專利名稱：易降解酚醛泡沫及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高分子材料，特別是涉及一種易降解酚醛泡沫及其制備方法。
背景技術(shù)：
酚醛樹脂在發(fā)泡過程中，通過調(diào)節(jié)配方、發(fā)泡溫度、發(fā)泡劑用量等，可以生產(chǎn)出開孔或閉孔的酚醛泡沫。其中閉孔酚醛泡沫由于質(zhì)輕、防火、低毒、高溫性能穩(wěn)定、絕熱隔熱、隔音、易加工成型及較好的耐久性而廣泛的應(yīng)用于工業(yè)及建筑的絕熱、隔音、防火等方面。開孔酚醛泡沫(俗稱花泥)是一種親水性高分子發(fā)泡材料，具有很強(qiáng)的吸水與保水能力，用于鮮花、蔬菜、苗木等的運(yùn)輸和保存，使用方便，性能優(yōu)越。酚醛泡沫是由酚醛樹脂加入表面活性劑、發(fā)泡劑、固化劑等多種助劑，經(jīng)攪拌、發(fā)泡、熟化而成的泡沫塑料，其原料的選擇和成型工藝參數(shù)的控制對泡沫的性能影響很大，是制備酚醛泡沫的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的酚醛樹脂是以苯酚、甲醛為主要原料合成的，苯酚、甲醛直接或間接來源于石油化工或煤化工，隨著石油、礦產(chǎn)資源的緊缺，原料成本日益增長，傳統(tǒng)的酚醛泡沫塑料將面臨原材料價(jià)格上漲。而且，在酚醛泡沫材料廣泛應(yīng)用的背后，則會產(chǎn)生大量的不可降解的廢棄物，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的由石化苯酚或甲醛制得的酚醛泡沫材料，難以降解，廢棄后會產(chǎn)生新的環(huán)境問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的一個(gè)技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種易降解酚醛泡沫，將農(nóng)林廢棄物在特定條件下全組份轉(zhuǎn)化為流動態(tài)，并用于替代部分石油基化工產(chǎn)品制備高附加值的高分子材料，一方面廢物利用，產(chǎn)品具有生物降解性，消除了環(huán)境污染，另一方面降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，會產(chǎn)生巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)環(huán)保效益。本發(fā)明要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是提供上述易降解酚醛泡沫的制備方法。本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案是一種易降解酚醛泡沫，它是由下列重量份數(shù)的原料經(jīng)混合反應(yīng)發(fā)泡制得生物質(zhì)酚醛樹脂100份；表面活性劑4 8份；固化劑24 44份；發(fā)泡劑10 15份；
上述生物質(zhì)酚醛樹脂是由下列重量份數(shù)的原料經(jīng)混合反應(yīng)發(fā)泡制得
生物質(zhì)酚100份；堿15 20份；醒90 130份冰40 75份；
上述生物質(zhì)酚是由下列重量分?jǐn)?shù)的原料經(jīng)混合反應(yīng)制得酚100份；催化劑酸3-4份；農(nóng)林廢棄物25-33份。其中農(nóng)林廢棄物為油茶蒲、板栗蒲、核桃蒲、棉花桿、蔗渣、稻草、麥桿、玉米桿以及木屑、竹屑等農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的剩余物。作為優(yōu)選，所述生物質(zhì)酚制備過程中所述的酚為苯酚、甲酚、混甲酚、壬基酚、辛基酚、二甲酚、腰果酚、芳烷基酚、雙酚A中的一種或多種。進(jìn)一步地，所述生物質(zhì)酚制備過程中所述的催化劑酸為硫酸、鹽酸、磷酸、草酸、乙酸、苯磺酸的一種或多種。
