[发明专利]一种木质液化物发泡材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，具体地说，涉及一种木质液化物发泡材料及其制备方法。

背景技术

在低碳节约型社会的背景下，节能保温材料的应用日益受到重视。传统的发泡材料主要以聚氨酯发泡材料为主，其原材料几乎都来源于石化等有机化工原料，同时产品使用存在着回收困难及产生大量污染等问题。

随着石化资源的短缺，木质生物质资源已渐渐成为其重要的替代物。木质生物质资源来源广泛且可再生，其液化物制备的高分子材料具有天然的生物可降解性。利用木材的液化技术可将木质生物质等材料在某些有机物或催化剂存在的条件下转化为具有反应活性、流动性的液体，从而作为化工原料使用。通过对木质生物质材料的液化，其产物通过化学方法进一步合成为木质液化物树脂，利用树脂的反应活性可进一步开发纤维化材料、合成胶黏剂以及发泡材料等多种制品和多种形态的新型高分子材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的木质液化物发泡材料。

本发明的另一目的是提供上述新型木质液化物发泡材料的制备方法。

为了实现本发明目的，本发明是将木粉置于液化装置中，加入苯酚，在酸催化条件下制备液化物；将液化物合成树脂，经发泡和固化工艺，制得木质液化物发泡材料。

本发明的一种木质液化物发泡材料的制备方法，包括以下步骤：

1）木材的液化：将木材粉碎成木粉，向木粉中加入3-6倍木粉重量的苯酚，以酸作为催化剂，于150℃-180℃搅拌液化1h-1.5h，得到木质液化物原液.

2）木质液化物的制备：向上述木质液化物原液中加入有机溶剂进行稀释，然后进行真空抽滤，将得到滤液在50℃-70℃下蒸馏（如蒸馏2h-3h），除去有机溶剂，得到木质液化物。

3）木质液化物树脂的合成：向上述木质液化物中加入强碱溶液，于40℃-60℃反应20min-40min，然后按甲醛与木质液化物1.3:1-1.5的摩尔比加入甲醛溶液，升温至70℃-80℃，恒温反应30min-60min，得到木质液化物树脂。

4）木质液化发泡物材料的制备：向上述木质液化物树脂中加入树脂重量10%-20%的固化剂、树脂重量1%-5%的表面活性剂、树脂重量5%-10%的发泡剂及少量的填料，得到树脂混合物，向其中加入酸催化剂，搅拌1-2min后，将混合物置于40℃-60℃烘箱中发泡30-50min，继续升温至80℃-100℃，固化1-1.5h，冷却后即得木质液化物发泡材料。

其中，步骤2）中使用的有机溶剂为1,4-二氧六环、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰等的一种或多种，加量为木质液化物原液重量的40%-60%。优选使用1,4-二氧六环。

步骤4）中使用的固化剂为磷酸和对甲苯磺酸按1:2体积比配制；表面活性剂为吐温80或十二烷基磺酸钠等，优选吐温80；发泡剂为正戊烷、异戊烷、正己烷或正庚烷等，优选正戊烷。

前述制备方法中，步骤1）中的木材来自于农林生物质剩余物原料，将木材粉碎后过40-80目筛，得到木粉。

前述制备方法中，步骤3）中合成的木质液化物树脂的粘度控制在2000-4000mPa·S。

前述制备方法中，步骤1）和4）中使用的酸催化剂为硫酸、盐酸或有机酸（如对甲苯磺酸等）。优选使用98%的硫酸。步骤1）中硫酸加量为苯酚重量的3%-6%，步骤4）中硫酸加量为树脂混合物重量的2%-5%。

前述制备方法中，步骤2）中使用G2号玻璃过滤器进行真空抽滤。

前述制备方法中，步骤3）中使用的强碱溶液为40%氢氧化钠溶液，按氢氧化钠与木质液化物0.3:1的摩尔比添加。

前述制备方法中，步骤3）中加入的甲醛溶液浓度为40%，分单次、两次或多次加入。

前述制备方法中，步骤3）为：向木质液化物中加入强碱进行反应，然后先加入一半的甲醛溶液，以1.5℃/min升温至80℃，再加入另一半甲醛溶液进行恒温反应。

前述制备方法中，，步骤4）中使用的填料为淀粉、小麦粉或壳聚糖等中的一种或多种，加量为树脂重量的1%-2%。优选使用淀粉。

前述制备方法中，步骤4）中发泡在塑料容器中完成。发泡过程需要在塑料容器中完成，这是由于发泡过程结束，倒模时，在塑料容器中的发泡体可获得外观完整、光滑的发泡材料(图1)，而在玻璃或者金属容器中完成发泡过程的发泡体，倒模时则由于容器内壁的粘连作用，发泡体易发生脱落现象。