CN107540810A - 一种竹粉泡沫塑料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种竹粉泡沫塑料的制备方法，本发明以固体废弃物竹粉为原料，以碳酸乙烯酯和苯酚混合液为液化剂、硫酸为催化剂对竹粉进行液化，再用碳酸钙中和硫酸，并形成气泡的凝结核心，然后用甲醛交联液化液，形成液化树脂，最后在液化树脂中加入碳酸钙颗粒、表面活性剂、发泡剂、异氰酸酯和固化剂进行反应得到竹粉泡沫树脂。本发明具有反应时间短、能耗低、强酸强碱类试剂用量小、交联度高、产品结构均一和强度高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种竹粉泡沫塑料的制备方法。
背景技术
竹子时森林资源的重要组成部分，我国地处世界竹子的分布中心，竹林面积居世界第一。随着竹子加工业的进一步兴起，各种竹材加工后的残料也逐步增加，因此，开发这种存储量巨大的可再生资源深加工意义重大。
泡沫塑料是以树脂为基础制成的内部含有无数微小泡孔的塑料制品，又称为微孔塑料或多孔塑料，由气体相、固体相和气固两相间的织态结构组成。根据填料和制备方法的不同，泡沫塑料具有轻质、隔热、隔音、绝缘等不同特点，在工业、农业、建筑、交通运输等领域得到广泛应用。而竹材的加工残料竹粉也作为填料一种用来加工泡沫塑料。
现有的竹粉泡沫塑料的制备方法，大多只是将竹粉作为填料进行简单的复合，制备处的竹粉泡沫塑料瑕疵较多，机械性能不够稳定；也有将竹粉进一步液化然后用于制备泡沫塑料的研究，但现有的方法存在制备时间长，液化温度高、能耗大，强酸强碱类试剂用量大等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种竹粉泡沫塑料的制备方法，具有制备时间短，能耗低，强酸强碱类试剂用量小，竹粉液化后与甲醛的交联度高，产品结构均一，强度高。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种竹粉泡沫塑料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按质量份数取液化剂105～135份、竹粉24～36份和硫酸6～12份，将竹粉和硫酸加入装有液化剂的反应器中，反应器90～120℃油浴下搅拌加热，搅拌速度为200～350r/min，加热20～70min后反应器水冷至20～30℃，最后得到竹粉液化液；
S2、按质量份数取100份S1中的竹粉液化液，在30～60℃水浴下搅拌加热，搅拌速度为30～150r/min，将碳酸钙粉体加入竹粉液化液中直至不产生气泡，再加入10～15份氢氧化钠，然后向竹粉液化液中逐滴加入交联剂反应10～15min，最后在70～90℃水浴温度下反应60～80min，反应结束后得到液化树脂；所述交联剂为甲醛和甘油的混合液，所述甲醛和甘油的质量比为1：1～0.2；加入碳酸钙粉体用于中和竹粉液化液中残余的硫酸，方便观察的进行，并且反应产物硫酸钙能成为气泡形成所需的核，有利于发泡剂发泡，使得泡的分布更加均匀；交联剂中甘油能减缓甲醛的交联速率，有利于较少甲醛自聚，增大聚合度，甘油还能调节液化液的粘度，使得液化液更加稳定；甲醛能与苯酚、竹粉液化液中竹粉液化后产生的酚类、纤维素发生反应，有利于强化产品的机械性能。
