CN107501856B - 一种阻燃改性木质纤维复合酚醛泡沫的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种阻燃改性木质纤维复合酚醛泡沫的制备方法，包括以下步骤：1）硅烷偶联剂的阻燃改性；2）DOPO‑g‑偶联剂改性木质纤维；3）阻燃改性木质纤维复合酚醛泡沫的制备。本发明采用阻燃剂DOPO改性硅烷偶联剂，进而改性木质纤维，并最终应用于木质纤维复合酚醛泡沫的制备。通过本发明的方法制备的木质纤维复合酚醛泡沫，具有重量轻、强度高、良好的抗震、隔热、隔音性能，木质纤维与酚醛树脂间的界面相容性显著提高，复合酚醛泡沫的弯曲和压缩强度显著提升，粉化率明显降低，阻燃性略有提升。

Description

一种阻燃改性木质纤维复合酚醛泡沫的制备方法
技术领域
本发明属于复合材料的制备领域，特别涉及一种阻燃改性木质纤维及其复合酚醛泡沫的制备方法。
背景技术
酚醛泡沫塑料是酚醛树脂在表面活性剂、发泡剂、固化剂和其他助剂的共同作用下树脂分子内发生交联、固化而生成的一种硬质、热固性泡沫塑料。因其具有质轻、良好的防火性能和耐热性、自熄、耐火焰穿透、火灾时烟雾少、无滴落物、耐高低温等优点，近年来，酚醛泡沫塑料作为建筑、汽车、船舶、航空器材、石油管道等的保温、隔音及隔热材料，得到了广泛的应用。然而，酚醛泡沫自身存在脆性和易粉化的不足，这一缺点已经严重限制了其推广应用。
木质纤维作为一种新的环境友好材料，具有来源丰富、价廉、可回收、可降解、可再生、加工成本低等优点，可作为优良的聚合物复合材料的增强材料，木质纤维复合材料由于其重量轻、强重比高、耐腐蚀等特点，可以替代木材、钢、铝以及混凝土等，在建筑工业中发挥着重要的作用。
木质纤维中含有大量的羟基等极性官能团，亲水性强，与非极性聚合物的相容性差；同时，木质纤维分子内含氢键，易团聚，致使其在聚合物基体中分散不均，进而影响复合材料的综合性能。通过对木质纤维进行阻燃改性，将其用于制备木质纤维复合酚醛泡沫，既能发挥天然纤维的众多优点，提高木质纤维与聚合物基体间相容性，又可克服酚醛泡沫的易粉化的缺点，同时又不降低复合泡沫的阻燃性能，该泡沫材料的研发对推动中国节能保温战略和维护广大人民生命财产安全有着重大意义。
发明内容
解决的技术问题：本发明提供一种阻燃改性木质纤维及其复合酚醛泡沫的制备方法，旨在提高木质纤维与酚醛树脂间的界面相容性，提高酚醛泡沫的韧性，降低酚醛泡沫的粉化率，在不降低酚醛泡沫阻燃性的情况下，提高复合酚醛泡沫的综合性能。
技术方案：一种阻燃改性木质纤维复合酚醛泡沫的制备方法，包括以下步骤：1)硅烷偶联剂的阻燃改性：在氮气保护下，按照摩尔比1.2～1.5将9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)和硅烷偶联剂加入反应容器中，于140～150℃反应5～6h，降温至115～125℃，按甲苯与反应物料总摩尔数比为2.6～3.0加入甲苯，抽滤；再次降温至70～80℃，按照四氢呋喃与反应物料总摩尔数比为3.0～3.5加入四氢呋喃，抽滤，放在真空干燥箱中烘干至恒重，即得到产物DOPO-g-偶联剂；2)DOPO-g-偶联剂改性木质纤维：将DOPO-g-偶联剂加入pH为4.5～5.5的95wt.％乙醇水溶液中，制备成浓度为1～4wt.％的混合溶液，将木质纤维置于混合溶液中于室温下浸润4～5h，取出木质纤维用去离子水将木质纤维素洗至中性，然后抽滤，于50～60℃的烘箱中烘干，即得阻燃改性的木质纤维；3)阻燃改性木质纤维复合酚醛泡沫的制备：将固化剂、表面活性剂、阻燃改性的木质纤维和发泡剂加入酚醛树脂中，并搅拌均匀，置于模具中于60～70℃发泡固化，即得阻燃改性木质纤维复合酚醛泡沫；原料配方以重量份计，组成为：酚醛树脂100份；表面活性剂4～8份；固化剂20～30份；发泡剂4～7份；阻燃改性的木质纤维2～10份。
