[发明专利]一种木质素基本征阻燃酚醛泡沫的制备方法

说明书

本发明公开了一种木质素基本征阻燃酚醛泡沫的制备方法。以木质素基二苯甲酮部分替代苯酚，在多元复合催化作用下，多聚甲醛分批加入，木质素基二苯甲酮中酚羟基的邻对位参与加成反应一定时间后，提高反应温度进行缩聚反应，粘度达到要求时加入缚醛剂，降温出料，得到分子结构中含有木质素基二苯甲酮结构的木质素基本征阻燃甲阶酚醛树脂。该树脂加入表面活性剂和发泡剂迅速搅拌均匀，再加入自制固化剂，搅拌均匀达到乳白状态迅速倒入已经预热好的模具，放入烘箱发泡。所得到的木质素基本征阻燃泡沫氧指数明显升高，本发明促进了木质素的高值化和精细化利用。

技术领域

本发明属于本征阻燃复合材料技术领域，可用于酚醛泡沫领域。

背景技术

目前在市场上占主导地位的有机泡沫保温材料，如聚苯乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫和聚氨酯泡沫等，其耐热温度低，燃烧后放出大量热量，产生大量烟毒气，既造成环境污染，也成为火灾中造成人员伤亡的主要因素之一。酚醛泡沫塑料是近几年发展起来的一类新型泡沫塑料，以其耐燃性好、发烟量低、高温性能稳定、绝热隔热、隔音、易成型加工，及较好的耐久性而名列所有泡沫塑料的前列，被称为“保温材料之王”。但是酚醛泡沫存在“阴燃”问题，需要进一步提高其阻燃性。

阻燃是指材料可以通过在燃烧的时候吸收燃烧产生的自由基，阻碍链式反应的进行，通常遇火焰不燃烧，或者不易燃烧，离开火焰后很快熄灭。提高材料的阻燃性有两种方法：阻燃剂和本征阻燃。阻燃剂分添加型和反应型两大类，添加型阻燃剂主要是磷酸酯和含卤磷酸酯、卤代烃、氧化锑、氢氧化铝等，使用方便，适用性强，但添加量一般为10％～30％，过高会影响制品的性能。反应型阻燃剂者实际上是含阻燃元素的单体，对制品的性能影响较小，常见的有聚酯的卤代酸酐、用于环氧树脂的四溴双酚A和用于聚氨酯的含磷多元醇等。本征阻燃不添加阻燃剂，依靠引入苯环或芳杂环而本身具有阻燃性。本征阻燃纤维如结构中引入间位芳纶、芳砜纶、聚酰亚胺和聚苯硫醚，已经在我国实现量产，但是本征型阻燃酚醛泡沫在国内还未出现报告。木质素是天然的酚类化合物，含有大量苯环结构，在替代苯酚制备泡沫塑料产品中，氧指数提高不明显，利用木质素结构中的苯环，在其一侧通过羰基连接另一个苯环，形成二苯甲酮结构(见专利 201911240777.4)，通过增加苯环含量达到本征阻燃目的。本专利的申请可促进木质素的高值化和精细化利用，开辟酚醛泡沫阻燃新途径。

发明内容

解决的技术问题：为了解决酚醛泡沫存在的“阴燃”问题，开拓酚醛泡沫更多的应用领域，本发明提供了一种木质素基本征阻燃酚醛泡沫的制备方法，制备的泡沫阻燃性明显提高。

一种木质素基本征阻燃酚醛泡沫的制备方法，步骤为：熔融苯酚和计量的多元复合催化剂，搅拌均匀后加入替代苯酚的木质素基二苯甲酮，70-75℃反应2-3h，升温到90-95℃，继续反应0.5-1h，加入缚醛剂，降温出料，得到分子结构中含有木质素二苯甲酮结构的木质素基本征阻燃甲阶酚醛树脂，该树脂加入表面活性剂和发泡剂迅速搅拌均匀，再加入复配固化剂，搅拌均匀达到乳白状态迅速倒入已经预热好的模具，放入烘箱发泡。

多元复合催化剂为水解呈碱性的无机盐和胺类物质复配得到，调整反应体系的pH在7-8.5之间。

所述的水解呈碱性的无机盐为碳酸钠、碳酸氢钠和亚硫酸钠中的任意一种，所述的胺类物质为氨水、二乙胺、三乙胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺和四乙烯五胺中的任意一种，水解呈碱性的无机盐和胺类物质质量比为1:1-5。

多元复合催化剂占木质素的质量百分比为3％-8％。

苯酚和多聚甲醛摩尔比为1.5-2.0。

木质素基二苯甲酮替代苯酚的质量百分数为10％-40％。

复配固化剂为对甲苯磺酸：小分子多元醇类：磷酸：苯酚磺酸＝15-10:6-4:5-4:4-1(质量比)。

表面活性剂按质量比为DC-193:吐温80＝5-4:6-8的比例加入。