一种聚丙烯酸接枝碱木质素/酚醛软质材料制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种吸水的蜂窝材料的制造方法，尤其涉及一种聚丙烯酸接枝碱木质素/酚醛软质材料制备方法。
【背景技术】
[0002]室内及温室花卉大多栽植在盆内。由于花盆体积有限，植株生长期又长，一方面要求培养土有足够的营养物质，还要求其空隙适当，有一定的保水功能和通气性，因此需要人工配土，这种土被称为培养土。花卉种类繁多，生长习性各异，培养土应根据花卉生长习性和材料的性质调配。粘土含矿物质元素和有机质较多，保水保肥能力强且肥效长久。但是花土的配制注意事项甚多，对于很多上班族来说费事费力。为了改良土壤的性能，很多研究者研制了方便、轻质的替代品，目前广泛使用的是酚醛树脂花泥等，但是该花泥脆性大，失水后干燥粉化，难以循环利用。
[0003]美国、德国、法国、日本、中国等国家的学者对吸水剂的品种、制备方法、性能、应用等方面已开展了大量研究工作，其中聚丙烯酸类聚合物占据主导地位(约占世界级高吸水树脂总量的50%以上)。但高吸水性树脂具有价格昂贵、难生物降解、机械性能差和耐盐性差的缺点，难以在农业吸水和肥料缓释领域得到广泛应用。
[0004]20世纪80年代，研究者发现将高吸水树脂与其他材料复合可以有效地改善其耐盐性、凝胶强度、热稳定性和吸水性等性能。生物质材料共混/交联共聚物均可降低材料生产成本并赋予其生物可降解性，但共聚物通过交联共价键和氢键还可有效限制复合材料网络体系形变，因此共聚物的机械性能和控释性能优于共混材料。此后淀粉、纤维素、木质素、无机粘土和壳聚糖等天然可降解高分子被用于制备经济型农用吸水材料。自上世纪90年代，Kok等把疏水性的硫酸盐木质素作为填料引入水凝胶微球体实现涕灭威的缓释后，20世纪美国、法国、印度、日本、中国、几内亚等国家的学者对木质素吸水凝胶材料进行了广泛的研究。
[0005]酚醛泡沫是由酚醛树脂通过发泡而得到的一种发泡材料。与早期占市场主导地位的聚苯乙烯材料、聚氯乙烯材料、聚氨酯材料等材料相比，在阻燃方面它具有特殊的优良性能。其重量轻，刚性大，尺寸稳定性好，耐化学腐蚀，耐热性好，难燃，自熄，低烟雾，耐火焰穿透，遇火无洒落物，价格低廉，是电器、仪表、建筑、石油化工等行业较为理想的绝缘隔热保温材料，因而受到人们的广泛重视。酚醛材料已成为塑料材料中发展最快的品种之一。消费量不断增长，应用范围不断扩大，国内外研究和开发都相当活跃。酚醛材料最大的特点是脆性大，因此提高它的韧性是应用该材料的关键技术。随着能源危机的出现，苯酚受到了资源、产量和价格方面的限制。科研工作者在广泛寻找合适的苯酚替代品及其衍生物。
[0006]碱木质素是来源于造纸制浆过程产生的副产物，价格低廉、可再生、无毒、来源丰富；由于木质素经活化后，具有苯酚的性质，因此可将无毒的碱木质素用来替代有毒、昂贵的苯酚。近年来，木质素代替苯酚的应用技术主要集中在木质素改性胶黏剂、木质素的热塑性材料、地膜材料和发泡材料等领域。
【发明内容】
[0007]本发明提供了一种聚丙烯酸接枝碱木质素/酚醛软质材料制备方法，本发明以线性酚醛树脂及助剂的混合液浸入聚丙烯酸接枝碱木质素的凝胶网络，随后引发酚醛树脂发泡过程，目的是制备凝胶网络与酚醛开孔网络互穿的聚丙烯酸接枝碱木质素/酚醛软质材料。该材料为软质开孔材料、同时具有的保水性能。根据上述特点，本发明在具体实施例中引入其作为保水花泥的应用。
