CN105694357A - 聚醚改性生物质树脂常温快速发泡的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚醚改性生物质树脂常温快速发泡的制备方法，包括如下步骤：将聚醚多元醇和多生物质液化树脂按质量比1∶5-1∶20混合后，在温度为30-40℃条件下，充分搅拌均匀，调节PH值为9-10；按质量计，称取100份步骤S1所得的改性生物质液化树脂，加入8-12份表面活性剂，20-30份固化剂，5-10份发泡剂，50-60份异氰酸酯，混合料搅拌均匀，注入模具或现场浇筑，在常温条件下固化成型，得到聚醚改性生物质树脂发泡材料。本发明通过工业化聚醚多元醇对生物质液化树脂进行改性，在常温条件下实现了生物质液化树脂的快速发泡成型，降低了制作成本和周期，还可以增加生物质树脂发泡材料的强度和韧性。

Description

聚醚改性生物质树脂常温快速发泡的制备方法
技术领域
本发明涉及材料制备领域，具体涉及一种聚醚改性生物质树脂常温快速发泡的制备方法。
背景技术
利用生物质材料制备可发性树脂，是生物质材料高值化应用的有效途径之一，生物质树脂发泡制备的材料具有质轻、隔热、隔音、减震、阻燃、可循环利用和可生物质降解等优良性能，可以替代石油基高分子泡沫材料广泛应用在建筑、交通等领域。然而生物质树脂发泡材料在制备和利用过程中也存在一些缺点，比如树脂活性较低、发泡温度过高、材料制备周期长等，使其推广应用受到了限制。目前，利用生物质液化树脂制备发泡材料反应温度一般在70℃以上，制备周期至少为30min，甚至120min。如刘乐群用竹材液化产物树脂制备发泡材料需要再70-90摄氏度烘箱中热化3-5小时才能脱模完成。张文博用木质液化物制备发泡材料需要置于40-60摄氏度烘箱中发泡30-50min，在置于80-100摄氏度烘箱中固化1-1.5h才能制备完成。张金萍利用竹材液化产物制备酚醛泡沫塑料需在60-80℃条件下发泡2h后才成型。孙丰文用天然纤维生物质材料制备生物质基泡沫材料需在60-90℃的环境中发泡固化60-180min才能制成生物质基泡沫材料。
目前，利用生物质树脂发泡材料在制备和利用过程中也存在一些缺点，比如树脂活性较低、发泡温度过高、材料制备周期长等。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种聚醚改性生物质树脂常温快速发泡的制备方法，通过按比例添加工业化聚醚多元醇，对生物质液化树脂进行改性，在常温条件下实现了生物质液化树脂的快速发泡成型，降低了制作成本和周期，还可以增加生物质树脂发泡材料的强度和韧性。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
聚醚改性生物质树脂常温快速发泡的制备方法，包括如下步骤：
S1、生物质液化树脂改性：
将聚醚多元醇和多生物质液化树脂按质量比1∶5-1∶20混合后，在温度为30-40℃条件下，充分搅拌均匀，调节PH值为9-10；
S2、生物质树脂发泡：
按质量计，称取100份步骤S1所得的改性生物质液化树脂，加入8-12份表面活性剂，20-30份固化剂，5-10份发泡剂，50-60份异氰酸酯，混合料搅拌均匀，注入模具或现场浇筑，在常温(25℃)条件下固化成型，得到聚醚改性生物质树脂发泡材料。
其中，所述生物质液化树脂通过以下步骤制备：
采用苯酚或苯酚与聚乙二醇的混合物作为液化剂，用盐酸或硫酸作为催化剂，对40目-100目的生物质材料进行液化，如：木材、竹材、秸秆或玉米秆等，然后在碱性条件下，加入甲醛或多聚甲醛合成可发性的生物质液化树脂，其中，苯酚和聚乙二醇-400的质量比为100∶0-50∶50。
其中，所述表面活性剂为吐温-80、OP-10、蓖麻油非离子型表面活性剂的一种或两种以上的混合物。
其中，所述固化剂为磷酸、对甲苯磺酸的一种或者几种的混合物。
其中，所述发泡剂为正戊烷、异戊烷、石油醚的一种或几种的混合物。
其中，所述异氰酸酯为NPU-MR200、万华PM200、巴斯夫M20S、拜耳44V20L、亨斯迈5005中的一种。
