[发明专利]一种高活性木质素改性甲阶酚醛树脂及其制备方法和应用

说明书

一种高活性木质素改性甲阶酚醛树脂及其制备方法和应用，其制备步骤为：按比例以重量计，先将等重量的5‑25份木质素和水、2‑5份复合催化剂和2‑4份30wt.%H₂O₂混合于反应容器中，50‑60℃，搅拌均匀，对木质素进行氧化降解；再加入75‑95份苯酚、2‑3.5份碱性催化剂和24份多聚甲醛，其中木质素与苯酚总计100份，75‑85℃反应1‑2h，加入10‑20份尿素，即可得到高活性木质素改性甲阶酚醛树脂。复合催化剂的参与使得木质素活性增强，加入该高活性木质素来改性酚醛树脂可以提高反应效率，简化工艺流程，适应流水线生产，降低生产成本。该高活性木质素改性甲阶酚醛树脂黏性降低，易于发泡，制得的酚醛泡沫既保持了原有的耐热性，也提升了力学性能。

技术领域

本发明属于合成高分子材料的范畴，具体涉及一种高活性木质素改性甲阶酚醛树脂及其制备方法和应用。本发明制备的木质素改性酚醛泡沫保温材料可用于建筑外墙保温、通风管道、石油加工管道、电器、仪表等行业的隔热保温。

背景技术

酚醛泡沫塑料是第三代防火保温隔热材料，有“保温材料之王”的美誉。酚醛泡沫塑料的主要成分为酚醛树脂，酚醛树脂是被人类最早合成的一种树脂，由于其具有优良的耐热性、良好的阻燃性、卓越的粘附性和独特的抗烧蚀性等突出的优良特点，在建筑材料、石油化工设备和管道保温材料、交通运输工具的结构和装饰材料等方面具有广阔的应用前景。大多的酚醛泡沫板存在泡沫泡孔不均匀，泡沫体韧性、强度低，易掉渣等问题。因此如何改性酚醛树脂，提高其相关性能，成为保温材料领域研究的热点。

生物基酚醛树脂已经引起了全世界的高度关注。生物质化学品的替代不仅能减少苯酚的使用和环境污染，同时能够提高其性能。作为可再生的天然资源，木质素的来源丰富，估计每年全世界由植物生长可产生1500亿吨木质素。木质素因含有酚类结构单元而被认为是一种制备胶粘剂、环氧树脂、酚醛树脂等很有潜力的原料。木质素成本较低，木质素及其衍生物具有多种功能性，对人类可持续发展最为重大的贡献就在于提供稳定、持续的有机物质来源，其应用前景十分广阔。在酚醛泡沫改性的探索历程中，用木质素改性酚醛树脂，提高其耐热性和韧性已经得到了证实。木质素分子中存在大量醛基和酚类结构单元，其苯环结构上未被取代的活泼氢，可与甲醛发生羟甲基化及缩聚反应，因此可以部分替代苯酚，制备木质素基酚醛树脂。但由于木质素分子结构复杂,活性位点如羟基含量较低,导致反应活性低,难以被利用,使得木质素改性甲阶酚醛树脂一般情况下活性低于普通甲阶酚醛树脂，且造成树脂粘度大幅增加，发泡困难。因此，如何制备一种高活性树脂，降低树脂黏性，使之适应于酚醛树脂流水线生产成为研究的重点。

发明内容

解决的技术问题：本发明提供一种高活性木质素改性甲阶酚醛树脂及其制备方法和应用，通过添加了活化后的木质素，对酚醛树脂进行改性，降低树脂粘性，使得酚醛树脂生产成本大大降低，进而使得酚醛泡沫力学性能大大提升。

技术方案：一种高活性木质素改性甲阶酚醛树脂制备方法，步骤为：按比例以重量计，先将5-25份木质素、与木质素等重量的水、2-5份复合催化剂和2-4份30wt.%H₂O₂混合于反应容器中，50-60℃搅拌均匀；再加入75-95份苯酚、2-3.5份碱性催化剂和24份多聚甲醛，其中木质素与苯酚总计100份，75-85℃反应1-2h，加入10-20份尿素，即可得到高活性木质素改性甲阶酚醛树脂。

优选地，所述复合催化剂为氢氧化钠、氢氧化钡、氢氧化钙或氨水中任意两种的混合物；所述碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钡、氢氧化钙或氨水。

优选地，所述体系的pH控制在8-10范围内。

优选地，所述木质素为碱木质素、酶解木质素或木质素磺酸盐。

所述制备方法制得的高活性木质素改性甲阶酚醛树脂。