优选的，上述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)中的一种。
优选的，上述DOPO与偶联剂的反应摩尔比为1.3。
优选的，上述木质纤维为桉木纤维、杨木纤维中的一种。
优选的，上述DOPO-g-偶联剂改性木质纤维中将95wt.％乙醇水溶液的pH为5.0。
优选的，上述DOPO-g-偶联剂改性木质纤维中95wt.％乙醇水溶液中DOPO-g-偶联剂的浓度为2～3wt.％。
优选的，上述固化剂为盐酸、磷酸、对甲苯磺酸以及水复配的混合酸，其中盐酸、磷酸、对甲苯磺酸和水的质量比为＝8:6:3:3；表面活性剂为聚山梨酯-80、发泡剂为石油醚。
优选的，上述原料配方以重量份计：酚醛树脂100份；表面活性剂5份；固化剂25份；发泡剂5份；阻燃改性木质纤维6份。
有益效果：本发明采用阻燃剂DOPO改性硅烷偶联剂，进而改性木质纤维，并最终应用于木质纤维复合酚醛泡沫的制备。通过本发明的方法制备的木质纤维复合酚醛泡沫，具有重量轻、强度高、良好的抗震、隔热、隔音性能，木质纤维与酚醛树脂间的界面相容性显著提高，复合酚醛泡沫的弯曲和压缩强度显著提升，粉化率明显降低，阻燃性略有提升。
具体实施方式
本发明实施例中的木质纤维分别为DOPO-g-偶联剂(KH550、KH560、KH570)阻燃改性的桉木或杨木纤维；实施例中酚醛树脂为高固体含量树脂，固含量为80wt.％；实施例中表面活性剂为聚山梨酯-80；实施例中固化剂为盐酸、磷酸、对甲苯磺酸以及水复配的混合酸，盐酸、磷酸、对甲苯磺酸和水的质量比为＝8:6:3:3；实施例中发泡剂为石油醚，沸点为30～60℃；各实施例中所述的“份”表示质量份。下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
(1)硅烷偶联剂的阻燃改性：在氮气保护下，按摩尔比为1.2:1将25.92g DOPO和22.1g KH550的加入反应器，于140℃反应5h，降温至115℃，按甲苯与反应物料总摩尔数比为2.6加入甲苯，抽滤；再次降温至70℃，按照四氢呋喃与反应物料总摩尔数比为3.0加入四氢呋喃，抽滤，放在真空干燥箱中烘干至恒重，即得到产物DOPO-g-KH550。
(2)DOPO-g-KH550改性木质纤维：将DOPO-g-KH550加入pH为4.5的乙醇水溶液(95％)中，制备成浓度为1wt.％的混合溶液，将桉木纤维置于混合溶液中于室温下浸润4h，取出桉木纤维用去离子水洗至中性，然后抽滤，于50℃的烘箱中烘干，即得阻燃改性的桉木纤维。
(3)阻燃改性桉木纤维复合酚醛泡沫的制备：将固化剂、表面活性剂、阻燃改性桉木纤维和发泡剂按照比例加入酚醛树脂中，并搅拌均匀，置于模具中于60℃发泡固化，即得阻燃改性桉木纤维复合酚醛泡沫。原料配方以重量份计，组成为：酚醛树脂100份；表面活性剂4份；固化剂20份；发泡剂4份；阻燃改性桉木纤维2份。材料性能见附表1。
实施例2
