天然生物质材料改性酚醛泡沫的研究进展

酚醛泡沫(PF泡沫)是研究最早、应用最广泛的热固性硬质泡沫材料之一,具有热稳定性、阻燃性、低发烟量和抗老化等多种优异特性,在航空航天、交通运输和建筑保温领域获得广泛应用。然而由石油基衍生物制备得到的传统酚醛泡沫具有脆性较大、不可再生等问题,导致其环境效益差的短板较为突出。采用化学或物理的手段,向酚醛泡沫中引入来源广泛、产量丰富、绿色可再生的天然生物质材料是改善其脆性和减少不可再生材料用量的有效途径。简要概述了酚醛泡沫的改性机制,研究了生物质材料改性酚醛泡沫的最新进展,最后展望了生物质改性酚醛泡沫的潜在发展方向。

生物质基泡沫材料的研究进展

本文综述了生物质基泡沫材料的研究进展,详述了生物质基泡沫材料的主要原料及种类(纤维素、木质素、淀粉和壳聚糖)、制备方法和性能(热学、力学和环境稳定性)的改善方法,以及其在建筑绝缘材料、包装材料和其他潜在领域的应用现状,并对其未来研发方向进行了展望。

新型木质素基阻燃剂在聚氨酯泡沫中的应用

木质素作为自然界中第二大可再生的天然大分子材料,可以降解,对环境友好。木质素在阻燃体系中可作为优良的成碳剂成为阻燃剂的结构组分。将异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)上面的环氧键,木质素与氨基三甲叉磷酸(ATMP)键连起来,然后,利用苯甲酸与ATMP上的羟基反应,最终制备出含有氮和磷两种元素的木质素基阻燃剂LTAB。通过红外光谱(FTIR)与核磁共振分析(NMR)对LTAB的化学结构进行表征,并通过热重分析(TGA)对LTAB的热稳定性进行分析。将合成的LTAB加入聚氨酯(PU)泡沫反应体系中,共发泡得到阻燃聚氨酯泡沫(PUF),并研究不同含量的LTAB对阻燃聚氨酯泡沫热稳定性、极限氧指数、力学性能与压缩永久变形率等影响规律。当LTAB含量为25%时,PUF的氧指数为28%,达到了难燃程度。而其压缩永久变形率从3.88%降低至2.87%,说明阻燃PUF具有优异的形态稳定性。对燃烧后炭渣的形貌进行研究,探索了LTAB在阻燃PU泡沫中的阻燃机理。实验结果表明,LTAB可成为一种PUF的有效阻燃剂。

生物质泡沫炭研究进展

泡沫炭是一种三维多孔泡沫状轻质炭材料,因其密度低、强度高、良好的导电导热性能及优异的化学稳定性等引起人们的广泛关注。生物质被用于制备泡沫材料最广泛的原材料,有着价格便宜、种类丰富、对环境污染小及易于得到且可再生等优点。介绍了以生物质为原料制备的各种生物质泡沫炭及其应用,并结合当前生物质泡沫炭的研究现状,对今后的方向作出展望。

添加剂对废旧冰箱聚氨酯泡沫燃烧特性的影响研究

以废旧冰箱聚氨酯泡沫(PUF)为原料,选取玉米秸秆(CS)、木屑(WS)、煤粉(PC)作为添加剂制备成型燃料,采用热重分析仪和氧弹量热仪研究3种添加剂对PUF成型燃料燃烧性能及热值的影响,并采用Coats-Redfern积分法研究其动力学行为。结果表明:3种添加剂会使固定碳燃烧阶段最大失重速率峰值温度向低温区移动,会降低PUF成型燃料的残渣剩余量与活化能、提高热值。此外,添加质量分数为8%的WS的PUF成型燃料残渣量低、综合燃烧特性指标高、燃烧充分、活化能较低,PUF成型燃料的燃烧效率最佳。

生物质缓冲包装制品成形工艺优化及其性能研究

生物质类缓冲包装制品相关性能研究是目前国内外生物质类产品研究的热点。采用正交试验方法研究生物质缓冲包装材料上模温度、下模温度、干燥时间和保压时间等成形工艺条件对材料拉伸强度的影响,结果表明:各因素对材料拉伸强度影响的主次顺序:上模温度>干燥时间>下模温度>保压时间,材料最佳成形工艺条件为上模温度235℃、下模温度230℃、干燥时间45 s和保压时间50 s,其拉伸强度达1.98 MPa;研究上模温度、干燥时间对材料的缓冲性能的影响,随着上模温度和干燥时间的增加,材料的缓冲系数呈现先降低后又增大的趋势,在上模温度为235℃、干燥时间为50 s时,材料的缓冲系数最小,缓冲性能最好;与发泡聚苯乙烯(EPS)和发泡聚乙烯(EPE)等包装材料力学性能和缓冲性能的比较表明生物质缓冲包装材料完全可以替代EPS和EPE等缓冲包装材料。

