CN102718935B - 湿帘纸用酚醛树脂的制备方法及湿帘纸的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种湿帘纸用酚醛树脂的制备方法为：将苯酚、甲醛、木质素、三聚氰胺和碱混合，缩聚反应得到中间树脂；将所述中间树脂降温至40℃以下，得到湿帘纸用酚醛树脂。本发明还提供了一种湿帘纸的制备方法为将所述酚醛树脂与水按照（1~2）：（3~5）混合，得到混合液；将原纸在所述混合液中浸润，在60℃~70℃下烘烤10~20分钟，然后在150~170℃下烘20~40分钟；将烘烤后的原纸在湿度为40%~50%的条件下放置3~5小时，得到湿帘纸。本发明增加了湿帘纸的加工性能，提高了湿帘纸的性能。实验结果表明，本发明得到湿帘纸的耐破度为180~200。

Description

湿帘纸用酚醛树脂的制备方法及湿帘纸的制备方法

技术领域

本发明涉及酚醛树脂领域，特别涉及湿帘纸用酚醛树脂的制备方法及湿帘纸的制备方法。

背景技术

酚醛树脂由苯酚和甲醛缩聚得到，具有良好的耐酸性能、力学性能、耐热性能，可用于制造各种湿帘纸、胶黏剂、层压板、阻燃材料等。

湿帘纸又称水帘纸，呈蜂窝结构，是各种湿帘设备的重要组成部件，例如：降温系统中的“湿帘-负压风机”，由多孔湿帘纸、水循环系统和风扇组成，在降温系统的工作过程中，未饱和的空气流经多孔、湿润的湿帘纸表面时，大量水分蒸发，空气中由温度体现的显热转化为蒸发潜热，从而降低空气自身的温度，风扇抽风时将经过湿帘降温的冷空气不断的引入室内，从而达到降温效果。由于湿帘纸具有吸水、耐水、扩算速度快、效能持久等特点，适合用于调节室内湿度，可在增湿系统中作为增湿介质，用于种植园、温室及其他对湿度要求较高的特殊行业。此外湿帘纸还具有通风透气和耐腐蚀的性能，对空气中的污尘具有良好的过滤效果，是无毒无味、洁净增湿、给氧降温的环保材料，因此湿帘纸可作为空气净化和过滤的介质使用。

湿帘纸的制作方法为：将原纸在酚醛树脂液中浸渍后高温固化，利用酚醛树脂固化后挺度高、耐水性强的特点，使湿帘纸的性能大幅度提高。

申请号为20111029938.1的中国专利公开了一种湿帘纸用酚醛树脂及其制备方法和湿帘纸的制备方法，该专利中利用苯酚-三聚氰胺-甲醛共缩聚得到湿帘纸用酚醛树脂，经三聚氰胺改性的酚醛树脂虽然提高了湿帘纸的挺度，但是其韧性较差，降低了湿帘纸的可加工性，运输及加工过程中也容易受到损坏。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种湿帘纸用酚醛树脂的制备方法及湿帘纸的制备方法，所述湿帘纸韧性好。