(1)硅烷偶联剂的阻燃改性：在氮气保护下，按摩尔比为1.4:1将30.24g DOPO和22.1g KH550的加入反应器，于145℃反应5.5h，降温至120℃，按甲苯与反应物料总摩尔数比为2.8加入甲苯，抽滤；再次降温至75℃，按照四氢呋喃与反应物料总摩尔数比为3.3加入四氢呋喃，抽滤，放在真空干燥箱中烘干至恒重，即得到产物DOPO-g-KH550。
(2)DOPO-g-KH550改性木质纤维：将DOPO-g-KH550加入pH为5.0的乙醇水溶液(95％)中，制备成浓度为2wt.％的混合溶液，将桉木纤维置于混合溶液中于室温下浸润4.5h，取出桉木纤维用去离子水洗至中性，然后抽滤，于55℃的烘箱中烘干，即得阻燃改性的桉木纤维。
(3)阻燃改性桉木纤维复合酚醛泡沫的制备：将固化剂、表面活性剂、阻燃改性桉木纤维和发泡剂按照比例加入酚醛树脂中，并搅拌均匀，置于模具中于65℃发泡固化，即得阻燃改性桉木纤维复合酚醛泡沫。原料配方以重量份计，组成为：酚醛树脂100份；表面活性剂6份；固化剂25份；发泡剂6份；阻燃改性桉木纤维6份。材料性能见附表1。
实施例3
(1)硅烷偶联剂的阻燃改性：在氮气保护下，按摩尔比为1.5:1将32.4g DOPO和22.1g KH550的加入反应器，于150℃反应6h，降温至125℃，按甲苯与反应物料总摩尔数比为3.0加入甲苯，抽滤；再次降温至80℃，按照四氢呋喃与反应物料总摩尔数比为3.5加入四氢呋喃，抽滤，放在真空干燥箱中烘干至恒重，即得到产物DOPO-g-KH550。
(2)DOPO-g-KH550改性木质纤维：将DOPO-g-KH550加入pH为5.5的乙醇水溶液(95％)中，制备成浓度为4wt.％的混合溶液，将桉木纤维置于混合溶液中于室温下浸润5h，取出桉木纤维用去离子水洗至中性，然后抽滤，于60℃的烘箱中烘干，即得阻燃改性的桉木纤维。
(3)阻燃改性桉木纤维复合酚醛泡沫的制备：将固化剂、表面活性剂、阻燃改性桉木纤维和发泡剂按照比例加入酚醛树脂中，并搅拌均匀，置于模具中于70℃发泡固化，即得阻燃改性桉木纤维复合酚醛泡沫。原料配方以重量份计，组成为：酚醛树脂100份；表面活性剂8份；固化剂30份；发泡剂7份；阻燃改性桉木纤维10份。材料性能见附表1。
实施例4
(1)硅烷偶联剂的阻燃改性：在氮气保护下，按摩尔比为1.3:1将28.08g DOPO和22.1g KH550的加入反应器，于140℃反应5h，降温至120℃，按甲苯与反应物料总摩尔数比为2.6加入甲苯，抽滤；再次降温至70℃，按照四氢呋喃与反应物料总摩尔数比为3.0加入四氢呋喃，抽滤，放在真空干燥箱中烘干至恒重，即得到产物DOPO-g-KH550。
(2)DOPO-g-KH550改性木质纤维：将DOPO-g-KH550加入pH为5.0的乙醇水溶液(95％)中，制备成浓度为2wt.％的混合溶液，将桉木纤维置于混合溶液中于室温下浸润4h，取出桉木纤维用去离子水洗至中性，然后抽滤，于60℃的烘箱中烘干，即得阻燃改性的桉木纤维。
(3)阻燃改性桉木纤维复合酚醛泡沫的制备：将固化剂、表面活性剂、阻燃改性杨木纤维和发泡剂按照比例加入酚醛树脂中，并搅拌均匀，置于模具中于70℃发泡固化，即得阻燃改性杨木纤维复合酚醛泡沫。原料配方以重量份计，组成为：酚醛树脂100份；表面活性剂5份；固化剂25份；发泡剂5份；阻燃改性桉木纤维6份。材料性能见附表1。
实施例5