生物质全降解材料微观组织结构与性能关系研究

以采用植物纤维(稻草纤维)、淀粉为主料,通过发泡成型工艺制成的生物质全降解材料为研究对象,研究了该材料在成型过程中气泡孔的生长机理,并采用扫描电子显微镜微区化学分析技术对4种植物纤维、淀粉、发泡剂不同含量的生物质全降解材料微观组织结构进行实验研究。结果表明生物质全降解材料中的植物纤维的连接形式是相互交叉的立体网状结构;发泡剂含量为1.0%时,生物质全降解材料形成的气泡孔为封闭结构且分布比较均匀,这种均匀的结构保证了材料良好的抗冲击性、反弹性和隔热保温性。

生物质酚醛泡沫塑料的研究进展

生物质酚醛泡沫塑料发展迅速,正受到国内外的广泛关注。综述了生物质在酚醛泡沫中的最新研究进展,重点介绍了腰果壳油、单宁和木质素在酚醛泡沫中的应用及其泡沫的性能。指出生物质的引入引起树脂黏度增加,并对生物质酚醛泡沫塑料的应用前景做了展望。

以生物质为原料制备聚氨酯泡沫塑料的研究进展

主要介绍了目前国内外利用淀粉、松香、植物油、纤维素、木质素等生物质原料用于合成聚氨酯泡沫塑料的研究进展。以生物质替代石化原料,可以改善聚氨酯泡沫塑料生物降解性等性能,可降低产品生产成本,提高市场竞争力。

生物质改性酚醛泡沫的研究进展

近年来酚醛泡沫塑料发展迅速,遇到的问题也越来越多。综述了各种生物质材料在酚醛泡沫中的最新研究进展。重点介绍了腰果酚、单宁、木质素、纤维素和生物油等生物质材料在酚醛泡沫塑料中的应用。并对生物质改性酚醛泡沫塑料的应用前景做了展望。

木质素酚醛树脂基泡沫炭的制备及其油水分离性能（英文）

采用绿色处理过程从草本植物中提取14 wt%木质素,以该木质素取代25%苯酚制备酚醛树脂,并以木质素酚醛树脂为碳源、聚氨酯泡沫为模板制备泡沫炭,并研究其油水分离性能。结果表明,所得泡沫炭具有开放大孔、低密度、疏水亲油的性能,并对有机溶剂和油品展现出良好的吸附性能,其饱和吸附量可达其自身重量的12~41倍。泡沫炭吸附有机溶剂后可通过直接燃烧进行脱附,循环使用10次后,泡沫炭对植物油仍可保留83%的饱和吸附量。

生物质蛋白类发泡剂的研究进展

介绍了生物质蛋白类发泡剂的种类、特点和发泡原理,详细分析了动物蛋白类发泡剂、植物蛋白类发泡剂以及复合发泡剂国内外研究现状,重点综述了表面活性剂、生物质材料等对蛋白类发泡剂改性的方法,最后展望生物质蛋白类发泡剂的发展趋势。

生物质基聚氨酯泡沫的制备及吸油性能

将稻壳、液化剂和催化剂制备生物质液化多元醇,并以此生物质液化多元醇、辛酸亚锡、三乙烯二胺、有机硅匀泡剂、去离子水和多亚甲基多苯基异氰酸酯(PAPI)等为原料成功制备了生物质基聚氨酯泡沫(BPUF)。研究了PAPI用量对BPUF的密度、拉伸强度、吸油性能的影响。结果表明:随着PAPI用量的提高,BPUF的密度减小,拉伸强度提高,BPUF的吸油倍率增加,对于3种不同的油品:苯、甲苯和柴油,柴油最大吸油量最低,苯最大吸油量最高,达到18g/g。

生物质全降解制品四步式发泡成型机理研究

生物质全降解类制品相关研究是目前国内外学者研究的热点。针对生物质全降解制品成型机理缺乏研究的问题,提出了生物质全降解材料的四步式发泡成型机理,研究了发泡过程中原料溶解阶段、气泡成核阶段、气泡增长阶段和固化定型阶段等4阶段相变机制。在原料溶解阶段,分析了原料混合相变机理及植物纤维存在形式;在气泡成核阶段,探讨了生物质全降解材料的均相成核机理及影响成核质量的因素;在气泡增长阶段,分析了气泡增长过程的受力情况,探讨了气泡发生膨胀、并泡、塌陷和破裂等状况的机理;在固化定型阶段,探讨了开始固化时机和固化速度等因素对生物质全降解材料固化定型的影响。

