN101735754B公开的聚氨酯/丙烯酸酯复合树脂增韧酚醛树脂胶粘剂的方法，将水性聚氨酯乳液与甲基丙烯酸丁酯、偶氮二异丁腈和丙酮混合反应形成聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液，将苯酚和甲醛水溶液作为原料，碳酸钠水溶液作为催化剂，加热反应凝胶，再加入丁酮吸湿酚醛树脂，得到酚醛树脂，将聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液、酚醛树脂与丙酮混合，形成聚氨酯/丙烯酸酯复合树脂增韧酚醛树脂胶粘剂，利用聚氨酯和丙烯酸提高酚醛树脂的耐热性能，使改性酚醛树脂粘胶剂的高温剪切强度保持率得到提高。但是，随着对材料的性能要求越来越高，对酚醛树脂的性能提出更加细致化的要求。本发明就利用寻找替代原料制备出低成本的酚醛树脂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种金属/纳米凹凸棒土改性的木质素酚醛树脂及其制备方法，首先利用苯酚、木质素磺酸钠和甲醛作为原料制备木质素酚醛树脂，再溶于乙醇中，与含L-半胱氨酸与钛铁的混合物的纳米凹凸棒土溶液混合，加热固化得到产品，本发明制备的改性酚醛树脂生产成本降低，机械性能、耐热性能和抗氧化性能都有所提高，扩大了使用范围。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种金属/纳米凹凸棒土改性的木质素酚醛树脂，所述金属/纳米凹凸棒土改性的木质素酚醛树脂中包括木质素酚醛树脂、金属有机配合物和纳米凹凸棒土，所述木质素酚醛树脂的原料为苯酚、木质素和甲醛，所述金属有机配合物为L-半胱氨酸与钛铁的混合物。

作为上述技术方案的优选，所述纳米凹凸棒土的粒径小于200nm。

本发明还提供一种金属/纳米凹凸棒土改性的木质素酚醛树脂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将纳米凹凸棒土原土过200目筛，加入去离子水中搅拌30-60min，滴加双氧水活化，静置24h，取上层悬浮液，往上层悬浮液中加入盐酸溶液，超声搅拌1h，过滤至pH中性，得到预处理的纳米凹凸棒土溶液；

(2)将苯酚和木质素胺磺酸钠置于反应釜中，在碱性环境下，在60-70℃加热搅拌30-60min至混合均匀，再加入甲醛，升温至90-100℃搅拌反应30-60min，再加入氢氧化钠搅拌，减压脱水，得到木质素改性的酚醛树脂；

(3)将步骤(1)制备的预处理的纳米凹凸棒土溶液中加入金属有机配合物，充分搅拌，再将步骤(2)制备的木质素改性的酚醛树脂溶于乙醇中，再将两种溶液混合，在室温下搅拌1-3h，减压脱水，加热固化，得到金属/纳米凹凸棒土改性的木质素酚醛树脂。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，预处理的纳米凹凸棒土溶液中纳米凹凸棒土的粒径为50-150nm。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，苯酚和木质素胺磺酸钠的质量比为1:1。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，碱性环境的pH值为9-11。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，甲醛与苯酚的质量比为2.5-3.5。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，金属有机配合物为L-半胱氨酸与钛铁的混合物。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，纳米凹凸棒土、金属有机配合物和木质素改性的酚醛树脂的质量比为0.05-0.1:0.01-0.05:1。