(1)硅烷偶联剂的阻燃改性：在氮气保护下，按摩尔比为1.3:1将28.08g DOPO和22.1g KH550的加入反应器，于140℃反应5h，降温至120℃，按甲苯与反应物料总摩尔数比为2.7加入甲苯，抽滤；再次降温至75℃，按照四氢呋喃与反应物料总摩尔数比为3.0加入四氢呋喃，，抽滤，放在真空干燥箱中烘干至恒重，即得到产物DOPO-g-KH550。
(2)DOPO-g-KH550改性木质纤维：将DOPO-g-KH550加入pH为5.0的乙醇水溶液(95％)中，制备成浓度为3wt.％的混合溶液，将杨木纤维置于混合溶液中于室温下浸润4h，取出杨木纤维用去离子水洗至中性，然后抽滤，于60℃的烘箱中烘干，即得阻燃改性的杨木纤维。
(3)阻燃改性杨木纤维复合酚醛泡沫的制备：将固化剂、表面活性剂、阻燃改性杨木纤维和发泡剂按照比例加入酚醛树脂中，并搅拌均匀，置于模具中于70℃发泡固化，即得阻燃改性杨木纤维复合酚醛泡沫。原料配方以重量份计，组成为：酚醛树脂100份；表面活性剂5份；固化剂25份；发泡剂5份；阻燃改性杨木纤维6份。材料性能见附表1。
实施例6
(1)硅烷偶联剂的阻燃改性：在氮气保护下，按摩尔比为1.2:1将25.92g DOPO和23.6g KH560的加入反应器，于140℃反应5h，降温至115℃，按甲苯与反应物料总摩尔数比为2.6加入甲苯，抽滤；再次降温至70℃，按照四氢呋喃与反应物料总摩尔数比为3.0加入四氢呋喃，抽滤，放在真空干燥箱中烘干至恒重，即得到产物DOPO-g-KH560。
(2)DOPO-g-KH560改性木质纤维：将DOPO-g-KH560加入pH为4.5的乙醇水溶液(95％)中，制备成浓度为1wt.％的混合溶液，将桉木纤维置于混合溶液中于室温下浸润4h，取出桉木纤维用去离子水洗至中性，然后抽滤，于50℃的烘箱中烘干，即得阻燃改性的桉木纤维。
(3)阻燃改性桉木纤维复合酚醛泡沫的制备：将固化剂、表面活性剂、阻燃改性桉木纤维和发泡剂按照比例加入酚醛树脂中，并搅拌均匀，置于模具中于60℃发泡固化，即得阻燃改性桉木纤维复合酚醛泡沫。原料配方以重量份计，组成为：酚醛树脂100份；表面活性剂4份；固化剂20份；发泡剂4份；阻燃改性桉木纤维2份。材料性能见附表1。
实施例7
(1)硅烷偶联剂的阻燃改性：在氮气保护下，按摩尔比为1.4:1将DOPO和KH560的加入反应器，于145℃反应5.5h，降温至120℃，按甲苯与反应物料总摩尔数比为2.7加入甲苯，抽滤；再次降温至75℃，按照四氢呋喃与反应物料总摩尔数比为3.2加入四氢呋喃，抽滤，放在真空干燥箱中烘干至恒重，即得到产物DOPO-g-KH560。
(2)DOPO-g-KH560改性木质纤维：将DOPO-g-KH560加入pH为5.0的乙醇水溶液(95％)中，制备成浓度为3wt.％的混合溶液，将桉木纤维置于混合溶液中于室温下浸润4.5h，取出桉木纤维用去离子水洗至中性，然后抽滤，于55℃的烘箱中烘干，即得阻燃改性的桉木纤维。
(3)阻燃改性桉木纤维复合酚醛泡沫的制备：将固化剂、表面活性剂、阻燃改性桉木纤维和发泡剂按照比例加入酚醛树脂中，并搅拌均匀，置于模具中于65℃发泡固化，即得阻燃改性桉木纤维复合酚醛泡沫。原料配方以重量份计，组成为：酚醛树脂100份；表面活性剂5份；固化剂25份；发泡剂6份；阻燃改性桉木纤维5份。材料性能见附表1。
实施例8
(1)硅烷偶联剂的阻燃改性：在氮气保护下，按摩尔比为1.5:1将DOPO和KH560的加入反应器，于150℃反应6h，降温至125℃，按甲苯与反应物料总摩尔数比为3.0加入甲苯，抽滤；再次降温至80℃，按照四氢呋喃与反应物料总摩尔数比为3.5加入四氢呋喃，抽滤，放在真空干燥箱中烘干至恒重，即得到产物DOPO-g-KH560。