S3、按质量份数取100份S2中的液化树脂，在50～60℃水浴下搅拌加热，搅拌速度为1500～3000r/min，将5～15份碳酸钙颗粒、6～15份表面活性剂、9～16份发泡剂、50～65份异氰酸酯和15～20份固化剂依次加入液化树脂中得到泡沫塑料液，搅拌1～1.5min后将泡沫塑料液导入模具中，将模具在60～75℃下熟化20～30min，然后再在80～120℃下固化120～240min既得竹粉泡沫塑料；所述表面活性剂为吐温80和司盘80的混合液，吐温80和司盘80的质量比为1：0.1～0.15，吐温80与司盘80配合使得表面活性剂能调节的HLB值范围更大，性能更加稳定；所述碳酸钙颗粒作为填料。
所述液化剂为碳酸乙烯酯和苯酚混合液，所述碳酸乙烯酯与苯酚的质量比为1：0.1～0.6；本发明采用碳酸乙烯酯和苯酚的混合液作为液化剂，碳酸乙烯酯作为液化剂的液化速度快，反应温度低，能在短时间内完成液化，苯酚能降缓碳酸乙烯酯的液化速度，并提高液化率，方便控制反应的进行。
本发明与现有技术相比的有益效果：
(1)本发明采用碳酸乙烯酯和苯酚的混合液作为液化剂，液化速度快，过程可控度高，所需硫酸用量小，反应温度低，能耗少。
(2)本发明采用碳酸钙粉末中和S1中的竹粉液化液中的硫酸，便于观察中和程度，且反应生成硫酸钙，为后期气泡形成提供核，硫酸钙的均匀分布使得气泡形成量大，气泡分布更加均匀，产品结构更加均一，性能更稳定。
(3)本发明液化树脂制备过程中的PH值可控性好，反应可重复性强；甲醛与竹粉液化后的形成的纤维反应更加充分，有利于强化产品的机械强度。
附图说明
图1为本发明的滤芯制作工艺图。
具体实施方式
实施例1
一种竹粉泡沫塑料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按质量份数取液化剂110份、竹粉30份和硫酸8份，将竹粉和硫酸加入装有液化剂的反应器中，反应器105℃油浴下搅拌加热，搅拌速度为300r/min，加热25min后反应器水冷至25℃，最后得到竹粉液化液；所述液化剂为碳酸乙烯酯和苯酚混合液，所述碳酸乙烯酯与苯酚的质量比为1：0.25；
S2、按质量份数取100份S1中的竹粉液化液，在45℃水浴下搅拌加热，搅拌速度为60r/min，将碳酸钙粉体加入竹粉液化液中直至不产生气泡，再加入12份氢氧化钠，然后向竹粉液化液中逐滴加入交联剂反应13min，最后在80℃水浴温度下反应75min，反应结束后得到液化树脂；所述交联剂为甲醛和甘油的混合液，所述甲醛和甘油的质量比为1：0.5；
S3、按质量份数取100份S2中的液化树脂，在55℃水浴下搅拌加热，搅拌速度为2000r/min，将9份碳酸钙颗粒、8份表面活性剂、13份发泡剂、56份异氰酸酯和17份固化剂依次加入液化树脂中得到泡沫塑料液，搅拌1.2min后将泡沫塑料液导入模具中，将模具在66℃下熟化25min，然后再在85℃下固化160min既得竹粉泡沫塑料；所述表面活性剂为吐温80和司盘80的混合液，吐温80和司盘80的质量比为1：0.12。
实施例2
一种竹粉泡沫塑料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按质量份数取液化剂105份、竹粉24份和硫酸12份，将竹粉和硫酸加入装有液化剂的反应器中，反应器120℃油浴下搅拌加热，搅拌速度为350r/min，加热20min后反应器水冷至20℃，最后得到竹粉液化液；所述液化剂为碳酸乙烯酯和苯酚混合液，所述碳酸乙烯酯与苯酚的质量比为1：0.6；
S2、按质量份数取100份S1中的竹粉液化液，在60℃水浴下搅拌加热，搅拌速度为30r/min，将碳酸钙粉体加入竹粉液化液中直至不产生气泡，再加入10份氢氧化钠，然后向竹粉液化液中逐滴加入交联剂反应15min，最后在90℃水浴温度下反应80min，反应结束后得到液化树脂；所述交联剂为甲醛和甘油的混合液，所述甲醛和甘油的质量比为1：1；
