自發(fā)泡制備酚醛泡沫材料及泡沫炭材料的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自發(fā)泡制備酚醛泡沫材料的方法，以水為溶劑，以明膠引發(fā)酚、醛、明膠快速共聚反應(yīng)，同時(shí)利用有機(jī)二酸與醛的Knoevenagel反應(yīng)，加熱脫羧放出CO2氣體作為發(fā)泡劑，實(shí)現(xiàn)一步法自發(fā)泡制備酚醛泡沫材料。還提供了一種采用以上述方法制備的酚醛泡沫材料作為前驅(qū)體，進(jìn)一步炭化得到泡沫炭材料的方法。本發(fā)明能耗低、操作簡(jiǎn)單，無(wú)需添加發(fā)泡劑、固化劑、表面活性劑等，對(duì)傳統(tǒng)的酚醛泡沫材料及泡沫炭材料的制備工藝流程進(jìn)行了簡(jiǎn)化，大大降低了生產(chǎn)成本，減少了環(huán)境污染，是一種市場(chǎng)前景良好的工藝技術(shù)。
【專利說(shuō)明】自發(fā)泡制備酗醛泡沬材料及泡沬炭材料的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于酚醛泡沫材料及泡沫炭材料領(lǐng)域，涉及一種自發(fā)泡制備工藝；具體地，涉及一種自發(fā)泡一步反應(yīng)制備酚醛泡沫材料及泡沫炭材料的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]酚醛泡沫材料是一類新型的泡沫塑料，其具有輕質(zhì)、低毒、阻燃、隔熱、隔音等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用作建筑、石油化工、交通運(yùn)輸、航天航空等領(lǐng)域的保溫、隔音及隔熱材料。目前酚醛泡沫材料的典型制備方法是預(yù)先制備可發(fā)性的酚醛樹脂，加入發(fā)泡劑、固化劑及表面活性劑等，在高溫下加熱，通過發(fā)泡劑揮發(fā)形成酚醛泡沫材料，但這種傳統(tǒng)的制備工藝操作復(fù)雜、能耗大，其制備過程中用到的部分發(fā)泡劑(如氟氯烴化合物)、固化劑(如鹽酸、磷酸等)對(duì)環(huán)境及設(shè)備具有較大的危害。
[0003]針對(duì)以上問題，已有專利對(duì)酚醛泡沫的制備工藝進(jìn)行改進(jìn)。如:中國(guó)專利CN1955206B公開了一種低常溫可發(fā)酚醛樹脂的合成及制備酚醛泡沫的方法，該方法將發(fā)泡溫度降至5~30°C，且用烷烴作為發(fā)泡劑，降低了環(huán)境污染。中國(guó)專利CN103059503A公開了一種酚醛泡沫塑料及其制備方法以及泡沫炭的制備方法，該方法采用環(huán)保型發(fā)泡劑無(wú)氯氫氟烴或烴類化合物。但與傳統(tǒng)的酚醛泡沫制備工藝相比，現(xiàn)有的這些改進(jìn)技術(shù)的工藝流程無(wú)明顯改進(jìn)，其制備工藝仍然很復(fù)雜，更為簡(jiǎn)捷、節(jié)能和環(huán)保的工藝技術(shù)仍為酚醛泡沫制備工業(yè)所急需。
[0004]同時(shí)，酚醛泡沫材料因其熱穩(wěn)定性好、高溫殘?zhí)苛扛撸质桥菽坎牧系睦硐肭败|體。泡沫炭材料是一類具有豐富大孔及三維網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)的多孔炭材料，因其具有密度低、孔隙率高、導(dǎo)電性好、化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用作電極材料、吸附劑、催化劑載體，在航空航天及環(huán)境清潔等領(lǐng)域也展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，因而，泡沫炭材料的制備工藝研究也受到了廣泛的關(guān)注。酚醛樹脂基泡沫炭材料的制備是以酚醛泡沫制備工藝為基礎(chǔ)，通過在惰性氣氛下熱解酚醛泡沫的方法獲得，因此，泡沫炭材料的制備工藝也存在工藝復(fù)雜、能耗大和環(huán)境污染的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述背景，本發(fā)明的目的之一是為了克服現(xiàn)有酚醛泡沫制備技術(shù)的缺陷，利用有機(jī)二酸與醛的Knoevenagel脫羧反應(yīng)放出CO2氣體作為發(fā)泡劑以及酚、醛、明膠快速共聚反應(yīng)，提供一種簡(jiǎn)捷的自發(fā)泡制備酚醛泡沫材料的新方法。