(2)DOPO-g-KH560改性木质纤维：将DOPO-g-KH560加入pH为5.5的乙醇水溶液(95％)中，制备成浓度为4wt.％的混合溶液，将桉木纤维置于混合溶液中于室温下浸润5h，取出桉木纤维用去离子水洗至中性，然后抽滤，于60℃的烘箱中烘干，即得阻燃改性的桉木纤维。
(3)阻燃改性桉木纤维复合酚醛泡沫的制备：将固化剂、表面活性剂、阻燃改性桉木纤维和发泡剂按照比例加入酚醛树脂中，并搅拌均匀，置于模具中于70℃发泡固化，即得阻燃改性桉木纤维复合酚醛泡沫。原料配方以重量份计，组成为：酚醛树脂100份；表面活性剂8份；固化剂30份；发泡剂7份；阻燃改性桉木纤维10份。材料性能见附表1。
实施例9
(1)硅烷偶联剂的阻燃改性：在氮气保护下，按摩尔比为1.3:1将DOPO和KH560的加入反应器，于150℃反应5h，降温至120℃，按甲苯与反应物料总摩尔数比为2.6加入甲苯，抽滤；再次降温至70℃，按照四氢呋喃与反应物料总摩尔数比为3.0加入四氢呋喃，抽滤，放在真空干燥箱中烘干至恒重，即得到产物DOPO-g-KH560。
(2)DOPO-g-KH560改性木质纤维：将DOPO-g-KH560加入pH为5.0的乙醇水溶液(95％)中，制备成浓度为2wt.％的混合溶液，将杨木纤维置于混合溶液中于室温下浸润4h，取出杨木纤维用去离子水洗至中性，然后抽滤，于50℃的烘箱中烘干，即得阻燃改性的杨木纤维。
(3)阻燃改性杨木纤维复合酚醛泡沫的制备：将固化剂、表面活性剂、阻燃改性杨木纤维和发泡剂按照比例加入酚醛树脂中，并搅拌均匀，置于模具中于70℃发泡固化，即得阻燃改性杨木纤维复合酚醛泡沫。原料配方以重量份计，组成为：酚醛树脂100份；表面活性剂5份；固化剂25份；发泡剂5份；阻燃改性杨木纤维6份。材料性能见附表1。
实施例10
(1)硅烷偶联剂的阻燃改性：在氮气保护下，按摩尔比为1.3:1将DOPO和KH560的加入反应器，于150℃反应5h，降温至120℃，按甲苯与反应物料总摩尔数比为2.6加入甲苯，抽滤；再次降温至70℃，按照四氢呋喃与反应物料总摩尔数比为3.0加入四氢呋喃，抽滤，放在真空干燥箱中烘干至恒重，即得到产物DOPO-g-KH560。
(2)DOPO-g-KH560改性木质纤维：将DOPO-g-KH560加入pH为5.0的乙醇水溶液(95％)中，制备成浓度为3wt.％的混合溶液，将桉木纤维置于混合溶液中于室温下浸润4h，取出桉木纤维用去离子水洗至中性，然后抽滤，于60℃的烘箱中烘干，即得阻燃改性的桉木纤维。
(3)阻燃改性桉木纤维复合酚醛泡沫的制备：将固化剂、表面活性剂、阻燃改性桉木纤维和发泡剂按照比例加入酚醛树脂中，并搅拌均匀，置于模具中于70℃发泡固化，即得阻燃改性桉木纤维复合酚醛泡沫。原料配方以重量份计，组成为：酚醛树脂100份；表面活性剂5份；固化剂25份；发泡剂5份；阻燃改性桉木纤维6份。材料性能见附表1。
实施例11
(1)硅烷偶联剂的阻燃改性：在氮气保护下，按摩尔比为1.2:1将DOPO和KH570的加入反应器，于140℃反应5h，降温至115℃，按甲苯与反应物料总摩尔数比为2.6加入甲苯，抽滤；再次降温至70℃，按照四氢呋喃与反应物料总摩尔数比为3.0加入四氢呋喃，抽滤，放在真空干燥箱中烘干至恒重，即得到产物DOPO-g-KH570。
