论文总字数：24076字

摘 要

酚醛泡沫是一种良好的保温材料，以其难燃、自熄、低烟、保温等优秀性能，应用于建筑材料中，但又因为脆性大、易粉化、经济效益过低等问题无法继续扩展自身的应用。本文在酚醛树脂的制备过程中引入木质素，同时在得到的木质素酚醛树脂基础上，再进行木质素酚醛泡沫的发泡，以此在保持酚醛泡沫优良性能的同时，增加了泡沫的韧性，解决了酚醛泡沫脆性大的问题。本文主要考察了木质素酚化改性过程中，不同的酚化条件对木质素反应活性的影响，确定了木质素酚化反应的最佳工艺条件为酚化温度90 ℃，酚化时间1 h，氢氧化钠用量6 %，木质素替代量15 %，水：木质素 苯酚=2:1。同时还考察了不同发泡条件对木质素酚醛泡沫发泡过程的影响，并通过对制备得到木质素酚醛泡沫性能的测定确定了最优的发泡条件为表面活性剂3 %，发泡剂8 %，固化剂12 %，发泡温度70 ℃。

关键词：酚醛泡沫 木质素 酚化改性 发泡

Study on Lignin Phenolic Foam Insulation Material

Abstract

Phenolic foam is a kind of good insulation material. It is used in construction materials because of its excellent performances such as flame retardancy, self-extinguishing, low smoke and heat preservation, but it cannot be continued due to problems such as large brittleness, easy powdering, and low economic efficiency. Expand your own application. In this paper, lignin is introduced during the preparation of phenolic resin. At the same time, the lignin phenolic foam is foamed on the basis of the obtained lignin phenolic resin, so as to maintain the excellent performance of the phenolic foam and increase the toughness of the foam. Solve the problem of large brittleness of phenolic foam. In this paper, we investigated the effect of different phenolization conditions on the reactivity of lignin in the process of phenolic modification of lignin, and determined that the optimum conditions for the phenolization of lignin are phenolization temperature of 90 °C and phenolization time of 1 h. , Sodium hydroxide 6%, lignin replacement 15%, water: lignin phenol = 2:1. At the same time, the influence of different foaming conditions on the foaming process of lignin phenolic foam was also investigated. The optimum foaming conditions determined by the determination of the properties of the lignin phenolic foam prepared were: surfactant 3%, foaming agent 8 %, curing agent 12%, foaming temperature 70 °C.

Keywords: Phenolic Foam;Llignin;Phenolization Modification;Foaming

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2木质素简介 1

1.3木质素酚醛泡沫简介 2

1.3.1酚醛泡沫简介 2

1.3.2木质素酚醛泡沫简介 3

1.4国内外研究现状 3

1.5研究目的意义和内容 4

1.5.1研究目的意义 4

1.5.2研究内容 4

第二章 木质素酚化和木质素酚醛树脂的制备研究 5

2.1前言 5

2.2实验原料试剂和仪器设备 5

2.2.1主要实验原料和试剂 5

2.2.2主要实验仪器和设备 6

2.3实验部分 7

2.3.1酚化时间 8

2.3.2酚化温度 9

2.3.3氢氧化钠用量 10

2.3.4木质素替代量 11

2.3.5水的用量 12

2.3.6木质素酚醛树脂的合成 13

2.4结果与讨论 14

第三章 木质素酚醛泡沫的制备及性能研究 15

3.1前言 15

3.2实验原料试剂和仪器设备 16

3.2.1实验原料试剂 16

3.3泡沫性能表征 17

3.3.1泡沫密度测定 17

3.3.2泡沫压缩强度测定 17

3.3.3泡沫导热系数测定 17

3.3.4泡沫闭孔率测定 18

3.3.5泡沫拉伸性能测定 18

3.3.7泡沫吸水率测定 19

3.3.8泡沫水蒸气透过率测定 20

3.3.9泡沫尺寸稳定性测定 20

3.4实验部分 21

3.4.1木质素酚醛树脂的准备 21

3.4.2酸固化剂的制备 21

3.4.3木质素酚醛泡沫的制备 21

3.4.4泡沫各项性能研究 22

3.5结果与讨论 26

第四章 结论与展望 27

4.1结论 27

4.2展望 28

参考文献 29

致谢 31

第一章 绪论

1.1研究背景

目前，在市场上主要使用的有机泡沫材料有三种：聚氨酯泡沫、聚苯乙烯泡沫和聚氯乙烯泡沫。它们之所以会被广泛应用，主要是因为它们较低的密度和较低的导热性^[1]，但与此同时，这些泡沫存在着一个巨大的问题：它们会在燃烧过程中产生大量的毒性烟雾气体和放出大量的热量。这导致了一旦建筑物发生火灾，火势会难以控制，以及因为有毒烟雾的存在，导致救援工作难以进行，严重危害人身安全。所以，近些年来，具有更低导热性和更好的抗燃烧性能的酚醛泡沫开始引起学者的关注，并对其进行了一系列的研究^[2]。酚醛泡沫不仅具有良好的耐热性，还可以耐化学腐蚀，难燃，自熄，燃烧时烟雾少，不会产生有毒性的气体^[3]，而且孔径结构比较均匀，可以作为比较优秀的保温材料进行使用。当酚醛泡沫燃烧时，它的表面会形成一层石墨泡沫层，引起自熄，不会产生滴落物，起到了比较可观的阻燃效果。但是，酚醛泡沫也存在缺点，脆性大，易粉化，用手按压就会掉落碎屑，因此，需要对酚醛树脂进行改性^[4]，做到有效地增加酚醛泡沫的韧性，解决酚醛泡沫脆性大，易掉渣的问题。

1.2木质素简介

在自然界中，木质素的含量非常丰富，仅次于排名第一位的纤维素，是一种天然可再生资源^[5]。但是与纤维素相比，木质素的化学结构显得尤为复杂，并不是像纤维素那样以一种单一的形式来进行结合，所以直到现在也很难去定义木质素具体的结构组成以及合成过程。但是经过大量的研究工作，成功得到了木质素中主要的几种组成结构^[6]。木质素的主要来源是香豆醇、松柏醇和芥子醇，这三种醇单体通过一系列的生物合成，得到的一种三维空间交联结构的高分子化合物，苯丙烷基是这种高分子化合物的主要组成单元，其中主要包含三种基本结构，分别为紫丁香基结构、对羟苯基结构和愈创木基结构^[7]。同时，这三种基本结构单元之间的连接方式也已经得到的证实^[8]，是通过多种类型的醚键和碳碳键连接形成的。

图1-1 木质素基本结构

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