CN117603493A - 一种新型单宁树脂发泡材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型单宁树脂发泡材料及制备方法，包括以下步骤：在发泡模具中加入单宁、糠醇和水，搅拌均匀后加入稳定剂、交联剂和发泡剂，继续搅拌均匀后加入催化剂，高速搅拌10s‑20s后室温静置发泡1h‑2h，使其充分发泡和预固化，将发泡样品置于烘箱中干燥，得到性能优异的单宁树脂发泡材料；本发明提出了一种新型的发泡材料及发泡方法，不再直接使用低沸点发泡剂乙醚和环戊烷，及催化剂对甲苯磺酸等原料，减少了对环境造成的影响，而是探索性利用碳酸氢钠作为发泡剂、一种具有多官能度的含磷生物质来源的植酸作为催化剂进行发泡，与传统的常规单宁树脂发泡方法相比，本发明方法制备的多孔材料性能优异，尤其是阻燃特性得到大幅度提升。
Description
技术领域
本发明属于发泡材料制备技术领域，具体涉及一种新型单宁树脂发泡材料及制备方法。
背景技术
单宁是具有类黄酮单元的多酚类结构，与酚类化合物有类似的物理和化学特性，因此，单宁可用于替代苯酚从而应用在树脂胶黏剂和发泡材料领域。单宁树脂发泡材料主要利用单宁和糠醇在强酸条件下发生共缩聚和自缩聚反应形成不溶不溶高聚物，同时加入发泡剂或通过其他方式产生气体后随之形成泡沫材料。
利用单宁-糠醇树脂制备的发泡材料具有优异的阻燃、保温特性，密度可调，综合性能优异，在建筑物保温、阻燃，包装材料防震、防撞，冰柜保温、隔热等领域应用潜力巨大。
但前期研究获得的发泡技术都不可避免的使用了对甲苯磺酸来进行催化交联，对甲苯磺酸酸性太强，后期酸的流失会对应用环境和直接接触的其他材料造成影响，如果能使用其他的酸来代替对甲苯磺酸，实现泡沫材料的制备，意义深远。另外，发泡剂的选择也至关重要，原来用的发泡剂多为乙醚和环戊烷，这些发泡剂的使用也会对环境造成一定的影响，所以，选择新的发泡剂同样具有重要的意义。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种新型单宁树脂发泡材料及制备方法。
本发明所采用的技术方案为：包括以下步骤：
在发泡模具中加入单宁、糠醇和水，搅拌均匀后加入稳定剂、交联剂和发泡剂，继续搅拌均匀后加入催化剂，高速搅拌10s-20s后室温静置发泡1h-2h，使其充分发泡和预固化，将发泡样品置于烘箱中干燥，得到性能优异的单宁树脂发泡材料。
作为本发明的优选，所述单宁、所述糠醇、所述水的质量比为10:5-10:1～2。
作为本发明的优选，所述稳定剂为吐温-80，加入量为所述单宁质量的2％～8％。
作为本发明的优选，所述交联剂为甲醛、乙二醛和戊二醛中的一种或多种，添加量为所述单宁质量的5％～15％。
作为本发明的优选，所述发泡剂为碳酸氢钠，其添加量为所述单宁质量的3％～10％。
作为本发明的优选，所述催化剂为植酸，添加量为所述单宁质量的20％～45％，使用前将其调配成浓度为70％的植酸水溶液。
作为本发明的优选，所述发泡和预固化的时间为1h～2h。
作为本发明的优选，所述烘箱的温度为80℃～100℃。
本发明的有益效果为：
本发明提出了一种新型的发泡材料及发泡方法，不再直接使用低沸点发泡剂乙醚和环戊烷，及催化剂对甲苯磺酸等原料，减少了对环境造成的影响，而是探索性利用碳酸氢钠作为发泡剂、一种具有多官能度的含磷生物质来源的植酸作为催化剂进行发泡，与传统的常规单宁树脂发泡方法相比，本发明方法制备的多孔材料性能优异，优势明显，尤其是阻燃特性得到大幅度提升，发泡工艺操作简单，降低了成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。
图1为实施例1制备的泡沫材料成品切面图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图和实施案例可以使本领域技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。以下实施例中的％在没有特别说明的情况下，均指的是固体质量百分比。
实施例1
将60g单宁、30g糠醇和5g水加入到发泡容器中，充分搅拌均匀；再加入3g吐温-80、15g甲醛和1.5g碳酸氢钠；再加入30g浓度为70％的植酸水溶液，高速搅拌至发泡。待其发泡完毕和预固化后放置温度为90℃烘箱中充分干燥。