(2)DOPO-g-KH570改性木质纤维：将DOPO-g-KH570加入pH为4.5的乙醇水溶液(95％)中，制备成浓度为1wt.％的混合溶液，将杨木纤维置于混合溶液中于室温下浸润4h，取出杨木纤维用去离子水洗至中性，然后抽滤，于50℃的烘箱中烘干，即得阻燃改性的杨木纤维。
(3)阻燃改性杨木纤维复合酚醛泡沫的制备：将固化剂、表面活性剂、阻燃改性杨木纤维和发泡剂按照比例加入酚醛树脂中，并搅拌均匀，置于模具中于60℃发泡固化，即得阻燃改性杨木纤维复合酚醛泡沫。原料配方以重量份计，组成为：酚醛树脂100份；表面活性剂4份；固化剂20份；发泡剂4份；阻燃改性杨木纤维2份。材料性能见附表1。
实施例12
(1)硅烷偶联剂的阻燃改性：在氮气保护下，按摩尔比为1.4:1将DOPO和KH570的加入反应器，于145℃反应5.5h，降温至120℃，按甲苯与反应物料总摩尔数比为2.8加入甲苯，抽滤；再次降温至75℃，按照四氢呋喃与反应物料总摩尔数比为3.2加入四氢呋喃，抽滤，放在真空干燥箱中烘干至恒重，即得到产物DOPO-g-KH570。
(2)DOPO-g-KH570改性木质纤维：将DOPO-g-KH570加入pH为5.0的乙醇水溶液(95％)中，制备成浓度为2wt.％的混合溶液，将杨木纤维置于混合溶液中于室温下浸润4.5h，取出杨木纤维用去离子水洗至中性，然后抽滤，于55℃的烘箱中烘干，即得阻燃改性的杨木纤维。
(3)阻燃改性杨木纤维复合酚醛泡沫的制备：将固化剂、表面活性剂、阻燃改性杨木纤维和发泡剂按照比例加入酚醛树脂中，并搅拌均匀，置于模具中于65℃发泡固化，即得阻燃改性杨木纤维复合酚醛泡沫。原料配方以重量份计，组成为：酚醛树脂100份；表面活性剂6份；固化剂25份；发泡剂5份；阻燃改性杨木纤维7份。材料性能见附表1。
实施例13
(1)硅烷偶联剂的阻燃改性：在氮气保护下，按摩尔比为1.5:1将DOPO和KH570的加入反应器，于150℃反应6h，降温至125℃，按甲苯与反应物料总摩尔数比为3.0加入甲苯，抽滤；再次降温至80℃，按照四氢呋喃与反应物料总摩尔数比为3.5加入四氢呋喃，抽滤，放在真空干燥箱中烘干至恒重，即得到产物DOPO-g-KH570。
(2)DOPO-g-KH570改性木质纤维：将DOPO-g-KH570加入pH为5.5的乙醇水溶液(95％)中，制备成浓度为4wt.％的混合溶液，将杨木纤维置于混合溶液中于室温下浸润5h，取出杨木纤维用去离子水洗至中性，然后抽滤，于60℃的烘箱中烘干，即得阻燃改性的杨木纤维。
(3)阻燃改性杨木纤维复合酚醛泡沫的制备：将固化剂、表面活性剂、阻燃改性杨木纤维和发泡剂按照比例加入酚醛树脂中，并搅拌均匀，置于模具中于70℃发泡固化，即得阻燃改性杨木纤维复合酚醛泡沫。原料配方以重量份计，组成为：酚醛树脂100份；表面活性剂8份；固化剂30份；发泡剂7份；阻燃改性杨木纤维10份。材料性能见附表1。
实施例14
(1)硅烷偶联剂的阻燃改性：在氮气保护下，按摩尔比为1.3:1将DOPO和KH570的加入反应器，于140℃反应5h，降温至120℃，按甲苯与反应物料总摩尔数比为2.6加入甲苯，抽滤；再次降温至70℃，按照四氢呋喃与反应物料总摩尔数比为3.0加入四氢呋喃，抽滤，放在真空干燥箱中烘干至恒重，即得到产物DOPO-g-KH570。
(2)DOPO-g-KH570改性木质纤维：将DOPO-g-KH570加入pH为5.0的乙醇水溶液(95％)中，制备成浓度为2wt.％的混合溶液，将杨木纤维置于混合溶液中于室温下浸润4h，取出杨木纤维用去离子水洗至中性，然后抽滤，于60℃的烘箱中烘干，即得阻燃改性的杨木纤维。
