[发明专利]酚化木质素改性可发性间苯二酚-苯酚-甲醛树脂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种酚化木质素改性可发性间苯二酚‑苯酚‑甲醛树脂及其制备方法，上述树脂的制备方法包括：木质素、苯酚和碱性催化剂加入反应器中对木质素酚化降解处理；加入甲醛溶液与酚化木质素、苯酚进行缩合反应；加入多聚甲醛和碱性催化剂继续缩聚反应；加入间苯二酚缩聚反应，得到酚化木质素改性的可发性酚醛树脂。本发明预先对木质素酚化降解处理，提高了木质素的酚羟基含量。此外，本发明加入高活性间苯二酚，制备的木质素基酚醛树脂活性高，改性树脂经固化成型制备的泡沫材料力学性能好，掉渣率低。木质素改性的酚醛泡沫压缩强度为172.1kPa，弯曲强度为254.6kPa，分别比未添加木质素的泡沫强度提高了10.5％和22.1％；掉渣率为19.1％，比未改性的泡沫降低了22.8％。

技术领域

本发明涉及木质素改性酚醛树脂的制备方法，具体是碱性条件下酚化降解木质素，然后利用酚化降解的木质素改性间苯二酚-苯酚-甲醛树脂，制备轻质环保保温泡沫材料。

背景技术

我国林木剩余物资源产量大、经济价值高，但是目前对其的利用率较低，如何充分利用生物质资源制备生物质基复合材料是目前研究的重点内容。木质素资源是生物质资源的重要来源之一，木质素是含有氧代苯丙醇或其衍生物结构单元的芳香性高聚物，结构单元中存在大量的羟基，可以替代部分苯酚作为制备酚醛树脂的合成原料，这样可以减少对化石原料的依赖，同时实现了生物质资源的全质化利用。目前，以木质素为原料通过聚合、接枝等化学改性手段制备发泡材料主要集中在聚氨酯泡沫，木质素在酚醛树脂方面的应用较少。ZL 201210441520.7提供了一种利用树皮粉制备酚醛树脂木材胶黏剂的制备方法，该发明将树皮粉碱性条件下活化，然后与甲醛溶液、尿素反应制备木材胶黏剂，不需要对树皮粉经过抽提和预处理，实现了低成本生物质原料的全质化使用，制备工艺更加简单可行。ZL201010252819.9提供了利用玉米秸秆发酵制备生物丁醇、多聚糖产品的副产物粗酶解木质素制备可发性酚醛树脂，但是未对木质素预处理，只有少数木质素参与了反应，制备的酚醛树脂活性较低。本发明对木质素酚化降解预处理，通过红外谱图看出处理后的木质素酚羟基确实增加，所以酚化木质素可以替代部分苯酚制备可发性酚醛树脂。此外，本发明加入少量高活性间苯二酚，提高了酚醛树脂的活性，制备的木质素改性酚醛泡沫力学性能好，掉渣率少。

发明内容

解决的技术问题 为了解决木质素活性低、制备的木质素酚醛树脂游离甲醛高以及泡沫强度低等缺点，本发明提供了酚化木质素改性间苯二酚-苯酚-甲醛树脂的改性方法，具体是将木质素碱性条件下酚化降解处理，然后与多聚甲醛缩合聚合反应。

技术方案 一种酚化木质素改性可发性间苯二酚-苯酚-甲醛树脂的制备方法，其特征在于按质量份，组成为：

所述的酚化木质素改性可发性间苯二酚-苯酚-甲醛树脂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，木质素酚化降解处理：将4～20份木质素、12～34份苯酚、0.8～5.6份碱性催化剂加入反应器中，升温至85～100℃，反应60～240min；

第二步，降温至75～95℃，加入4～32份甲醛溶液，进行缩合聚合反应10～40min；

第三步，分六次加入7～24份多聚甲醛，分四次加入剩余的碱性催化剂75～95℃反应60～100min，其中，每次加入的多聚甲醛量相同，碱性催化剂的量也相同；

第四步，降温至50～80℃，加入2～8份间苯二酚反应20～100min。

所述的酚化木质素改性可发性间苯二酚-苯酚-甲醛树脂的制备方法，其特征在于，所述的木质素为酶解木质素、木质素磺酸钠、木质素磺酸钙或碱木质素中的任意一种。

所述的酚化木质素改性可发性间苯二酚-苯酚-甲醛树脂的制备方法，其特征在于，所述的甲醛溶液百分含量为37％。