[0006]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]以水為溶劑，以酚、醛、明膠和有機(jī)二酸為反應(yīng)原料，在明膠引發(fā)酚、醛、明膠快速共聚反應(yīng)的同時(shí)，有機(jī)二酸與醛進(jìn)行Knoevenagel反應(yīng)加熱脫羧并放出CO2氣體作為發(fā)泡劑，實(shí)現(xiàn)一步法自發(fā)泡制備酚醛泡沫材料，具體按以下步驟制備:
[0008]將酚、明膠、有機(jī)二酸溶于40~90°C熱水，攪拌至完全溶解，再加入醛得到反應(yīng)液；將上述反應(yīng)液加熱至60~90°C進(jìn)行發(fā)泡及固化，反應(yīng)時(shí)間為60~240min，冷卻干燥后即得酚醛泡沫材料；所述有機(jī)二酸為含有活潑亞甲基的有機(jī)二酸；其中，
[0009]

【權(quán)利要求】
1.自發(fā)泡制備酚醛泡沫材料的方法，其特征在于:以水為溶劑，以酚、醛、明膠和有機(jī)二酸為反應(yīng)原料，在明膠引發(fā)酚、醛、明膠快速共聚反應(yīng)的同時(shí)，有機(jī)二酸與醛進(jìn)行Knoevenagel反應(yīng)加熱脫羧并放出CO2氣體作為發(fā)泡劑，實(shí)現(xiàn)一步法自發(fā)泡制備酚醛泡沫材料，具體按以下步驟制備: 將酚、明膠、有機(jī)二酸溶于40~90°C熱水，攪拌至完全溶解，再加入醛得到反應(yīng)液；將上述反應(yīng)液加熱至60~90°C進(jìn)行發(fā)泡及固化，反應(yīng)時(shí)間為60~240min，冷卻干燥后即得酚醛泡沫材料；所述有機(jī)二酸為含有活潑亞甲基的有機(jī)二酸；其中，
酚100份
醛150份明膠80~150份有機(jī)二酸8~30份溶劑水300~900份 其中，所述酚為苯酚及其衍生物；所述醛為一元醛、二元醛、多聚甲醛或不飽和醛的一種或兩種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述發(fā)泡及固化的過程在0-1.5MPa外加壓力下進(jìn)行；或者將反應(yīng)液密封，使發(fā)泡及固化的過程在其自生壓力下進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或 2所述的方法，其特征在于:所述的酚為間苯二酚、苯酚、雙酚A。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的醛為甲醛溶液、多聚甲醛、三聚甲醛、丙烯醛、戊二醛溶液中的一種或兩種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述含有活潑亞甲基的有機(jī)二酸為丙二酸。
6.泡沫炭材料的制備方法，其特征在于按照以下步驟制備: ⑴制備酚醛泡沫材料:按權(quán)利要求1方法制備酚醛泡沫材料； ⑵制備泡沫炭材料:以步驟⑴獲得的酚醛泡沫材料為前驅(qū)體，經(jīng)炭化反應(yīng)得到泡沫炭材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于；所述炭化為將前驅(qū)體置于炭化爐中，在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行炭化，炭化結(jié)束后隨爐冷卻即得到泡沫炭材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:所述惰性氣體為氮?dú)饣驓鍤猓瑲怏w流量為20 ~100ml/min。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:所述炭化的過程為:從室溫開始，以1-3°C /min升至300°C,恒溫60min進(jìn)行初步熱解；再升溫至炭化終溫500-900°C,恒溫60_240mino
【文檔編號(hào)】C08G16/06GK104072796SQ201410334804
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年7月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月14日
【發(fā)明者】陸安慧, 張玲 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)