進(jìn)一步地，所述生物質(zhì)酚醛樹脂制備過程中的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氨、碳酸鈉、碳酸氫氨、二乙醇胺、三乙醇胺的一種或多種。進(jìn)一步地，所述生物質(zhì)酚醛樹脂制備過程中的醛為甲醛、多聚甲醛、糠醛、乙醛中的一種或幾種。進(jìn)一步地，所述表面活性劑為吐溫、硅油或吐溫與硅油的復(fù)配體系。進(jìn)一步地，所述固化劑為無機(jī)酸或有機(jī)酸，無機(jī)酸為鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸中的一種或多種，有機(jī)酸為草酸、己二酸、苯磺酸、甲苯磺酸、乙酸中的一種或多種。本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案是提供上述易降解酚醛泡沫的制備方法，具體包括以下步驟
(1)生物質(zhì)酚的制備按照比列將100重量份數(shù)的酚和3-4重量份數(shù)的酸性催化劑投入反應(yīng)器中，均勻升溫至80 140°C，再投入25-33重量份數(shù)經(jīng)干燥粉碎的農(nóng)林廢棄物，保溫60 120分鐘后，降溫、冷卻即得到生物質(zhì)酚；
(2)生物質(zhì)酚醛樹脂的制備將上述生物質(zhì)酚100重量份、堿15 20重量份、水40 75重量份和醛90 130重量份，混合攪拌均勻，升溫至70 80°C，反應(yīng)I 2h后，降溫、卸料，得到生物質(zhì)酚醛樹脂；
(3)易降解酚醛泡沫的制備將上述生物質(zhì)酚醛樹脂100重量份、表面活性劑4 8重量份、固化劑24 44重量份、發(fā)泡劑10 15重量份，高速攪拌15 20s混合均勻，填入已經(jīng)預(yù)熱的模具型腔中，在25-70°C的溫度下發(fā)泡I 2h，得到易降解生物質(zhì)酚醛泡沫。本發(fā)明提供的開孔生物質(zhì)酚醛泡沫成型后，需經(jīng)氨氣熏蒸后方可使用。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn) (1)本發(fā)明的生物質(zhì)酚醛樹脂具有生物降解性，消除了環(huán)境污染，其生物降解性為微生物銅綠假單胞菌和纖維素鏈霉菌培養(yǎng)28天后，對生物質(zhì)酚醛泡沫的侵蝕率達(dá)60 80%，對市售酚醛泡沫的侵蝕率則小于10%。土壤填埋60天后，生物質(zhì)酚醛泡沫的失重率大于等于30%，90天后失重率大于等于60% ；
(2)另一方面采用農(nóng)林廢棄物替代部分石油基化工產(chǎn)品制備高附加值的高分子材料，降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本。提高了經(jīng)濟(jì)效益。具體實(shí)施方法
下面通過實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但并不影響本發(fā)明的保護(hù)范圍。對比實(shí)施例
采用市售酚醛泡沫，檢測其生物降解性能，將微生物銅綠假單胞菌和纖維素鏈霉菌培養(yǎng)28天后，市售酚醛泡沫的侵蝕率為10%。土壤填埋60天后，市售酚醛泡沫的失重率為
0.47%o實(shí)施例1
本發(fā)明的易降解酚醛泡沫制備方法，具體包括以下步驟
(I)生物質(zhì)酚的制備
向反應(yīng)釜中加入IOOg苯酚，3g硫酸，攪拌均勻，升溫至80°C，加入干燥粉碎的竹粉33g，反應(yīng)120分鐘后，冷卻至室溫即得生物質(zhì)酚。(2)生物質(zhì)酚醛樹脂制備