[0008]本发明的技术方案是用加入表面活性剂、增韧剂和发泡剂的酚醛树脂胶黏剂浸渍聚丙烯酸接枝碱木质素冷却后，恒温烘干发泡制备聚丙烯酸-g_碱木质素/酚醛(PAA-g-AL/PF)软质材料。本发明的优点在于聚丙烯酸接枝碱木质素的凝胶网络赋予聚丙烯酸接枝碱木质素/酚醛软质材料保肥、保湿性能；而酚醛树脂开孔网络赋予聚丙烯酸接枝碱木质素/酚醛软质材料排涝、透气的功能。以聚丙烯酸接枝碱木质素网克服酚醛树脂脆性大的缺点制备软质材料，因此该材料具有作为保水花泥或土壤的替代品应用于花卉和特殊经济作物的种植领域的潜在用途。
[0009]上述木质素采用工业木质素、麦草木质素、秸杆木质素和木质素磺酸盐的一种或者两种及以上混合物。
[0010]上述聚丙烯酸采用丙烯酸单体聚合或者分子量为2000?5000Da聚丙烯酸。
[0011]上述酚醛树脂胶黏剂采用苯酚、甲酚、二甲酚、间苯二酚的一种或者两种及以上混合物与甲醛或糠醛缩聚反应制备的低分子量可溶树脂。
[0012]上述表面活性剂采用吐温、司盘的一种或者两种及以上混合物。
[0013]上述增韧剂采用羧基丁腈橡胶、液体丁腈橡胶、聚乙烯醇缩丁醛、聚醚砜、聚苯醚酮、聚乙烯吡咯烷酮的一种或者两种及以上混合物。
[0014]上述发泡剂采用正戊烷、正己烷、正庚烷、石油醚(石脑油)、三氯氟甲烷、二氯二氟甲烷、二氯四氟乙烷、碳酸氢钠、碳酸氢铵的一种或者两种及以上混合。
【附图说明】
[0015]图1聚丙烯酸接枝碱木质素/酚醛软质材料照片
【具体实施方式】
[0016]实例I
[0017]将1.5质量份的吐温_80、4质量份的K-17聚乙烯吡咯烷酮、I质量份2，4_ 二异氰酸酯、3质量份的正戊烷和3质量份的环戊烷与50质量份酚醛树脂混合后浸渍10质量份的聚丙烯酸接枝碱木质素6h，然后加入盐酸，迅速搅拌均匀，放入62°C左右的模具中，加热至材料稳定为止，制得聚丙烯酸接枝碱木质素/酚醛软质材料A。干燥A材料的密度是
0.479g/cm3，材料吸水倍率为27倍，室温下水分缓释天数为16天。
[0018]实例2
[0019]将0.5质量份的吐温-80、、5质量份的K-17聚乙烯吡咯烷酮、I质量份2，4- 二异氰酸酯、8质量份的正戊烷与50质量份酚醛树脂混合后浸渍3.5质量份的聚丙烯酸接枝碱木质素6h，然后加入盐酸，迅速搅拌均匀，放入60°C左右的模具中，加热至材料稳定为止，制得聚丙烯酸接枝碱木质素/酚醛软质材料B。干燥B材料的密度是0.479g/cm3，材料吸水倍率为27倍，室温下水分缓释天数为16天。
[0020]实例3
[0021]将1.5质量份的吐温_80、4质量份的K-17聚乙烯吡咯烷酮、I质量份2，4- 二异氰酸酯、3质量份的正戊烷与50质量份酚醛树脂混合后浸渍10质量份的聚丙烯酸接枝碱木质素6h，然后加入盐酸迅速搅拌均匀，放入62°C左右的模具中，加热至材料稳定为止，制得聚丙烯酸接枝碱木质素/酚醛软质材料C。干燥C材料的密度是0.396g/cm3，材料吸水倍率为39.9倍，室温下水分缓释天数为21天。
[0022]实例4
[0023]将3质量份的吐温_80、8质量份的K-17聚乙烯吡咯烷酮、10质量份的丙三醇、8质量份的正戊烷与100质量份酚醛混合后浸渍7质量份的聚丙烯酸接枝碱木质素6h，然后加入盐酸迅速搅拌均匀，放入60°C左右的模具中，加热至材料稳定为止，制得聚丙烯酸接枝碱木质素/酚醛软质材料D。干燥D材料的密度是0.409g/cm3，材料吸水倍率为16.3倍，室温下水分缓释天数为10天。
[0024]实例5