本发明提供了一种湿帘纸用酚醛树脂的制备方法，包括以下步骤：

（A）将苯酚、甲醛、木质素、三聚氰胺和碱混合，缩聚反应得到中间树脂；

（B）将所述中间树脂降温至40℃以下，得到湿帘纸用酚醛树脂。

优选的，所述步骤（A）具体为：

（A1）将苯酚、木质素、三聚氰胺和碱混合，酚化反应得到混合溶液；

（A2）所述混合溶液与甲醛发生缩聚反应，得到中间树脂。

优选的，所述步骤（A）中，所述苯酚与木质素的质量比为100：（10~60）。

优选的，所述步骤（A）中，所述木质素为碱木质素、木质素磺酸盐或生物质酶解木质素。

优选的，所述步骤（A）中，所述苯酚与三聚氰胺的质量比为100：（10~50）。

优选的，所述步骤（A）中，所述碱为氢氧化钾或氢氧化钠。

优选的，所述步骤（A）中，所述苯酚与碱的质量比为100：（2~8）。

优选的，所述步骤（A）中，所述苯酚与甲醛的摩尔比为1：（2~4）。

优选的，所述步骤（A）中，所述缩聚反应的温度为60℃~90℃。

本发明还提供了一种湿帘纸的制备方法，包括以下步骤：

将权利要求1~9任意一项所述的制备方法制备的酚醛树脂与水按照（1~2）：（3~5）混合，得到混合液；

将原纸在所述混合液中浸润，在60℃~70℃下烘烤10~20分钟，然后在150~170℃下烘20~40分钟；

将烘烤后的原纸在湿度为40%~50%的条件下放置3~5小时，得到湿帘纸。

与现有技术相比，本发明将苯酚、甲醛、木质素、三聚氰胺和碱混合，发生缩聚反应得到中间树脂，所述中间树脂降温得到湿帘纸用酚醛树脂。将所述湿帘纸用酚醛树脂与水混合后，得到混合液；将原纸在混合液中浸润，经过两次烘烤，放置后得到湿帘纸。本发明采用木质素和三聚氰胺作为改性剂制备得到改性酚醛树脂，将原纸浸润于该改性酚醛树脂混合液中得到湿帘纸后，不仅能够提高其挺度，而且能够提高其韧性，从而增加湿帘纸的加工性能；另外，由于该改性酚醛树脂由木质素进行改性，可附着于原纸的纤维表面，增加纤维强度，从而提高了湿帘纸的性能。实验结果表明，本发明得到湿帘纸的耐破度为180~200，高于用苯酚-甲醛树脂、苯酚-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂或苯酚-木质素-甲醛共缩聚树脂制备的湿帘纸。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明实施例公开了一种湿帘纸用酚醛树脂的制备方法，包括以下步骤：

（A）将苯酚、甲醛、木质素、三聚氰胺和碱混合，缩聚反应得到中间树脂；

（B）所述中间树脂的降温至40℃以下，得到湿帘纸用酚醛树脂。

本发明以苯酚、甲醛、木质素及三聚氰胺为原料，以碱作为催化剂，发生缩聚反应。

所述木质素所优选为碱木质素、木质素磺酸盐或生物质酶解木质素。本发明对木质素的来源没有特殊限制，可以为造纸行业中木浆和草浆产生的副产物，也可以由市场购买获得。

本发明对苯酚、三聚氰胺及甲醛的来源没有特殊限制，由市场购买获得即可。

所述碱作为缩聚反应的催化剂，为缩聚反应提供碱性环境，苯酚、甲醛、木质素、三聚氰胺和碱混合后的混合液pH值优选为7~8。所述碱优选为无机碱，更优选为碱金属的氢氧化物，最优选为氢氧化钠或氢氧化钾。

本发明可以直接将苯酚、甲醛、木质素、三聚氰胺和碱混合后，进行缩聚反应得到中间树脂。为了使缩聚反应更完全，优选首先将苯酚、木质素、三聚氰胺和碱混合，进行酚化反应。酚化反应可以提高木质素及三聚氰胺的反应活性，从而提高后续缩聚反应的效率。所述酚化反应的时间优选为1.5h~2.5h，所述酚化反应的温度优选为80℃~120℃。苯酚与木质素的质量比优选为100：（10~60），更优选为100：（20~50），最优选为100：（30~40）；苯酚与三聚氰胺的质量比优选为100：（10~50），更优选为100：（20~40）；苯酚与碱的质量比优选为100：（2~8），更优选为100：（4~6）；

酚化反应进行完毕后得到混合溶液，所述混合溶液与甲醛发生缩聚反应，得到中间树脂。苯酚与甲醛的摩尔比优选为1：（2~4），更优选为1：（2.5~3.5）。所述缩聚反应的温度优选为60℃~90℃，更优选为70℃~80℃。本发明对反应时间没有特殊限制，反应至得到的中间树脂的粘度为30～80cp/25℃即可。

得到中间树脂后，将其降温至40℃以下，得到湿帘纸用酚醛树脂。本发明对降温没有特殊限制，按照本领域技术人员熟知的方式迅速降至40℃以下即可。

本发明还提供了一种湿帘纸的制备方法，包括以下步骤：

将上述技术方案所述的制备方法制备的酚醛树脂与水按照（1~2）：（3~5）混合，得到混合液；

将原纸在所述混合液中浸润，在60℃~70℃下烘烤10~20分钟，然后在150~170℃下烘20~40分钟；

将烘烤后的原纸在湿度为40%~50%的条件下放置3~5小时，得到湿帘纸。

本发明在制备湿帘纸的过程中，首先将上述技术方案所述的制备方法制备的湿帘纸用酚醛树脂与水混合，本发明对混合的方式没有特殊限制，可以按照本领域技术人员熟知的方法进行。所述湿帘纸用酚醛树脂与水的体积比为（1~2）：（3~5），优选为1:（3~4）。

