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摘要

摘要

木质素改性酚醛树脂制备及发泡研究

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0.2mol/L时，

在170℃的反应温度下消解15min，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0.2mol/L时，在250℃的反应温度下进行1.5h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0.2mol/L，盐浓度为0.015mol/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

I

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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2.92MPa，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。

关键词：

木质素，水热法，酚醛树脂，酚醛泡沫

II

Abstract

Abstract

Preparationandfoamingoflignin-modifiedphenolicresin

Thepreparationofphenolicresinisnotcomplicatedandtherequiredcostisnot

high.Ithasgreatpotentialinindustrialproduction.However,phenolicresincausesthe

pollutiontotheenvironmentandtherequiredmaterialssuchasphenolarenot

renewable,sosomemethodsab