[0025]将3质量份的吐温_80、4质量份的K-17聚乙烯吡咯烷酮、5质量份的丙三醇、8质量份的正戊烷与50质量份酚醛混合后浸渍10质量份的聚丙烯酸接枝碱木质素6h，然后依次加入然后加入盐酸迅速搅拌均匀，放入60°C左右的模具中，加热至材料稳定为止，制得聚丙烯酸接枝碱木质素/酚醛软质材料E。干燥E材料的密度是0.6013g/cm3，材料吸水倍率为19.29倍，室温下水分缓释天数为15天。
[0026]实例6
[0027]将3质量份的吐温-80、4质量份的K-17聚乙烯吡咯烷酮、8质量份的正戊烷与100质量份酚醛树脂混合后浸渍6质量份的聚丙烯酸接枝碱木质素6h，然后加入盐酸迅速搅拌均匀，放入60°C左右的模具中，加热至材料稳定为止，制得聚丙烯酸接枝碱木质素/酚醛软质材料F。干燥F材料的密度是0.3865g/cm3，材料吸水倍率为14.18倍，室温下水分缓释天数为8天。
[0028]实例7
[0029]将3质量份的吐温_80、4质量份的K-17聚乙烯吡咯烷酮、10质量份丙三醇、8质量份的正戊烷与100质量份酚醛树脂混合后浸渍5质量份的聚丙烯酸接枝碱木质素6h，然后加入盐酸迅速搅拌均匀，放入60°C左右的模具中，加热至材料稳定为止，制得聚丙烯酸接枝碱木质素/酚醛软质材料G。干燥G材料的密度是0.1044g/cm3，材料吸水倍率为16.85倍，室温下水分缓释天数为14天。
【主权项】
1.一种聚丙烯酸接枝碱木质素/酚醛软质材料制备方法，其特征在于:该软质材料是用加入表面活性剂、增韧剂和发泡剂的酚醛树脂混合物浸渍聚丙烯酸接枝碱木质素冷，恒温发泡制备聚丙烯酸-g-碱木质素/酚醛(PAA-g-AL/PF)软质材料。2.根据权利要求1所述的上述木质素采用工业木质素、麦草木质素、秸杆木质素和木质素磺酸盐的一种或者两种及以上混合物。3.根据权利要求1所述的上述聚丙烯酸采用丙烯酸单体聚合或者分子量为2000?5000Da聚丙烯酸。4.根据权利要求1所述的上述酚醛树脂采用苯酚、甲酚、二甲酚、间苯二酚的一种或者两种及以上混合物与甲醛或糠醛缩聚反应制备的低分子量可溶树脂。5.根据权利要求1所述的上述表面活性剂采用吐温、司盘的一种或者两种及以上混合物。6.根据权利要求1所述的上述增韧剂采用羧基丁腈橡胶、液体丁腈橡胶、聚乙烯醇缩丁醛、聚醚砜、聚苯醚酮、聚乙烯吡咯烷酮的一种或者两种及以上混合物。7.根据权利要求1所述的上述发泡剂采用正戊烷、正己烷、正庚烷、石油醚(石脑油)、三氯氟甲烷、二氯二氟甲烷、二氯四氟乙烷、碳酸氢钠、碳酸氢铵的一种或者两种及以上混入口 ο8.根据权利要求1所述的聚丙烯酸接枝碱木质素/酚醛软质材料具有保肥、保水排水、透气等功能。
【专利摘要】本发明公开了聚丙烯酸接枝碱木质素/酚醛软质材料制备方法，涉及一种吸水蜂窝状材料的制造方法。本发明以线性酚醛树脂及助剂的混合液浸入聚丙烯酸接枝碱木质素的凝胶网络，随后引发酚醛树脂发泡过程，目的是制备凝胶网络与酚醛开孔网络互穿的聚丙烯酸接枝碱木质素/酚醛软质材料。本发明的优点在于聚丙烯酸接枝碱木质素的凝胶网络赋予聚丙烯酸接枝碱木质素/酚醛软质材料保肥、保湿性能；而酚醛树脂开孔网络赋予聚丙烯酸接枝碱木质素/酚醛软质材料排涝、透气的功能，因此该材料可作为保水花泥或土壤的替代品应用于花卉和特殊经济作物的种植领域。
【IPC分类】C08L51/00, A01G31/00, C08J9/14, C08L61/06, C08L39/06
【公开号】CN105001592
【申请号】CN201410592507
【发明人】马艳丽, 杨伟, 方桂珍, 路进程, 龚程程, 曹伟华, 李追, 毕严文
【申请人】东北林业大学, 马艳丽, 杨伟
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2014年10月29日