S3、按质量份数取100份S2中的液化树脂，在50℃水浴下搅拌加热，搅拌速度为1500r/min，将5份碳酸钙颗粒、15份表面活性剂、9份发泡剂、50份异氰酸酯和20份固化剂依次加入液化树脂中得到泡沫塑料液，搅拌1min后将泡沫塑料液导入模具中，将模具在60℃下熟化20min，然后再在80℃下固化240min既得竹粉泡沫塑料；所述表面活性剂为吐温80和司盘80的混合液，吐温80和司盘80的质量比为1：0.1。
实施例3
一种竹粉泡沫塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按质量份数取液化剂135份、竹粉36份和硫酸6份，将竹粉和硫酸加入装有液化剂的反应器中，反应器90℃油浴下搅拌加热，搅拌速度为350r/min，加热70min后反应器水冷至30℃，最后得到竹粉液化液；所述液化剂为碳酸乙烯酯和苯酚混合液，所述碳酸乙烯酯与苯酚的质量比为1：0.1；
S2、按质量份数取100份S1中的竹粉液化液，在30℃水浴下搅拌加热，搅拌速度为30～150r/min，将碳酸钙粉体加入竹粉液化液中直至不产生气泡，再加入15份氢氧化钠，然后向竹粉液化液中逐滴加入交联剂反应10min，最后在70℃水浴温度下反应60min，反应结束后得到液化树脂；所述交联剂为甲醛和甘油的混合液，所述甲醛和甘油的质量比为1：0.2；
S3、按质量份数取100份S2中的液化树脂，在60℃水浴下搅拌加热，搅拌速度为3000r/min，将15份碳酸钙颗粒、6份表面活性剂、16份发泡剂、65份异氰酸酯和15份固化剂依次加入液化树脂中得到泡沫塑料液，搅拌1.5min后将泡沫塑料液导入模具中，将模具在75℃下熟化30min，然后再在120℃下固化120min既得竹粉泡沫塑料；所述表面活性剂为吐温80和司盘80的混合液，吐温80和司盘80的质量比为1：0.15。
Claims (2)
1.一种竹粉泡沫塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按质量份数取液化剂105～135份、竹粉24～36份和硫酸6～12份，将竹粉和硫酸加入装有液化剂的反应器中，反应器90～120℃油浴下搅拌加热，搅拌速度为200～350r/min，加热20～70min后反应器水冷至20～30℃，最后得到竹粉液化液；
S2、按质量份数取100份S1中的竹粉液化液，在30～60℃水浴下搅拌加热，搅拌速度为30～150r/min，将碳酸钙粉体加入竹粉液化液中直至不产生气泡，再加入10～15份氢氧化钠，然后向竹粉液化液中逐滴加入交联剂反应10～15min，最后在70～90℃水浴温度下反应60～80min，反应结束后得到液化树脂；所述交联剂为甲醛和甘油的混合液，所述甲醛和甘油的质量比为1：1～0.2；
S3、按质量份数取100份S2中的液化树脂，在50～60℃水浴下搅拌加热，搅拌速度为1500～3000r/min，将5～15份碳酸钙颗粒、6～15份表面活性剂、9～16份发泡剂、50～65份异氰酸酯和15～20份固化剂依次加入液化树脂中得到泡沫塑料液，搅拌1～1.5min后将泡沫塑料液导入模具中，将模具在60～75℃下熟化20～30min，然后再在80～120℃下固化120～240min既得竹粉泡沫塑料；所述表面活性剂为吐温80和司盘80的混合液，吐温80和司盘80的质量比为1：0.1～0.15。
2.根据权利要求1所述的一种竹粉泡沫塑料的制备方法，其特征在于，所述S1中的液化剂为碳酸乙烯酯和苯酚混合液，所述碳酸乙烯酯与苯酚的质量比为1：0.1～0.6。
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