其中，所述聚醚多元醇为聚醚3628、聚醚330、聚醚4110、聚醚DL400中的一种或几种的混合物。
其中，生物质液化树脂还可以采用专利申请号：201210047140.5、20141060186.7、201110418128.6、200910217110.2中的生物质液化树脂的制备方法制备而成。
本发明具有以下有益效果：
1)通过物理共混的方法对生物质树脂进行改性，在控制好PH值和温度条件下，可以制备改性生物质树脂，制备的发泡材料强度和韧性得到改善，操作过程简单实用，易于工业化。
2)制备工艺简单可行，制备时间短，制备环境条件要求低，可以适用于现场浇筑发泡。
3)采用的聚醚、表面活性剂、固化剂、发泡剂、异氰酸酯均为市售，材料来源广。对生物质液化树脂进行改性后，制备的发泡材料比纯生物质液化发泡材料内结合强度提高了35％，压缩强度50％，导热系数为0.03-0.06W/(m·k)，生产周期可以缩短至10min左右。
4)采用聚醚改性生物质树脂现场浇筑发泡材料，可以制备大幅面隔板和箱体等复合材料。发泡材料芯材密度可以降低到0.07g·cm-1左右，提高了生物质树脂发泡材料应用范围。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下实施例中采用的生物质液化树脂为实验室自制，粘度为1000-1500mP·S(25℃)，固含量为50-55％，PH值为10-11左右。
实施例1
S11、生物质液化树脂改性。将聚醚多元醇330添加多生物质液化树脂，在温度为30-40℃条件下，充分搅拌均匀，调节PH值为9.5，添加比例生物质液化树脂：聚醚多元醇为10∶1。
S12、生物质树脂发泡。以质量计，称取100份改性生物质液化树脂，加入10份表面活性剂(吐温-80∶OP-10＝1∶1)，20份固化剂(磷酸∶对甲苯磺酸＝3∶1)，5份发泡剂(正戊烷)，55份异氰酸酯(PM200)。将混合料搅拌均匀，注入模具中，在常温(25℃)条件下固化成型，得到聚醚改性生物质树脂发泡材料。
S13、采用模压的方法制备聚醚改性生物质树脂发泡材料，生产周期为10min/次可以用于生产轻质高强铺地材料。
S14、发泡材料性能：密度0.10g·cm-1，压缩强度0.35MPa，导热系数0.034-0.45W/(m·k)，氧指数40％。
实施例2
S21、生物质液化树脂改性。将聚醚多元醇4110添加多生物质液化树脂，在温度为30-40℃条件下，充分搅拌均匀，调节PH值为9.0，添加比例生物质液化树脂∶聚醚多元醇为15∶1。
S22、生物质树脂发泡。以质量计，称取100份改性生物质液化树脂，加入12份表面活性剂(吐温-80∶OP-10＝1∶1)，18份固化剂(磷酸∶对甲苯磺酸＝3∶1)，5份发泡剂(正戊烷)，50份异氰酸酯(PM200)。将混合料搅拌均匀，注入模具中，在常温(25℃)条件下固化成型，得到聚醚改性生物质树脂发泡材料。
S23、采用模压的方法制备聚醚改性生物质树脂发泡材料，生产周期为10min/次。可以用于生产轻质高强铺地材料。
S24、发泡材料性能∶密度0.11g·cm-1，压缩强度0.30MPa，导热系数0.040-0.48W/(m·k)，氧指数38％。
实施例3
S31、生物质液化树脂改性。将聚醚多元醇330添加多生物质液化树脂，在温度为30-40℃条件下，充分搅拌均匀，调节PH值为10，添加比例生物质液化树脂∶聚醚多元醇为8∶1。
S32、生物质树脂发泡。以质量计，称取100份改性生物质液化树脂，加入8份表面活性剂(吐温-80∶OP-10＝1∶1)，25份固化剂(磷酸∶对甲苯磺酸＝3∶1)，5份发泡剂(石油醚)，60份异氰酸酯(NPU-MR200)。将混合料搅拌均匀，现场浇筑，在常温(25℃)条件下固化成型，得到聚醚改性生物质树脂发泡材料。
S33、采用现场浇筑的方法制备聚醚改性生物质树脂发泡材料，材料固化陈放时间约为5-15min。可以用于大幅面隔板和车厢箱体。
S34、发泡材料性能：密度0.07g·cm-1，压缩强度0.25MPa，导热系数0.050-0.060W/(m·k)，氧指数35％。
实施例4