(3)阻燃改性杨木纤维复合酚醛泡沫的制备：将固化剂、表面活性剂、阻燃改性杨木纤维和发泡剂按照比例加入酚醛树脂中，并搅拌均匀，置于模具中于70℃发泡固化，即得阻燃改性杨木纤维复合酚醛泡沫。原料配方以重量份计，组成为：酚醛树脂100份；表面活性剂5份；固化剂25份；发泡剂5份；阻燃改性杨木纤维6份。材料性能见附表1。
实施例15
(1)硅烷偶联剂的阻燃改性：在氮气保护下，按摩尔比为1.3:1将DOPO和KH570的加入反应器，于140℃反应5h，降温至120℃，按甲苯与反应物料总摩尔数比为2.6加入甲苯，抽滤；再次降温至70℃，按照四氢呋喃与反应物料总摩尔数比为3.0加入四氢呋喃，抽滤，放在真空干燥箱中烘干至恒重，即得到产物DOPO-g-KH570。
(2)DOPO-g-KH570改性木质纤维：将DOPO-g-KH570加入pH为5.0的乙醇水溶液(95％)中，制备成浓度为3wt.％的混合溶液，将桉木纤维置于混合溶液中于室温下浸润4h，取出桉木纤维用去离子水洗至中性，然后抽滤，于60℃的烘箱中烘干，即得阻燃改性的桉木纤维。
(3)阻燃改性桉木纤维复合酚醛泡沫的制备：将固化剂、表面活性剂、阻燃改性桉木纤维和发泡剂按照比例加入酚醛树脂中，并搅拌均匀，置于模具中于70℃发泡固化，即得阻燃改性桉木纤维复合酚醛泡沫。原料配方以重量份计，组成为：酚醛树脂100份；表面活性剂5份；固化剂25份；发泡剂5份；阻燃改性杨木纤维6份。材料性能见附表1。
附表1不同配方的木质纤维复合酚醛泡沫材料的性能
配方 弯曲强度/MPa 压缩强度/MPa 粉化率/％ 氧指数/％ 表观密度kg/m<sup>3</sup>
纯酚醛泡沫 0.10 0.06 21.0 32.0 53.4
实施例1 0.14 0.15 17.5 35.5 52.3
实施例2 0.19 0.13 12.6 37.2 54.2
实施例3 0.17 0.14 14.2 38.0 53.5
实施例4 0.22 0.12 9.80 39.4 53.4
实施例5 0.25 0.11 8.60 40.2 54.1
实施例6 0.12 0.14 16.5 34.0 54.2
实施例7 0.16 0.13 13.0 35.2 53.6
实施例8 0.15 0.12 14.5 36.8 54.5
实施例9 0.21 0.10 10.1 38.5 55.1
实施例10 0.19 0.11 9.20 40.5 54.8
实施例11 0.12 0.10 16.5 33.8 54.3
实施例12 0.16 0.13 13.7 34.5 55.2
实施例13 0.18 0.12 14.3 35.2 53.2
实施例14 0.20 0.11 9.50 36.4 54.6
实施例15 0.19 0.14 9.90 38.6 53.8
当DOPO与偶联剂的反应摩尔比为1.3，95wt.％乙醇水溶液的pH为5.0，DOPO-g-偶联剂的浓度为2～3wt.％，酚醛树脂100份；表面活性剂5份；固化剂25份；发泡剂5份；阻燃改性木质纤维6份，70℃发泡时制备的阻燃改性木质纤维及复合泡沫的性能较优，制备的阻燃改性木质纤维复合酚醛泡沫的材料表观密度达到50kg/m3～60kg/m3，氧指数较纯酚醛泡沫略有提升，粉化率显著降低，达到了轻质、阻燃的新型建材的要求，为高性能酚醛泡沫复合材料的开发和利用提供了新的途径，同时提高了木质纤维的利用附加值。

Claims (8)

