CN104163904A - 一种单宁基生物质泡沫材料及制备方法 - Google Patents
一种单宁基生物质泡沫材料及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104163904A CN104163904A CN201410078245.6A CN201410078245A CN104163904A CN 104163904 A CN104163904 A CN 104163904A CN 201410078245 A CN201410078245 A CN 201410078245A CN 104163904 A CN104163904 A CN 104163904A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tannin
- foaming
- furfuryl alcohol
- foam material
- preparation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000001648 tannin Substances 0.000 title claims 9
- 235000018553 tannin Nutrition 0.000 title claims 9
- 229920001864 tannin Polymers 0.000 title claims 9
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 title claims 4
- 239000006261 foam material Substances 0.000 title claims 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims 3
- XPFVYQJUAUNWIW-UHFFFAOYSA-N furfuryl alcohol Chemical compound OCC1=CC=CO1 XPFVYQJUAUNWIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 12
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 10
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 3
- 238000005187 foaming Methods 0.000 claims 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N Pentane Chemical compound CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims 1
- JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N toluene-4-sulfonic acid Chemical compound CC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
Landscapes
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Abstract
本发明涉及一种单宁基生物质泡沫材料及制备方法，属于材料科学与加工利用领域。该泡沫材料以单宁、甲醛水溶液（交联剂）、糠醇、水为主要原料，在发泡剂（乙醚、戊烷、己烷或氟利昂系列）和催化剂（对甲苯磺酸、磷酸或盐酸水溶液）的作用下发泡而成。该泡沫材料的主要特征是发泡过程属于自发泡，无需外部热源，生物质原料占到总原料的95%以上。本发明的单宁基生物质泡沫材料具有较好的隔热保温性能（极低的热传导率）和较高的耐火等级（较高的氧指数），可用于建筑物领域的隔热保温层材料和防火材料，也可作鲜花保湿的花泥材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种单宁基生物质泡沫材料及制备方法，属于材料科学与加工利用领域。
背景技术
聚氨酯泡沫（PU），聚苯乙烯泡沫（EPS）和酚醛树脂泡沫（PF）材料是建筑领域重要的保温隔热材料和包装领域重要的缓冲材料。聚氨酯泡沫虽然隔热性好，但价格高，易燃和燃烧后释放剧毒气体限制了自身的应用；聚苯乙烯板材（EPS）强度高，价格适中，但也极其易燃；酚醛树脂泡沫（PF）具有保温性好，阻燃性高，火烧情况下，不熔融、无滴落物产生，烟密度小，对化学性质稳定，价格低廉等优势而被广泛用作建筑及汽车工业的保温、隔音及阻燃材料。然而，上述泡沫的原材料都来源于石化衍生物，我国是一个人均石化资源相对比较缺乏的国家，加上石化产品价格不断攀升的今天，墙体保温材料亟待升级换代。因此，有效利用生物质资源逐步替代石化产品就成为必然。
目前，大量的国外文献报道了通过利用单宁与苯酚结构的相似性来制备单宁基生物质泡沫材料，系统分析了单宁基生物质泡沫的各项性能指标，得出了单宁基泡沫材料兼具了聚氨酯泡沫和酚醛树脂泡沫的优点，而且原材料来自于生物质。整个单宁基生物质泡沫的合成过程中，生物质原料占到总原料的95%以上。
经文献检索，在国内尚未涉及此领域的研究。未见与本发明相同的公开报道。
参考文献。