稱取上述生物質(zhì)酚100g，加入20g氫氧化鈉和60g水，升溫至40°C，緩慢加入90g多聚甲醛并升溫至75°C，反應(yīng)1. 5h后終止反應(yīng)，得黑色生物質(zhì)酚醛樹脂，粘度為4000mPa. S。(3)生物質(zhì)酚醛泡沫制備
稱取生物質(zhì)酚醛樹脂100g，加入4g吐溫-20，16g對甲苯磺酸和24g磷酸，12g正戊烷，高速攪拌15s，70°C發(fā)泡lh，得酚醛泡沫，所得酚醛泡沫塑料閉孔率小于10%，密度為ISKg/m3，壓縮強(qiáng)度為35. 14N/cm2。檢測該生物質(zhì)酚醛泡沫降解性能微生物銅綠假單胞菌和纖維素鏈霉菌培養(yǎng)28天后對生物質(zhì)酚醛泡沫的侵蝕率為70%左右，土壤填埋90天后，生物質(zhì)酚醛泡沫的失重率為60%。該生物質(zhì)酚醛泡沫適用于鮮花插花泥。實(shí)施例2
本發(fā)明的易降解酚醛泡沫制備方法，具體包括以下步驟
(I)生物質(zhì)酚的制備
向反應(yīng)釜中加入80g苯酚和20g壬基酚，2g鹽酸和2g硫酸，攪拌均勻，升溫至140°C，加入干燥粉碎的油茶蒲25g，反應(yīng)120分鐘后，冷卻至室溫即得生物質(zhì)酚。( 2 )生物質(zhì)酚醛樹脂制備
稱取IOOg生物質(zhì)酚，加入15g氫氧化鉀，50g水，勻速升溫至50°C，緩慢加入90g甲醛溶液，勻速升溫至80°C反應(yīng)2h，終止反應(yīng)，得黑色生物質(zhì)酚醛樹脂，粘度為5000mPa. S。

(3)生物質(zhì)酚醛泡沫制備
稱取生物質(zhì)酚醛樹脂100g，加入7g硅油，20g對甲苯磺酸和IOg鹽酸，15g丙烷，高速攪拌18s，70°C發(fā)泡2h，得酚醛泡沫塑料，所得酚醛泡沫塑料閉孔率大于90%，密度為29Kg/m3，壓縮強(qiáng)度為58. 4N/cm2。檢測該生物質(zhì)酚醛泡沫降解性能微生物銅綠假單胞菌和纖維素鏈霉菌培養(yǎng)28天后對生物質(zhì)酚醛泡沫的侵蝕率為60%，土壤填埋90天后，生物質(zhì)酚醛泡沫的失重率為35%。該生物質(zhì)酚醛泡沫適用于外墻保溫材料。實(shí)施例3本發(fā)明的易降解酚醛泡沫制備方法，具體包括以下步驟
(I)生物質(zhì)酚的制備
向反應(yīng)釜中加入IOOg混甲酹，1. 5g硫酸和2g磷酸，攪拌均勻，升溫至90°C，加入干燥粉碎的板栗蒲28g，反應(yīng)120分鐘后，冷卻至室溫即得生物質(zhì)酚。(2)生物質(zhì)酚醛樹脂制備
稱取IOOg生物質(zhì)酚，加入19g碳酸氨，60g水，勻速升溫至50°C，緩慢加入120g糠醛溶液，勻速升溫至80°C反應(yīng)2h，終止反應(yīng)，得黑色生物質(zhì)酚醛樹脂，粘度為3500mPa. S。(3)生物質(zhì)酚醛泡沫制備
稱取生物質(zhì)酚醛樹脂100g，加入2g吐溫-80和4硅油，12g對甲苯磺酸和12g硫酸，13g丙烷，高速攪拌20s，70°C發(fā)泡lh，得酚醛泡沫塑料，所得酚醛泡沫塑料閉孔率小于10%，密度為15Kg/m3，壓縮強(qiáng)度為48. 4N/cm2。檢測該生物質(zhì)酚醛泡沫降解性能微生物銅綠假單胞菌和纖維素鏈霉菌培養(yǎng)28天后對生物質(zhì)酚醛泡沫的侵蝕率為85%左右，土壤填埋90天后，生物質(zhì)酚醛泡沫的失重率為70%。該生物質(zhì)酚醛泡沫適用于鮮花插花泥。實(shí)施例4
本發(fā)明的易降解酚醛泡沫制備方法，具體包括以下步驟
(I)生物質(zhì)酚的制備
向反應(yīng)爸中加入IOOg苯酹和腰果酹酹的混合物,2g硫酸和1. 5g苯磺酸,攪拌均勻，升溫至135°C，加入干燥粉碎的核桃蒲30g，反應(yīng)90分鐘后，冷卻至室溫即得生物質(zhì)酚。
(2)生物質(zhì)酚醛樹脂制備