实施例2
将60g单宁、30g糠醇和5g水加入到发泡容器中，充分搅拌均匀；再加入3g吐温-80、15g甲醛和3g碳酸氢钠；再加入30g浓度为70％的植酸水溶液，高速搅拌至发泡。待其发泡完毕和预固化后放置温度为90℃烘箱中充分干燥。
实施例3
将60g单宁和30g糠醇加入到发泡容器中，充分搅拌均匀；再加入1.5g吐温-80、15g甲醛和3g碳酸氢钠；再加入30g浓度为70％的植酸水溶液，高速搅拌至发泡。待其发泡完毕和预固化后放置温度为100℃烘箱中充分干燥。
对比例1
将60g单宁、30g糠醇和5g水加入到发泡容器中，充分搅拌均匀；再加入3g吐温-80和15g浓度为37％的甲醛水溶液；搅拌后再加入30g浓度为70％的植酸水溶液，高速搅拌至较长一段时间。
对比例2
将60g单宁、30g糠醇和5g水加入到发泡容器中，充分搅拌均匀；加入15g浓度为37％的甲醛水溶液和1.5g碳酸氢纳；搅拌后再加入30g浓度为70％的植酸水溶液，高速搅拌至发泡。待其发泡完毕和预固化后放置温度为90℃烘箱中充分干燥。
对比例3
将60g单宁、30g糠醇和5g水加入到发泡容器中，充分搅拌均匀；加入3g吐温-80和15g浓度为37％的甲醛水溶液及1.5g碳酸氢纳；搅拌后再加入30g浓度为65％的对甲苯磺酸水溶液，高速搅拌至发泡。待其发泡完毕和预固化后放置温度为90℃烘箱中充分干燥。
对比例4
将60g单宁、30g糠醇和5g水加入到发泡容器中，充分搅拌均匀；加入15g浓度为37％的甲醛水溶液和1.5g碳酸氢纳；搅拌后再加入30g浓度为65％的对甲苯磺酸水溶液，高速搅拌至发泡。待其发泡完毕和预固化后放置温度为90℃烘箱中充分干燥。
对实施例1-3和对比例1-4所制备的发泡材料进行性能检测，极限氧指数测试参照国家标准GB/T 2406.2-2009进行，结果表1所示：
表1：实施例和对比例发泡材料主要性能
从表1中的实施例1-3可得出，该发明方法可以获得性能优异的多孔材料，并且密度可根据配方进行调整，并且极限氧指数高达70％以上，显著高于传统PTSA作为催化剂的单宁树脂发泡材料。但不同的是，对比例1-4并没有获得理想的发泡效果，尤其是对比例1-2发泡不成功，对比例3-4泡孔过大，易开裂，所以该发明的优势在于发泡效果好，泡沫材料性能优异，且使用了植酸作为催化剂，使用碳酸氢钠作为发泡剂，这也正是本发明的优势所在。
实施例和对比例发泡材料主要性能以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种新型单宁树脂发泡材料及制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在发泡模具中加入单宁、糠醇和水，搅拌均匀后加入稳定剂、交联剂和发泡剂，继续搅拌均匀后加入催化剂，高速搅拌10s-20s后室温静置发泡1h-2h，使其充分发泡和预固化，将发泡样品置于烘箱中干燥，得到性能优异的单宁树脂发泡材料。
2.根据权利要求1所述的一种新型单宁树脂发泡材料及制备方法，其特征在于：所述单宁、所述糠醇、所述水的质量比为10:5～10:1～2。
3.根据权利要求1所述的一种新型单宁树脂发泡材料及制备方法，其特征在于：所述稳定剂为吐温-80，加入量为所述单宁质量的2％～8％。
4.根据权利要求1所述的一种新型单宁树脂发泡材料及制备方法，其特征在于：所述交联剂为甲醛、乙二醛和戊二醛中的一种或多种，添加量为所述单宁质量的5％～15％。
5.根据权利要求1所述的一种新型单宁树脂发泡材料及制备方法，其特征在于：所述发泡剂为碳酸氢钠，其添加量为所述单宁质量的3％～10％。
6.根据权利要求1所述的一种新型单宁树脂发泡材料及制备方法，其特征在于：所述催化剂为植酸，添加量为所述单宁质量的20％～45％，使用前将其调配成浓度为70％的植酸水溶液。
7.根据权利要求1所述的一种新型单宁树脂发泡材料及制备方法，其特征在于：所述发泡和预固化的时间为1h～2h。
8.根据权利要求1所述的一种新型单宁树脂发泡材料及制备方法，其特征在于：所述烘箱的温度为80℃～100℃。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法制备的新型单宁树脂发泡材料。
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