所述湿帘纸用酚醛树脂与水混合后，得到混合液。将原纸在所述混合液中浸润，本发明对浸润的方式没有特殊限制，可以按照本领域技术人员熟知的方法进行。浸润后，对其进行两次烘烤，第一次烘烤的温度为60℃~70℃，优选为63℃~65℃，时间为10~20分钟，优选为12~18分钟；第二次烘烤的温度为150℃~170℃，优选为155℃~165℃，时间为20~40分钟，优选为25~35分钟。

烘烤后的原纸在湿度为40%~50%的条件下放置，得到湿帘纸。所述放置的时间为3h~5h，优选为3.5h~4.5h。

对得到的湿帘纸的挺度进行测试，结果表明，其在弯曲度为15°时，挺度为90~100mN，由此可见，本发明制备的湿帘纸可以满足使用的要求。

对得到的湿帘纸的韧性进行测试，结果表明，其耐破度在180~200。

本发明将苯酚、甲醛、木质素和三聚氰胺在碱的催化作用下发生缩聚反应得到中间树脂，所述中间树脂降温得到湿帘纸用酚醛树脂。将所述湿帘纸用酚醛树脂与水混合后，得到混合液；将原纸在混合液中浸润，经过两次烘烤，放置后得到湿帘纸。原纸在混合液中浸润时，由于混合液中的湿帘纸用酚醛树脂中添加了木质素，所述添加有木质素的酚醛树脂会附着在原纸的纤维表面，增加纤维的强度；并且由于三聚氰胺与木质素共同作用对酚醛树脂进行了改性，因此提高了湿帘纸的韧性，进而增加了湿帘纸的可加工性。实验结果表明，本发明得到湿帘纸的耐破度为180~200，其韧性高于用苯酚-甲醛树脂、苯酚-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂和苯酚-木质素-甲醛共缩聚树脂制备的湿帘纸。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的湿帘纸用酚醛树脂的制备方法及湿帘纸的制备方法进行说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

将940克苯酚、470克木质素、376克三聚氰胺加入反应器混合，加入37.6克纯度为96%的氢氧化钠，升温至70℃，加入2630克浓度为37%的甲醛溶液，恒温至树脂粘度为30～80cp/25℃，迅速降温至40℃以下，得到湿帘纸用酚醛树脂。

实施例2

将940克苯酚、376克木质素、376克三聚氰胺加入反应器混合，加入37.6克纯度为86%的氢氧化钾，加入2630克浓度为37%的甲醛溶液，恒温至树脂粘度为30～80cp/25℃，迅速降温至40℃以下，得到湿帘纸用酚醛树脂。

实施例3

将940克苯酚、306克木质素、282克三聚氰胺加入反应器混合加入37.6克纯度为96%的氢氧化钠，升温至90℃，加入2710克浓度为37%的甲醛溶液，恒温至树脂粘度为30～80cp/25℃，迅速降温至40℃以下，得到湿帘纸用树脂。

实施例4

将940克苯酚、289克木质素、282克三聚氰胺加入反应器混合，加入37.6克纯度为86%的氢氧化钾，升温至80℃，加入2570克浓度为37%的甲醛溶液，恒温至树脂粘度为30～80cp/25℃，迅速降温至40℃以下，得到湿帘纸用酚醛树脂。

实施例5

将940克苯酚、376克木质素、282克三聚氰胺、37.6克纯度为86%的氢氧化钾加入反应器混合，130℃回流反应2小时，降温至70℃，加入2630克浓度为37%的甲醛溶液，恒温至树脂粘度为30～80cp/25℃，迅速降温至40℃以下，得到湿帘纸用酚醛树脂。

实施例6

将940克苯酚、376克木质素、282克三聚氰胺、37.6克纯度为96%的氢氧化钠加入反应器混合，120℃回流反应3小时，降温至75℃，加入2630克浓度为37%的甲醛溶液，恒温至树脂粘度为30～80cp/25℃，迅速降温至40℃以下，得到湿帘纸用酚醛树脂。