稱取IOOg生物質(zhì)酚，加入9g氫氧化鈉和9g碳酸氨，75g水，勻速升溫至50°C，緩慢加A IOOg乙醛溶液，勻速升溫至75V反應(yīng)1. 5h，終止反應(yīng)，得黑色生物質(zhì)酚醛樹脂，粘度為2500mPa. S。(3)生物質(zhì)酚醛泡沫制備
稱取生物質(zhì)酹醒樹脂IOOg,加入5g娃油,20g草酸和IOg磷酸酸,Ilg己燒,高速攪拌18s，70°C發(fā)泡1. 5h，得酚醛泡沫塑料，所得酚醛泡沫塑料閉孔率大于90%，密度為35Kg/m3，壓縮強(qiáng)度為68. 4N/cm2。檢測該生物質(zhì)酚醛泡沫降解性能微生物銅綠假單胞菌和纖維素鏈霉菌培養(yǎng)28天后對生物質(zhì)酚醛泡沫的侵蝕率為77%左右，土壤填埋90天后，生物質(zhì)酚醛泡沫的失重率為60%。該生物質(zhì)酚醛泡沫適用于外墻保溫材料。實(shí)施例5
本發(fā)明的易降解酚醛泡沫制備方法，具體包括以下步驟
(I)生物質(zhì)酚的制備
向反應(yīng)釜中加入IOOg苯酚的混合物，3. 5g硫酸和0. 5g草酸，攪拌均勻，升溫至110°C，加入干燥粉碎的松木粉31g，反應(yīng)120分鐘后，冷卻至室溫即得生物質(zhì)酚。 (2)生物質(zhì)酚醛樹脂制備
稱取IOOg生物質(zhì)酚，加入18g氫氧化鉀，70g水，勻速升溫至50°C，緩慢加入IOOg多聚甲醛，勻速升溫至75°C反應(yīng)2h，終止反應(yīng)，得黑色生物質(zhì)酚醛樹脂，粘度為2000mPa. S。(3)生物質(zhì)酚醛泡沫制備`
稱取生物質(zhì)酚醛樹脂100g，加入3g吐溫-80和3g硅油，15g苯磺酸和15g硝酸，12g乙烷，高速攪拌20s，70°C發(fā)泡2h，得酚醛泡沫塑料，所得酚醛泡沫塑料閉孔率小于10%，密度為28Kg/m3，壓縮強(qiáng)度為35. 2N/cm2。檢測該生物質(zhì)酚醛泡沫降解性能微生物銅綠假單胞菌和纖維素鏈霉菌培養(yǎng)28天后對生物質(zhì)酚醛泡沫的侵蝕率為74%左右，土壤填埋90天后，生物質(zhì)酚醛泡沫的失重率為68%。該生物質(zhì)酚醛泡沫適用于鮮花插花泥。
權(quán)利要求
1.一種易降解酚醛泡沫，其特征在于，它是由下列重量份數(shù)的原料經(jīng)混合反應(yīng)發(fā)泡制得生物質(zhì)酚醛樹脂:100份；表面活性劑4 8份；固化劑24 44份；發(fā)泡劑10 15份； 上述生物質(zhì)酚醛樹脂是由下列重量份數(shù)的原料經(jīng)混合反應(yīng)發(fā)泡制得 生物質(zhì)酚100份；堿15 20份；醒90 130份冰40 75份； 上述生物質(zhì)酚是由下列重量分?jǐn)?shù)的原料經(jīng)混合反應(yīng)制得 酚100份；催化劑酸3-4份；農(nóng)林廢棄物25-33份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的易降解酚醛泡沫，其特征在于，所述生物質(zhì)酚制備過程中所述的酚為苯酚、甲酚、混甲酚、壬基酚、辛基酚、二甲酚、腰果酚、芳烷基酚、雙酚A中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的易降解酚醛泡沫，其特征在于，所述生物質(zhì)酚制備過程中所述的催化劑酸為硫酸、鹽酸、磷酸、草酸、乙酸、苯磺酸的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的易降解酚醛泡沫，其特征在于，所述生物質(zhì)酚醛樹脂制備過程中的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氨、碳酸鈉、碳酸氫氨、二乙醇胺、三乙醇胺的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的易降解酚醛泡沫，其特征在于，所述生物質(zhì)酚醛樹脂制備過程中的醛為甲醛、多聚甲醛、糠醛、乙醛中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種易降解酚醛泡沫，其特征在于，所述表面活性劑為吐溫、硅油或吐溫與硅油的復(fù)配體系。