[1]. Pizzi A. Tannin-based neutral and alkaline phenolic-type foams. J. Appl. Pol. Sci. 1979，6(23)1901-1905。
[2]. N.E. Meikleham, A. Pizzi, Acid and alkali- catalyzed tannin-based rigid foams. J. Appl. Pol. Sci. 1994 (53) 1547–1556。
[3]. G. Tondi, W. Zhao, A. Pizzi, G. Du, V. Fierro, A. Celzard, Tannin-based rigid foams: A survey of chemical and physical properties. Biores. Technol. 2009 (100) 5162–5169。
[4]. Zhao, W., A. Pizzi, V. Fierro, G. Du, and A. Celzard. “Effect of Composition and Processing Parameters on the Characteristics of Tannin-based Rigid Foams. Part I: Cell Structure.” Materials Chemistry and Physics 2010，122, no. (1): 175–182。
[5]. G. Tondi, V. Fierro, A. Pizzi, A. Celzard, Tannin-based carbon foams. Carbon，2009 (47):1480-1492。
[6]. G. Tondi, A. Pizzi, E. Masson , A. Celzar。 Analysis of gases emitted during carbonization degradation of polyflavonoid tannin/furanic rigid foams。 Polymer Degradation and Stability，2008，(93) 1539–1543。
[7]. Tondi, G., Pizzi, A., Olives, R., Natural tannin-based rigid foams as insulation material in wood construction. Madera. 2008。
[8]. G. Tondi, A. Pizzi. Tannin-based rigid foams: Characterization and modification. Industrial crops and products 2009, (29):356-363。
发明内容
本发明的目的在于寻找一种生物质基的泡沫材料，用于替代以石化原料为主原料的泡沫材料，该生物质泡沫材料兼具其它泡沫材料的所有优点，保温隔热性好、阻燃、且原料来源于生物质。
本发明在现有技术的基础上改进而成。本方法所用的设备为常规发泡设备，而且不需要外部热源。
本发明的单宁基生物质泡沫材料，由单宁、糠醇、甲醛、水、发泡剂在酸的催化作用下发生聚合反应，从而形成稳定的硬质泡沫，其中：生物质材料占到95%以上，外观为黑色的硬质泡沫。
本发明的单宁基生物质泡沫材料，其制备方法如下：
a. 制备初期，在发泡器皿中加入定量的糠醇，甲醛水溶液（37%），水和发泡剂（乙醚、戊烷、己烷或氟利昂系列），在机械作用力下搅拌10s—30s，直至充分混均匀，得到均一的混合溶液；
b. 往均一的混合溶液里加入一定量的单宁，在机械作用力下充分搅拌，直至得到均匀的单宁树脂溶液；
c. 往均匀的单宁树脂溶液里加入一定量的催化剂（65%的对甲苯磺酸水溶液，35%的磷酸或盐酸水溶液），充分混匀10s，静置混好的溶液；
d. 混好静置的溶液在催化剂的作用下，pH值维持酸性环境，在15s—2min时间之内，体系温度开始逐步上升并伴随着单宁、甲醛和糠醇逐步聚合，当温度上升至40℃时，发泡剂开始沸腾，发泡剂沸腾的同时，单宁、甲醛和糠醇的聚合反应同时发生，随之得到一个规则的、黑色的硬质泡沫。
本发明所制备的单宁基生物质泡沫材料，性能优异，主要用于建筑领域的隔热保温层材料和防火材料，也可作鲜花保湿的花泥材料。
具体实施方式：
实施例1：
该泡沫材料主要有单宁、糠醇、甲醛、乙醚、水和对甲苯磺酸水溶液缩聚而成，其中：
a. 制备初期，在发泡器皿中加入5.2g糠醇，3.7g甲醛水溶液（37%），3g水和1～2g乙醚，在机械作用力下搅拌10s—30s，直至充分混均匀，得到均一的混合溶液；
b. 往均一的混合溶液里加入15g单宁，在机械作用力下充分搅拌成均匀的单宁树脂溶液；
c. 往均匀的单宁树脂溶液里加入6g催化剂（对甲苯磺酸，65%的水溶液），在10s之内充分混匀，并静置混好的溶液；
d. 混好静置的溶液在催化剂的作用下，pH值维持酸性环境，在15s—2mins时间之内，体系温度开始逐步上升并伴随着单宁、甲醛和糠醇逐步聚合，当温度上升至40℃时，发泡剂乙醚开始沸腾，乙醚沸腾的同时，单宁、甲醛和糠醇的聚合反应同时发生，随之得到一个规则的、黑色的硬质泡沫。
实施例2：
该泡沫材料主要有单宁、糠醇、甲醛、戊烷、水和对甲苯磺酸缩聚而成，其中：
a. 制备初期，在发泡器皿中加入6～15g糠醇，7.4g甲醛水溶液（37%），6g水和1.5～5g戊烷，在机械作用力下搅拌20s，直至充分混均匀，得到均一的混合溶液；