实施例7~12

分别将实施例1~6制备的湿帘纸用酚醛树脂与水按照1：3混合，得到混合液；

将原纸在所述混合液中浸润，在60℃~70℃下烘烤13分钟，然后在160℃下烘30分钟；

将烘烤后的原纸在湿度为45%的条件下放置3.5小时，得到湿帘纸。

对以上制备的湿帘纸的挺度进行测试，将其切割成3个70mm×40mm的纸片，按照国家标准GB/T 22364-2008中的静态弯曲法测试弯曲挺度，结果参见表1。

对以上制备的湿帘纸的韧性进行测试，将其切割成3个7mm×7mm的小样，按照国家标准GB/T454-2002提供的方法进行测定，结果参见表2。

对比例1

将940克苯酚，188克三聚氰胺加入反应器混合，加入37.6克纯度为96%的氢氧化钠，升温至75℃，加入2630克浓度为37%的甲醛溶液，恒温至树脂粘度为30～80cp/25℃，迅速降温至40℃以下，得到苯酚-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂。

对比例2

将940克苯酚，37.6克纯度为含量96%的氢氧化钠加入反应器混合，升温至75℃，加入2630克浓度为37%的甲醛溶液，恒温至树脂粘度为30～80cp/25℃，迅速降温至40℃以下，得到酚醛树脂。

对比例3

将940克苯酚、376克木质素加入反应器混合，加入37.6克纯度为86%的氢氧化钾，升温至85℃，加入2630克浓度为37%的甲醛溶液，恒温至树脂粘度为30～80cp/25℃，迅速降温至40℃以下，得到酚-木质素-甲醛共缩聚树脂。

对比例4~6

分别将对比例1~3制备的湿帘纸用酚醛树脂与水按照1：3混合，得到混合液；

将原纸在所述混合液中浸润，在60℃~70℃下烘烤13分钟，然后在160℃下烘30分钟；

将烘烤后的原纸在湿度为45%的条件下放置3.5小时，得到湿帘纸。

对以上制备的湿帘纸的挺度进行测试，将其切割成3个70mm×40mm的纸片，按照国家标准GB/T 22364-2008中的静态弯曲法测试弯曲挺度，结果参见表1。

对以上制备的湿帘纸的韧性进行测试，将其切割成3个7mm×7mm的小样，按照国家标准GB/T454-2002提供的方法进行测定，结果参见表2。

表1湿帘纸挺度测试结果

由表1可见，利用本发明湿帘纸用酚醛树脂制备的湿帘纸在挺度上略优于苯酚-甲醛树脂、苯酚-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂或苯酚-木质素-甲醛共缩聚树脂，可以满足湿帘纸的使用要求。

表2湿帘纸韧性测试结果

由表2可见，利用本发明湿帘纸用酚醛树脂制备的湿帘纸的耐破度为180~200，其韧性明显优于苯酚-甲醛树脂、苯酚-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂或苯酚-木质素-甲醛共缩聚树脂制备的湿帘纸。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种湿帘纸用酚醛树脂的制备方法，包括以下步骤：

（A1）将苯酚、木质素、三聚氰胺和碱混合，酚化反应得到混合溶液；

（A2）所述混合溶液与甲醛发生缩聚反应，得到中间树脂；所述中间树脂的粘度为30～80cp/25℃；

（B）将所述中间树脂降温至40℃以下，得到湿帘纸用酚醛树脂；

所述苯酚与木质素的质量比为100：（10～60）；

所述苯酚与三聚氰胺的质量比为100：（10～50）；

所述苯酚与甲醛的摩尔比为1：（2～4）；

所述缩聚反应的温度为60℃～90℃。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（A1）中，所述木质素为碱木质素、木质素磺酸盐或生物质酶解木质素。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（A1）中，所述碱为氢氧化钾或氢氧化钠。

4.一种湿帘纸的制备方法，包括以下步骤：

将苯酚、木质素、三聚氰胺和碱混合，酚化反应得到混合溶液；

所述混合溶液与甲醛发生缩聚反应，得到中间树脂；所述中间树脂的粘度为30～80cp/25℃；

（B）将所述中间树脂降温至40℃以下，得到湿帘纸用酚醛树脂；

将得到的酚醛树脂与水按照（1～2）：（3～5）混合，得到混合液；

将原纸在所述混合液中浸润，在60℃～70℃下烘烤10～20分钟，然后在150～170℃下烘20～40分钟；

将烘烤后的原纸在湿度为40%～50%的条件下放置3～5小时，得到湿帘纸；

所述苯酚与木质素的质量比为100：（10～60）；

所述苯酚与三聚氰胺的质量比为100：（10～50）；

所述苯酚与甲醛的摩尔比为1：（2～4）；

所述缩聚反应的温度为60℃～90℃。