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種易降解酚醛泡沫，其特征在于，所述固化劑為無機(jī)酸或有機(jī)酸，無機(jī)酸為鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸中的一種或多種，有機(jī)酸為草酸、己二酸、苯磺酸、甲苯磺酸、乙酸中的一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種易降解酚醛泡沫，其特征在于，所述發(fā)泡劑為戊烷、己燒、乙燒、丙燒中的一種或多種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8所述的易降解酚醛泡沫的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟 (1)生物質(zhì)酚的制備按照比例將100重量份數(shù)的酚和3-4重量份數(shù)的酸性催化劑投入反應(yīng)器中，均勻升溫至80 140°C，再投入25-33重量份數(shù)經(jīng)干燥粉碎的農(nóng)林廢棄物，保溫60 120分鐘后，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，得到生物質(zhì)酚； (2)生物質(zhì)酚醛樹脂的制備將上述生物質(zhì)酚100重量份、堿15 20重量份、水40 75重量份和醛90 130重量份，混合攪拌均勻，升溫至70 80°C，反應(yīng)I 2h后，降溫、卸料，得到黑色，粘度為2000-7000mPa. s，貯存時(shí)間為20-60天的生物質(zhì)酚醛樹脂； (3)易降解酚醛泡沫的制備將上述生物質(zhì)酚醛樹脂100重量份、表面活性劑4-8重量份、固化劑24-44重量份、發(fā)泡劑10-15重量份，高速攪拌15 20s混合均勻，填入已經(jīng)預(yù)熱的模具型腔中，在25-70°C的溫度下發(fā)泡I 2h，得到易降解生物質(zhì)酚醛泡沫。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種易降解酚醛泡沫，它是由下列重量份數(shù)的原料經(jīng)混合反應(yīng)發(fā)泡制得生物質(zhì)酚醛樹脂100份；表面活性劑4～8份；固化劑24～44份；發(fā)泡劑10～15份；上述生物質(zhì)酚醛樹脂是由下列重量份數(shù)的原料經(jīng)混合反應(yīng)發(fā)泡制得生物質(zhì)酚100份；堿15～20份；醛90～130份；水40～75份；上述生物質(zhì)酚是由下列重量分?jǐn)?shù)的原料經(jīng)混合反應(yīng)制得酚100份；催化劑酸3-4份；農(nóng)林廢棄物25-33份。本發(fā)明還公開了上述易降解酚醛泡沫的制備方法。本發(fā)明將農(nóng)林廢棄物在特定條件下全組份轉(zhuǎn)化為流動態(tài)，并用于替代部分石油基化工產(chǎn)品制備高附加值的高分子材料，一方面廢物利用，產(chǎn)品具有生物降解性，消除了環(huán)境污染，另一方面降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本。
文檔編號C08G8/28GK103059506SQ20121056537
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者張金萍, 杜孟浩, 胡立松 申請人:中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所