b. 往均一的混合溶液里加入30g单宁，在机械作用力下充分搅拌成均匀的单宁树脂溶液；
c. 往均匀的单宁树脂溶液里加入11g催化剂（对甲苯磺酸，65%的水溶液），在20s之内充分混匀，并静置混好的溶液；
d. 混好静置的溶液在催化剂的作用下，pH值维持酸性环境，在15s—2mins时间之内，体系温度开始逐步上升并伴随着单宁、甲醛和糠醇逐步聚合，当温度上升至40℃时，发泡剂戊烷开始沸腾，戊烷沸腾的同时，单宁、甲醛和糠醇的聚合反应同时发生，随之得到一个规则的、黑色的硬质泡沫。
实施例3：
该泡沫材料主要有单宁、糠醇、甲醛、乙醚、水和盐酸水溶液而成，其中：
a. 制备初期，在发泡器皿中加入10.5g糠醇，7.4g甲醛水溶液（37%），6g水和1～10g乙醚，在机械作用力下搅拌10s—30s，直至充分混均匀，得到均一的混合溶液；
b. 往均一的混合溶液里加入30g单宁，在机械作用力下充分搅拌成均匀的单宁树脂溶液；
c. 往均匀的单宁树脂溶液里加入5～12g催化剂（35%的盐酸水溶液），在10s～30s之内充分混匀，并静置混好的溶液；
d. 混好静置的溶液在催化剂的作用下，pH值维持酸性环境，在15s—2mins时间之内，体系温度开始逐步上升并伴随着单宁、甲醛和糠醇逐步聚合，当温度上升至40℃时，发泡剂乙醚开始沸腾，乙醚沸腾的同时，单宁、甲醛和糠醇的聚合反应同时发生，随之得到一个规则的、黑色的硬质泡沫。
Claims (2)
1.一种单宁基生物质泡沫材料，由单宁、甲醛水溶液、糠醇、水、发泡剂在催化剂作用下共聚而成，其特征在于该泡沫材料的发泡过程属于自发泡，无需外部热源，生物质原料占到总原料的95%以上，外观为黑色，具有较好的绝缘性（极低的热传导率），耐火温度等级较高（较高的氧指数）。
2.权利要求1所述单宁基生物质泡沫材料的制备方法，其特征在于制备方法如下：
a. 制备初期，在发泡器皿中加入定量的糠醇，甲醛水溶液（37%），水和发泡剂（乙醚、戊烷、己烷或氟利昂系列），在机械作用力下搅拌10s—30s，直至充分混均匀，得到均一的混合溶液；
b. 往均一的混合溶液里加入一定量的单宁，在机械作用力下充分搅拌，直至得到均匀的单宁树脂溶液；
c. 往均匀的单宁树脂溶液里加入一定量的催化剂（65%的对甲苯磺酸水溶液，35%的磷酸或盐酸水溶液），充分混匀10s，静置混好的溶液；
d. 混好静置的的溶液在催化剂作用下，pH值维持酸性环境，在15s—2min时间之内，体系温度开始逐步上升，并伴随着单宁、甲醛和糠醇逐步聚合，当温度上升至40℃时，发泡剂乙醚开始沸腾，乙醚沸腾的同时，单宁、甲醛和糠醇的聚合反应同时发生，随之得到规则的、具有特定性能的黑色硬质泡沫。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410078245.6A CN104163904A (zh) | 2014-03-05 | 2014-03-05 | 一种单宁基生物质泡沫材料及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410078245.6A CN104163904A (zh) | 2014-03-05 | 2014-03-05 | 一种单宁基生物质泡沫材料及制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104163904A true CN104163904A (zh) | 2014-11-26 |
Family
ID=51907899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410078245.6A Pending CN104163904A (zh) | 2014-03-05 | 2014-03-05 | 一种单宁基生物质泡沫材料及制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104163904A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106632939A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-10 | 佛山市中国地质大学研究院 | 一种薯莨单宁吸附泡沫材料及其制备方法 |
| CN109109251A (zh) * | 2018-09-15 | 2019-01-01 | 福建农林大学 | 一种以单宁泡沫为芯材的真空绝热板及其制备方法 |
| CN110479219A (zh) * | 2019-07-16 | 2019-11-22 | 四川师范大学 | 一种多孔微球泡沫吸附材料及其制备方法 |
| CN113462004A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-10-01 | 西南林业大学 | 一种热固性淀粉/糠醇泡沫材料及其制备方法 |
| CN114173543A (zh) * | 2021-04-06 | 2022-03-11 | 西南林业大学 | 一种具有电磁屏蔽功能的栲胶泡沫材料及其制备方法 |
-
2014
- 2014-03-05 CN CN201410078245.6A patent/CN104163904A/zh active Pending