1.一种阻燃改性木质纤维复合酚醛泡沫的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1）硅烷偶联剂的阻燃改性：在氮气保护下，按照摩尔比1.2～1.5将9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）和硅烷偶联剂加入反应容器中，于140～150℃反应5～6 h，降温至115~125℃，按甲苯与反应物料总摩尔数比为2.6~3.0加入甲苯，抽滤；再次降温至70~80℃，按照四氢呋喃与反应物料总摩尔数比为3.0~3.5加入四氢呋喃，抽滤，放在真空干燥箱中烘干至恒重，即得到产物DOPO-g-偶联剂；2）DOPO-g-偶联剂改性木质纤维：将DOPO-g-偶联剂加入pH为4.5～5.5的95wt.％乙醇水溶液中，制备成浓度为1~4wt.％的混合溶液，将木质纤维置于混合溶液中于室温下浸润4～5 h，取出木质纤维用去离子水将木质纤维素洗至中性，然后抽滤，于50～60℃的烘箱中烘干，即得DOPO-g-偶联剂改性木质纤维；3）阻燃改性木质纤维复合酚醛泡沫的制备：将固化剂、表面活性剂、DOPO-g-偶联剂改性木质纤维和发泡剂加入酚醛树脂中，并搅拌均匀，置于模具中于60~70℃发泡固化，即得阻燃改性木质纤维复合酚醛泡沫；原料配方以重量份计，组成为：酚醛树脂100份；表面活性剂4～8份；固化剂20～30份；发泡剂4～7份；DOPO-g-偶联剂改性木质纤维2～10份。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃改性木质纤维复合酚醛泡沫的制备方法，其特征在于所述的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）、γ-（2 ,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷 （KH560）、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃改性木质纤维复合酚醛泡沫的制备方法，其特征在于所述DOPO与偶联剂的反应摩尔比为1.3。
4.根据权利要求1所述的一种阻燃改性木质纤维复合酚醛泡沫的制备方法，其特征在于所述木质纤维为桉木纤维、杨木纤维中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种阻燃改性木质纤维复合酚醛泡沫的制备方法，其特征在于所述DOPO-g-偶联剂改性木质纤维中95wt.％乙醇水溶液的pH为5.0。
6.根据权利要求1所述的一种阻燃改性木质纤维复合酚醛泡沫的制备方法，其特征在于所述DOPO-g-偶联剂改性木质纤维的制备步骤中，混合溶液中DOPO-g-偶联剂的浓度为2～3wt.％。
7.根据权利要求1所述的一种阻燃改性木质纤维复合酚醛泡沫的制备方法，其特征在于所述固化剂为盐酸、磷酸、对甲苯磺酸以及水复配的混合酸，其中盐酸、磷酸、对甲苯磺酸和水的质量比为=8:6:3:3；表面活性剂为聚山梨酯-80、发泡剂为石油醚。
8.根据权利要求1所述的一种阻燃改性木质纤维复合酚醛泡沫的制备方法，其特征在于所述原料配方以重量份计：酚醛树脂100份；表面活性剂5份；固化剂25份；发泡剂5份；阻燃改性木质纤维6份。
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