S41、生物质液化树脂改性。将聚醚多元醇3628添加多生物质液化树脂，在温度为30-40℃条件下，充分搅拌均匀，调节PH值为9.5，添加比例生物质液化树脂：聚醚多元醇为15∶1。
S42、生物质树脂发泡。以质量计，称取100份改性生物质液化树脂，加入12份表面活性剂(吐温-80∶OP-10＝1∶1)，20份固化剂(磷酸∶对甲苯磺酸＝3∶1)，8份发泡剂(正戊烷)，50份异氰酸酯(拜耳44V20L)。将混合料搅拌均匀，现场浇筑，在常温(25℃)条件下固化成型，得到聚醚改性生物质树脂发泡材料。
S43、采用现场浇筑的方法制备聚醚改性生物质树脂发泡材料，材料固化陈放时间约为5-15min。可以用于大幅面隔板和车厢箱体。
S44、发泡材料性能：密度0.09g·cm-1，压缩强度0.28MPa，导热系数0.050-0.060W/(m·k)，氧指数30％。
实施例5
S51、生物质液化树脂改性。将聚醚多元醇330添加多生物质液化树脂，在温度为30-40℃条件下，充分搅拌均匀，调节PH值为10，添加比例生物质液化树脂∶聚醚多元醇为5∶1。
S52、生物质树脂发泡。以质量计，称取100份改性生物质液化树脂，加入8份表面活性剂(吐温-80∶OP-10＝1∶1)，25份固化剂(磷酸∶对甲苯磺酸＝3∶1)，5份发泡剂(正戊烷)，60份异氰酸酯(PM200)。将混合料搅拌均匀，现场浇筑中，在常温(25℃)条件下固化成型，得到聚醚改性生物质树脂发泡材料。
S53、采用现场浇筑的方法制备聚醚改性生物质树脂发泡材料，材料固化陈放时间约为5-15min。可以用于大幅面隔板和车厢箱体。
S54、发泡材料性能：密度0.07g·cm-1，压缩强度0.30MPa，导热系数0.045-0.055W/(m·k)，氧指数35％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.聚醚改性生物质树脂常温快速发泡的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、生物质液化树脂改性：
将聚醚多元醇和多生物质液化树脂按质量比1∶5-1∶20混合后，在温度为30-40℃条件下，充分搅拌均匀，调节PH值为9-10；
S2、生物质树脂发泡：
按质量计，称取100份步骤S1所得的改性生物质液化树脂，加入8-12份表面活性剂，20-30份固化剂，5-10份发泡剂，50-60份异氰酸酯，混合料搅拌均匀，注入模具或现场浇筑，在常温条件下固化成型，得到聚醚改性生物质树脂发泡材料。
2.根据权利要求1所述的聚醚改性生物质树脂常温快速发泡的制备方法，其特征在于，所述生物质液化树脂通过以下步骤制备：
采用苯酚或苯酚与聚乙二醇的混合物作为液化剂，用盐酸或硫酸作为催化剂，对40目-100目的生物质材料进行液化，然后在碱性条件下，加入甲醛或多聚甲醛合成可发性的生物质液化树脂，其中，苯酚和聚乙二醇-400质量比为100∶0-50∶50。
3.根据权利要求1所述的聚醚改性生物质树脂常温快速发泡的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为吐温-80、OP-10、蓖麻油非离子型表面活性剂的一种或两种以上的混合物。
4.根据权利要求1所述的聚醚改性生物质树脂常温快速发泡的制备方法，其特征在于，所述固化剂为磷酸、对甲苯磺酸的一种或者几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的聚醚改性生物质树脂常温快速发泡的制备方法，其特征在于，所述发泡剂为正戊烷、异戊烷、石油醚的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的聚醚改性生物质树脂常温快速发泡的制备方法，其特征在于，所述异氰酸酯为NPU-MR200、万华PM200、巴斯夫M20S、拜耳44V20L、亨斯迈5005中的一种。
7.根据权利要求1所述的聚醚改性生物质树脂常温快速发泡的制备方法，其特征在于，所述聚醚多元醇为聚醚3628、聚醚330、聚醚4110、聚醚DL400中的一种或几种的混合物。
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