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| G. TONDI ET AL.: "Tannin-based rigid foams: A survey of chemical and physical properties", 《BIORESOURCE TECHNOLOGY》 * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106632939A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-10 | 佛山市中国地质大学研究院 | 一种薯莨单宁吸附泡沫材料及其制备方法 |
| CN109109251A (zh) * | 2018-09-15 | 2019-01-01 | 福建农林大学 | 一种以单宁泡沫为芯材的真空绝热板及其制备方法 |
| CN110479219A (zh) * | 2019-07-16 | 2019-11-22 | 四川师范大学 | 一种多孔微球泡沫吸附材料及其制备方法 |
| CN110479219B (zh) * | 2019-07-16 | 2022-05-27 | 四川师范大学 | 一种多孔微球泡沫吸附材料及其制备方法 |
| CN114173543A (zh) * | 2021-04-06 | 2022-03-11 | 西南林业大学 | 一种具有电磁屏蔽功能的栲胶泡沫材料及其制备方法 |
| CN113462004A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-10-01 | 西南林业大学 | 一种热固性淀粉/糠醇泡沫材料及其制备方法 |
| CN113462004B (zh) * | 2021-06-30 | 2022-07-08 | 西南林业大学 | 一种热固性淀粉/糠醇泡沫材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104163904A (zh) | 一种单宁基生物质泡沫材料及制备方法 | |
| JP5878252B2 (ja) | フェノール樹脂発泡体及びその製造方法 | |
| CN105330818B (zh) | 一种阻燃聚氨酯硬质泡沫材料及其制备方法 | |
| JP5885855B2 (ja) | フェノール樹脂をベースとする発泡材料 | |
| JP6005739B2 (ja) | タンニン系発泡材を製造するための組成物、それから得られうる発泡材、およびその製造方法 | |
| CN102659992A (zh) | 一种基于酚化木质素改性可发性酚醛树脂、泡沫塑料及其制备方法 | |
| CN102911334A (zh) | B1级高阻燃低发烟硬质聚氨酯泡沫 | |
| Liu et al. | Resorcinol in high solid phenol− formaldehyde resins for foams production | |
| Bo et al. | Enhancement of flame‐retardant and mechanical performance of phenolic foam with the incorporation of cardanol‐based siloxane | |
| CN102746612A (zh) | 一种无卤阻燃、增韧酚醛泡沫塑料的制备方法 | |
| CN103254565B (zh) | 一种增韧改性酚醛泡沫的制备方法 | |
| CN101525465A (zh) | 增韧酚醛泡沫的制备方法 | |
| CN102617883B (zh) | 一种采用竹材液化产物树脂制备发泡材料的方法 | |
| CN108102348A (zh) | 一种基于可膨胀石墨的含磷阻燃硬质聚氨酯泡沫及其制备方法 | |
| CN103102641A (zh) | 一种改性酚醛保温泡沫材料的制备方法 | |
| CN103146015B (zh) | 一种低酸性酚醛泡沫体及其制备方法 | |
| CN102250445A (zh) | 一种酚醛泡沫塑料制备方法 | |
| CN103087345B (zh) | 一种酚醛泡沫的制备方法 | |
| CN104974320B (zh) | 氧化腰果酚改性酚醛树脂及其制备方法和应用 | |
| CN107974037A (zh) | 分级木质素在制备酚醛泡沫保温材料中的应用 | |
| CN104403263B (zh) | 一种增韧加强型酚醛泡沫板 | |
| CN108912291B (zh) | 一种增韧阻燃的酚醛树脂、酚醛泡沫材料及其制备方法 | |
| CN103756001B (zh) | 高阻燃性高韧性无机接枝改性酚醛树脂泡沫的生产方法 | |
| CN109705390A (zh) | 一种无卤环状焦磷酸酯在制备阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料中的应用 | |
| JPH07278339A (ja) | 主に独立気泡のフェノール樹脂フォームの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20141126 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |