【摘 要】
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酚醛树脂的制备过程并不复杂,所需成本不高,在工业生产方面拥有很大的潜力。但是酚醛树脂对环境有一定的污染且需要的材料如苯酚等不可再生,因此可以通过一些改性方法来合成满足不同需求的材料。木质素在性质方面与苯酚有一定的相似性,易得可再生,因此可以替代一部分苯酚用来合成树脂。改性后的酚醛树脂具有稳定性好以及能耐受腐蚀等多种优点。通过木质素替代苯酚来对树脂进行改性,进而发泡得到泡沫材料,可以改善环境,也能降
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酚醛树脂的制备过程并不复杂,所需成本不高,在工业生产方面拥有很大的潜力。但是酚醛树脂对环境有一定的污染且需要的材料如苯酚等不可再生,因此可以通过一些改性方法来合成满足不同需求的材料。木质素在性质方面与苯酚有一定的相似性,易得可再生,因此可以替代一部分苯酚用来合成树脂。改性后的酚醛树脂具有稳定性好以及能耐受腐蚀等多种优点。通过木质素替代苯酚来对树脂进行改性,进而发泡得到泡沫材料,可以改善环境,也能降低成本。本论文通过采用微波辅助法和水热法对木质素进行降解,进而用木质素替代部分苯酚来合成树脂,再将树脂进行发泡,探究发泡条件,最终得到力学性能和阻燃性能等优异的泡沫材料。本次研究选用碳酸氢钠来做发泡剂,与传统有机发泡剂正戊烷等相比更加安全清洁。研究结果如下:1.采用两种不同的方式(微波辅助和水热法),以氢氧化钠为催化剂,对木质素进行降解。探讨了木质素替代率及反应条件对木质素的影响。结果说明,两种方法均可促进酚羟基含量的提高。在微波条件下,当碱浓度为0.2 mol/L时,在170℃的反应温度下消解15 min,木质素酚含量达到23.16%(均为质量分数)。在水热条件下,当碱浓度为0.2 mol/L时,在250℃的反应温度下进行1.5 h的反应时长后会得到最高的酚羟基含量23.64%。2.在水热法的基础上,优选助剂硫代硫酸钠与氢氧化钠协同催化,探究助剂浓度和反应条件对木质素降解效果的影响。探究发现,助剂具有优异的协同降解酚化性能,在碱浓度为0.2 mol/L,盐浓度为0.015 mol/L的条件下,降解产物酚羟基含量达到25.96%。与微波消解的方法相比,水热法成本低,进样量大,更适合工业生产。3.以部分取代苯酚的木质素作为原料,系统考察了不同原料对所合成酚醛树脂的胶合强度等性能的影响。结果表明,使用协同催化制备的木质素来部分取代苯酚所合成的酚醛树脂的胶合强度最高达到2.92 MPa,其特征固化温度(ΔT)降低了10℃,低温下可以发生聚合和交联。4.探究酚醛树脂发泡过程中各种条件对发泡产生的影响。当固化剂添加量为树脂质量的20%,碳酸氢钠用量为树脂质量的1.5%,活性剂加入量为树脂质量的6%,硅藻土添加量为树脂质量的10%时,在110℃下进行固化发泡,此时得到的泡沫样品效果最好。5.对酚醛泡沫样品进行力学等性能的表征。所有泡沫样品均满足国标中对抗压强度的要求。在阻燃性能方面,所有泡沫样品的氧指数均大于32%,均属于难燃材料。
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