[发明专利]功能化离子液体增强改性酚醛树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高性能酚醛树脂及其制备方法，具体地说是一种端基分别带有羟基、羧基和氨基的功能化咪唑型离子液体及其液化玉米秸秆产物与苯酚、甲醛原位聚合后形成的高强度环保型酚醛树脂及其制备方法。

背景技术

离子液体是近年来被广泛关注的绿色溶剂，以其独特的不挥发、难氧化、易回收、无污染、高极性、低络合能力及具有的“量体裁衣”的可设计性等性能被广泛应用于有机合成、反应催化、分离萃取、复合材料制备等诸多领域。离子液体的问世为化学反应提供不同于传统溶剂的反应环境，从而有助于在更高水平上实现高分子结构和聚合反应的控制，将离子液体引入到有机高分子材料中，制备出高性能高分子材料，将具有良好的应用前景。毫不疑问，高分子科学与离子液体相结合将具有更广阔的发展前景。

随着科技的进步，纯酚醛树脂已不能满足许多高新技术领域的要求。利用各种方法对酚醛树脂进行改性，已成为酚醛树脂研究的核心内容，并已取得了一些显著的成效。但已有的改性方法中都存在着提高酚醛树脂某一方面的性能的同时降低了原有的其他性能。如利用尿素与苯酚等三元共缩聚的方法提高酚醛树脂的固化速度，但其游离酚释放量被提高；如在普通的酚醛树脂中引人钼元素改性酚醛树脂，以提高树脂的耐热性，但力学指标下降；如采用两次加碱一次回流法用有机硅和蔗糖对酚醛树脂进行复合改性，提高了酚醛树脂的柔韧性等，但工艺复杂，固化速度慢，固化温度高等。

生物质资源不仅储量丰富，而且可以再生，不断开发、永续利用生物质，是21世纪一项意义重大的课题。富含植物纤维的玉米秸秆是自然界中储量丰富的可再生资源，由于得不到充分的开发和利用，致使大量资源浪费，甚至是为了不影响春耕而常常被大量焚烧，造成严重的环境污染。由于玉米秸秆的主要成分是超分子结构的纤维素，严重影响其开发和应用。因此，溶解或液化玉米秸秆成为生物质资源开发和利用的前提和关键。

有报道表明，离子液体是纤维素的良溶剂，且溶解过程不发生衍生化。采用离子液体液化玉米秸秆，可将玉米秸秆结构中的纤维素成分和木素成分中超分子结构的活性羟基裸露出来，取代部分苯酚原料制备低成本的酚醛树脂复合材料，同时木素成分又十分有利于捕捉酚醛树脂的游离醛，减小了环境污染。用离子液体液化玉米秸秆的产物制备改性酚醛树脂，不但可以克服原酚醛树脂存在着质脆、毒性大、固化温度高、速度慢，且固化后颜色深、易龟裂等不足之处，还可以有效改善原酚醛树脂中的酚羟基和亚甲基易氧化的现象，使力学性能、耐热性和耐氧化性都得到大幅度的提高，同时游离醛释放量被大幅度降低。

发明内容

发明目的：

为了避免上述现有技术的不足之处，本发明提供了一种强度高、韧性好、低游离醛释放量的酚醛树脂及其制备方法。

技术方案：

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种功能化离子液体增强改性酚醛树脂，其特征在于：将端基带有羟基、羧基或氨基的功能化离子液体及其液化的玉米秸秆产物与苯酚、甲醛原位共混聚合形成，所述功能化离子液体与玉米秸秆的质量比为10-20:1，功能化离子液体与苯酚的质量比为1:5-10，苯酚与甲醛及氢氧化钠催化剂的摩尔比为1:2:0.5。

所述功能化离子液体的结构通式为：