CN104761865B - 一种以尿素‑甲醛为原料一步法制备脲醛树脂泡沫的方法 - Google Patents
一种以尿素‑甲醛为原料一步法制备脲醛树脂泡沫的方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种以尿素‑甲醛为原料一步法制备脲醛树脂泡沫的方法，涉及一种植物培养基原料的制备方法，采用尿素、甲醛水溶液或多聚甲醛水溶液，按比例配制成混合液、加入发泡剂，植物短切纤维和固化剂再次混合均匀后，直接倒入模具中即可固化成脲醛树脂泡沫。本发明原料广泛；同原来先将尿素、甲醛反应制成脲醛树脂，然后再发泡的方法相比，工艺更为简单，成本更为低廉；无其他生产物污染；所得脲醛树脂泡沫使用无公害，无毒可降解，产品使用过程中及损坏后均可提供丰富的氮源；由于该泡沫是开孔的，吸水保水性能大大提高，有利于各种植物所需营养成分的加入，非常适于用作农业领域植物栽培的培养基质材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种植物培养基原料的制备方法，特别是涉及一种以尿素-甲醛为原料一步法制备脲醛树脂泡沫的方法。
背景技术
泡沫塑料是由大量气体微孔分散于固体塑料中而形成的一类高分子材料，泡沫塑料与纯塑料相比，具有密度低，质轻，比强度高，其强度随密度增加而增大，有吸收冲击载荷的能力，有优良的缓冲减震性能，隔音吸音性能，热导率低，隔热性能好，优良的电绝缘性能，具有耐腐蚀、耐霉菌性能。脲醛泡沫是泡沫塑料的一种，是一种多孔硬质泡沫塑料，主要用作保温材料，也可用作植物培养的基质材料。
脲醛泡沫一般是以脲醛树脂，发泡剂，固化剂为主要原料制得的。传统的经典理论认为，脲醛树脂泡沫是热固性树脂，当树脂的pH值降至3～4时，立即发生固化。在固化过程中，树脂的一些具有反应活性的官能团，如-CH2OH、-NH-、-NH2进一步发生反应，使树脂交联形成三维网络结构，变成不溶不熔的白色泡沫。脲醛树脂的固化剂可以是甲酸、磷酸，苯磺酸等这样的有机酸或无机酸，也可以是象过硫酸铵，磷酸氢二铵、氨基磺酸铵，氯化铵等这样的酸式盐。
所以，我们可以看出制得脲醛泡沫的基础是脲醛树脂的制备，而目前脲醛树脂的制备工艺一般采用如下方式：1.原料的检验。主要是检验甲醛和尿素的质量是否符合要求。2.备料。先用泵把甲醛打入计量罐内，用磅秤称量尿素。3.搅拌与升温。开动搅拌器加碱调pH值至规定值，同时开蒸汽升温，尿素和甲醛进行反应，反应温度一般在80-105℃之间。4．反应液介质的pH值的调整。反应液介质的pH值对脲醛树脂合成是很重要的条件因素，pH值也要有一定的范围。5．反应终点的确定。如规定取出的树脂液滴在20℃的水中出现混浊时为终点等。6.反应终点后的处理。反应终点到达后首先应立即中和，同时应开冷却水进行降温处理，一般上述反应时间约为3-4小时。7.称量和保管。脲醛树脂制成后，避免与铁接触，存放在阴凉处。
综上所述可知，在制备脲醛泡沫的过程中，脲醛树脂的制备会耗费了大量的时间和热量，从经济角度来看是不划算的，所以利用尿素和甲醛在酸性条件下就有很高活性的特点，实现尿素-甲醛为原料一步法制备脲醛树脂泡沫是可能的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以尿素-甲醛为原料一步法制备脲醛树脂泡沫的方法，该方法以尿素-甲醛为主要原料，无须经过制备脲醛树脂即可直接制得脲醛泡沫，所得泡沫适合用作农业领域植物栽培的培养基质材料，该基质材料不但可以降解，而且能够为植物提供氮源。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种以尿素-甲醛为原料一步法制备脲醛树脂泡沫的方法，所述方法采用尿素、甲醛水溶液或多聚甲醛水溶液，二辛基琥珀酸磺酸钠发泡剂，黄麻植物短切纤维和苯磺酸固化剂为原料；包括以下制备步骤：
1) 首先将甲醛水溶液或多聚甲醛水溶液加入到混合器中，直至溶解；
