[发明专利]利用竹材液化物制备酚醛泡沫塑料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种酚醛泡沫材料，尤其涉及一种利用竹材液化产物制备可发泡酚醛树脂，再进一步利用液化物树脂制备一种低成本、低环境污染的酚醛泡沫塑料的方法。

技术背景

酚醛泡沫塑料是近几年发展起来的一类新型泡沫塑料，由于其质轻、防火、低毒、高温性能稳定、绝热隔热、隔音、易加工成型及较好的耐久性而逐渐受到重视。依据其优异的特性，在各个领域已有广泛的应用，如工业上用于绝热、防火、花卉泥等方面。酚醛泡沫塑料是由酚醛树脂加入表面活性剂、发泡剂、固化剂等多种助剂，经搅拌、发泡、熟化而成的泡沫塑料，其原料的选择和成型工艺参数的控制对泡沫的性能影响很大，是制备酚醛泡沫塑料的关键。传统的酚醛树脂是以苯酚、甲醛为主要原料合成的，苯酚、甲醛直接或间接来源于石油化工或煤化工，随着石油、矿产资源的紧缺，原料成本日益增长，传统的酚醛泡沫塑料将面临原材料价格上涨。

中国专利CN101269930A公开了一种“酶解木质素或它的衍生物改性酚醛发泡材料及其制备方法”，其原料为从木片、竹子或草木秸秆发酵制备乙醇和功能性多糖的残渣中提取的木质素或其衍生物，原材料来源有一定的局限性。竹材液化是用有机溶剂将竹材全组分转化为液体，并转变为应用价值、产品价值更高的高分子材料，是竹材综合有效利用的方法之一。竹材液化物制备可发泡酚醛树脂及其在酚醛泡沫塑料方面的应用将实现竹材生物质资源的高值化利用，同时替代部分石油化工原料，将产生巨大的社会经济效益和生态环保效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用竹材生物质材料液化产物合成可发泡酚醛树脂制备酚醛泡沫材料的方法。该方法中的原材料主要为竹材加工厂的废弃物，不仅有效利用了竹材生物质资源，而且节约了大量宝贵的石油资源，同时降低了酚醛泡沫塑料的生产成本。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：先将竹材废弃物粉碎、过40目筛干燥备用，向反应容器中加入100质量份的苯酚，25-50质量份的竹粉和2-4质量份的酸催化剂，在110-160℃反应1-2h，反应结束后立即取出冷水降温，得到竹材液化产物；将所得竹材液化产物升温至40±5℃，加入15-25质量份氢氧化钠，45-80质量份水和90-140质量份甲醛，升温至70±2℃，反应约1h后，再升温至80±2℃，反应约30min，得到可发泡酚醛树脂；将所得可发泡酚醛树脂100质量份、表面活性剂4-8质量份、固化剂对甲苯磺酸12-20质量份，固化剂磷酸12-24质量份，发泡剂10-16质量份、依次加入其中，混合搅拌均匀后倒入磨具中，在60-80℃下发泡2h后成型，所得酚醛泡沫塑料密度为22.4-68Kg/m³，压缩强度为3.2-55N/cm²。

本发明所选用的竹材以竹材加工剩余物为主。液化竹材所用的酸催化剂为硫酸、盐酸或磷酸等无机酸；发泡剂选用的是正戊烷或石油醚；表面活性剂为吐温-80、DC-193硅油或吐温-80与DC-193硅油的复配体系；液化产物树脂发泡过程中采用的酸固化剂为有机酸和无机酸的混合物，无机酸加入量必须考虑液化过程中加入的酸催化剂与树脂化过程中加入的氢氧化钠反应，所剩余的氢氧化钠与部分无机酸中和，其余加入的有机酸和无机酸为固化剂，所述无机酸为硫酸、盐酸、磷酸等，所述有机酸为苯磺酸、对甲苯磺酸等。在发泡过程中，无机酸或有机酸都有利于树脂的交联固化，强无机酸腐蚀金属，多采用温和催化剂，如磷酸和苯磺酸。增加酸量会使泡孔直径变小，但酸过多会使发泡和固化难以同步进行，本实验有机酸和无机酸并用，减小了酸强度和用酸量。

具体实施方法

下面通过实施例对本发明做进一步说明，但并不影响本发明的保护范围：

实施例1

将竹锯屑烘干、粉碎，过40目筛备用。将100质量份苯酚加入带有冷凝器、搅拌器和温度计的反应容器中，依次加入2质量份硫酸，25质量份竹粉，充分搅拌，110℃下液化2h，得竹粉液化产物。称取100质量份竹粉液化物加热到40℃，加入22.6质量份氢氧化钠，64质量份水和138质量份甲醛，匀速升温至70℃反应1h，再匀速升温至80℃反应30min，终止反应，即得可发泡酚醛树脂。称取可发泡酚醛树脂100质量份，加入6质量份吐温-80，20质量份对甲苯磺酸和16质量份磷酸，12质量份正戊烷，70℃发泡2h，得酚醛泡沫塑料，所得酚醛泡沫塑料密度为22.4Kg/m³，压缩强度为10N/cm²。

实施例2