基于SEM和EDS的生物质缓冲包装制品微观组织结构研究

采用SEM和EDS技术研究了生物质缓冲包装制品的微观组织结构。实验结果表明:采用模压发泡工艺的生物质缓冲包装制品内部形成了泡孔结构,其形状不仅与成分配伍有关,而且和成型工艺也有密切关系,当稻草纤维含量为10%且成型温度为225℃时,制品回弹性能达到最高值89%;植物纤维在制品内部形成具有良好性能的网状立体结构,该结构与制品中植物纤维、淀粉的含量无关;制品表面的白色颗粒团、横条状、黑色区域等3种典型形态,主要成分分别为填料、植物纤维和淀粉。

生物质含量对生物基聚氨酯硬泡性能的影响

用合成植物油多元醇制成聚氨酯泡沫材料。通过热重(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)和压缩测试等方法研究了不同生物质含量对聚氨酯泡沫的热性能、玻璃化转变温度、泡孔结构及机械性能的影响。结果表明,生物质含量的增加能够提高压缩力,出现屈服现象,并且泡孔孔径减小。随着生物质含量的增加,热分解的第二阶段起始温度升高,最大分解温度降低,最大分解速率降低,第三阶段的最大分解温度降低,最大分解速率升高,且失重率上升。玻璃化转变温度与红外谱图异氰脲酸酯峰强度一致。

生物质材料酚醇液化制备可发性树脂的研究

采用苯酚和聚乙二醇-400为液化剂、盐酸为催化剂组成的酚醇液化体系,对竹材、棉秆、麦秆和玉米秆等材料进行液化制备可发性树脂。通过对材料化学成分、树脂和热稳定性等进行测试,评判酚醇液化体系的适用性。结果表明:采用酚醇液化体系对4种生物质材料进行液化均可制备可发性树脂,树脂密度、pH值和固含量差别较小,树脂游离酚和游离醛质量分数分别低于1.50%和0.35%,但树脂的黏度受生物质材料的抽提影响较大。树脂羟甲基质量分数为(11±1)%,羟值(KOH)为(365±15)mg/g,具有较好的活性。树脂热稳定性能良好,残炭率达到48%左右。

单宁-糠醇-乙二醛共缩聚树脂泡沫的制备

将乙二醛替代甲醛与单宁和糠醇在酸性条件下交联,以吐温-80作为乳化剂制备了一款与酚醛树脂泡沫性能相近的生物质单宁-糠醇-乙二醛热固性(TFG)泡沫,并阐述了TFG泡沫的制备工艺;通过对其密度、抗压强度、吸水率、导热率和热重分析的测试表征了其物理性能,采用扫描电子显微镜观测泡沫的内部孔隙结构。试验结果表明:TFG泡沫的内部孔径和形态分布均匀,具有更多的无裂纹和塌陷的致密泡孔;TFG泡沫的表观密度为82.78 kg/m^(3),达到了轻质泡沫的要求;热重分析和导热测试表明,TFG泡沫具有较好的耐热性和良好的隔热性;此外,傅里叶红外光谱分析表明,单宁、糠醇、乙二醛之间发生了交联反应,使TFG泡沫具有复杂的化学网络结构,有助于提高机械性能和降低粉化程度;力学性能测试可知,TFG泡沫的抗压强度为0.3 MPa,力学性能优于酚醛树脂泡沫。综上可知,TFG泡沫的各项性能均好于市面上存在的酚醛树脂泡沫,且属于生物质“无毒”泡沫,有利于工业化生产和实际推广应用。

环境友好生物质泡沫包装材料现状

包装材料不仅涉及到安全与环境保护问题,也涉及原料的资源化开发利用问题。因此,环境友好生物质包装是现代包装发展的必然趋势。目前,新的生物质包装材料与产品品种成果不断地被报道,新的功能不断出现。本文对近年来淀粉、木质素、纤维素、蛋白质等生物质基的复合发泡材料在包装领域的开发与应用进行总结评估。

生物质秸秆的改性及其发泡材料的应用研究进展

近年来合成类发泡材料得到广泛的应用,由于其不可降解和易燃性导致了一系列环境问题的发生,基于植物纤维的发泡材料具有生物降解性,可回收性和丰富性,有潜力替代传统的塑料类似物。生物质发泡材料的开发和应用可提高资源的利用率,进一步缓解资源短缺的压力,同时也满足了市场的需求,具有重大的经济意义和社会意义。本文综述了生物质资源的不同改性方法对生物质发泡材料性能的影响,重点介绍了生物质纤维素和木质素不同的改性方法及其发泡材料的应用,并对生物质发泡材料的应用前景做了展望。