2）将尿素加入到上述水溶液中，使其溶解；
3) 将二辛基琥珀酸磺酸钠，黄麻植物短切纤维加入到上述混合溶液中高速搅拌发泡；
4) 最后将苯磺酸固化剂加入到上述溶液中搅拌均匀，倒入模具中，固化、干燥，即可得到脲醛树脂泡沫。
所述的以尿素-甲醛为原料一步法制备脲醛树脂泡沫的制备方法，甲醛/尿素摩尔比为1：1-:1.3：1，二辛基琥珀酸磺酸钠加入量为尿素和甲醛总质量的0.1-0.5％，苯磺酸加入量为尿素和甲醛总质量的1-2％，黄麻植物短切纤维加入量为尿素和甲醛总质量的1-20％。
所述的以尿素-甲醛为原料一步法制备脲醛树脂泡沫的制备方法，黄麻植物纤维切成1-5毫米长的纤维。
所述的以尿素-甲醛为原料一步法制备脲醛树脂泡沫的制备方法，模具温度为10-30℃。
本发明的优点与效果是：
本发明同原来先将尿素、甲醛反应制成脲醛树脂，然后再发泡的方法相比，工艺更为简单，成本更为低廉；由于尿/醛比低，游离甲醛完全符合国家环保要求，也无其他生产物污染；所得脲醛树脂泡沫使用无公害，无毒可降解，产品使用过程中及损坏后均可提供丰富的氮源；由于该泡沫是开孔的，吸水保水性能大大提高，有利于各种植物所需营养成分的加入，非常适于用作农业领域植物栽培的培养基质材料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
本发明所公开的一种以尿素-甲醛为原料一步法制备脲醛树脂泡沫的方法，主要是通过如下工艺步骤实现的：首先将甲醛水溶液或多聚甲醛水溶液加入到混合器中，直至溶解；接着将尿素加入到上述水溶液中，使其溶解；然后将二辛基琥珀酸磺酸钠，黄麻植物短切纤维加入到上述混合溶液中高速搅拌发泡；最后将苯磺酸固化剂加入到上述溶液中搅拌均匀，倒入模具中，固化、干燥，即可得到脲醛树脂泡沫。
下面结合实例对本发明进行详细说明。
实例1：
首先称量1摩尔的甲醛水溶液（37%），然后加入1摩尔的尿素颗粒，待尿素在甲醛水溶液中完全溶解后，加入0.5克的二辛基琥珀酸磺酸钠，下一步进行高速搅拌，使上述混合液形成泡沫，当泡沫体积达到最大时加入12克的黄麻植物短切纤维，继续搅拌直至在泡沫体中均匀分布，接下来加入5克的苯磺酸并使之与之前的原料混合均匀，最后将上述混合物倒入模具中，进行固化和干燥，即可得到脲醛树脂泡沫。
实例2：
首先称量1摩尔的多聚甲醛水溶液（37%），然后加入1.3摩尔的尿素颗粒，待尿素在甲醛水溶液中完全溶解后，加入1.1克的二辛基琥珀酸磺酸钠，下一步进行高速搅拌，使上述混合液形成泡沫，当泡沫体积达到最大时加入5克的黄麻植物短切纤维，继续搅拌直至在泡沫体中均匀分布，接下来加入8克的苯磺酸并使之与之前的原料混合均匀，最后将上述混合物倒入模具中，进行固化和干燥，即可得到脲醛树脂泡沫。
表1 上述实例所得脲醛泡沫的物理性能
| 脲醛泡沫类型 | 开孔率/% | 游离醛含量/% | |
| 实例1 | 18 | 91 | 0.07 |
| 实例2 | 25 | 83 | 0.04 |
Claims (1)
1.一种以尿素-甲醛为原料一步法制备脲醛树脂泡沫的方法，其特征在于：所述方法采用尿素、甲醛水溶液或多聚甲醛水溶液，二辛基琥珀酸磺酸钠发泡剂，黄麻植物短切纤维和苯磺酸固化剂为原料；包括以下制备步骤：
1) 首先将甲醛水溶液或多聚甲醛水溶液加入到混合器中，直至溶解；
2）将尿素加入到上述水溶液中，使其溶解；
2) 将二辛基琥珀酸磺酸钠，黄麻植物短切纤维加入到上述混合溶液中高速搅拌发泡；
3) 最后将苯磺酸固化剂加入到上述溶液中搅拌均匀，倒入模具中，固化、干燥，即可得到脲醛树脂泡沫；
所述甲醛/尿素摩尔比为1：1-:1.3：1，二辛基琥珀酸磺酸钠加入量为尿素和甲醛总质量的0.1-0.5％，苯磺酸加入量为尿素和甲醛总质量的1-2％，黄麻植物短切纤维加入量为尿素和甲醛总质量的1-20％；
所述黄麻植物纤维切成1-5毫米长的纤维；
所述模具温度为10-30℃。
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