一种木材浸渍用环氧改性酚醛树脂及其制备工艺的制作方法

本发明涉及酚醛树脂和环氧树脂树脂，大领域属于胶黏剂与涂料，具体为一种木材浸渍用环氧改性酚醛树脂及其制备工艺。

背景技术：

1、速生树种虽然具有生长周期短的优势，但是其所提供的速生木材易开裂、密度低、材质软，这些缺陷严重限制了它们在某些领域的应用，如家具制造、室内装饰等。因此，目前迫切需要研发一种新型材料，针对速生木材进行改性增强，替代高质量木材，以更好地利用人工林资源。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种木材浸渍用环氧改性酚醛树脂及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种木材浸渍用环氧改性酚醛树脂，具有以下技术特征：按重量份数计，所述木材浸渍用环氧改性酚醛树脂由50-90份低分子量酚醛树脂胶液、5-40份改性环氧树脂胶液、3-5份聚醚多元醇和5-25份助剂组成。

3、进一步的，所述低分子量酚醛树脂胶液的制备方法为：

4、a1. 氮气氛围下，将苯酚与总量60%的甲醛饱和水溶液混合，分批加入氢氧化钠，混合反应后，加入剩余甲醛水溶液，继续升温至78-85℃，反应2-4h后，冷却至60-65℃，加入尿素，反应5-15min后，停止加热，冷却至20-40℃后，出料，得到低分子量酚醛树脂；

5、a2. 将去离子水与低分子量酚醛树脂混合，高速搅拌混合5-15min后，得到低分子量酚醛树脂胶液。

6、进一步的，步骤a1中，按摩尔份数计，所述苯酚、甲醛、氢氧化钠、尿素的摩尔比为10：（21-27）：（0.5-1.5）：（2.5-3.5）。

7、进一步的，步骤a1中，将苯酚与总量60%的甲醛饱和水溶液混合后，将混合溶液升温至35-42℃，加入第一批氢氧化钠，混合均匀后，继续升温至58-60℃后，停止加热，对反应体系不断搅拌，控制内部反应温度不超过85℃，当反应体系温度下降到78-80℃后，加入第二批次氢氧化钠，继续搅拌反应，当反应体系温度再次下降至75-80℃后，加入第三批次氢氧化钠；

8、其中，所述第一批次氢氧化钠、第二批次氢氧化钠、第三批次氢氧化钠的质量比为1:1:1。

9、进一步的，所述改性环氧树脂胶液的制备方法为：

10、b1. 向环氧氯丙烷中加入双酚a，混合均匀后，加入2/3的氢氧化钠，升温至80-90℃，反应1-3h后，加入剩余氢氧化钠，继续升温至105-110℃，继续反应4-6h后，降温至85-90℃，真空脱水，得到改性环氧树脂；

11、b2. 将改性环氧树脂与去离子水混合，搅拌均匀后，得到固含量为60-75%的改性环氧树脂胶液。

12、进一步的，步骤b1中，按重量份数计，所述环氧氯丙烷、双酚a、氢氧化钠的摩尔比为（2-2.6）：1：（0.25-0.35）。

13、进一步的，所述改性环氧树脂胶液的制备方法为：

14、b1. 将n,n,n',n'-四(对氨基苯基)对苯二胺分散至dmf中，升温至40-60℃，搅拌混合1-2h后，加入1,3-二异丙基碳二亚胺，继续混合10-15min后，氮气氛围保护，将向其中加入2(三苯基亚磷基)丁二酸酐，升温至115-135℃，搅拌反应4-6h后，旋蒸去除多余溶剂后，将所得产物使用少量去离子水洗涤，真空蒸发60-80℃干燥12-24h后，得到氮磷改性化合物；

15、b2. 氮气氛围保护，将氮磷改性化合物再次分散至纯净的dmf中，搅拌分散均匀后，向其中加入三苯基膦，继续混合10-15min，加入3-叔丁基二甲硅氧基戊二酸酐，升温至120-145℃，继续反应2-4h，反应结束后，向其中滴加氢氧化钠溶液调节溶液ph值至8-8.5，离心分离，去除沉淀后，将剩余溶液旋蒸去除多余溶剂，收集所得产物，使用少量去离子水冲洗所得产物，真空60-80℃干燥1-2h后，得到氮磷硅阻燃化合物；

16、b3. 将步骤b2制备得到的氮磷硅阻燃化合物与dmf混合，搅拌混合10-15min后，将其在8-12h内缓慢匀速滴加至甘油三(1,2-环氧)丙醚中，滴加结束后，升温至80-100℃，继续反应2-12h，旋蒸去除多余溶剂，得到改性环氧树脂；

17、b4. 将改性环氧树脂与去离子水混合，加入乳化剂，高速乳化混合30-90min后，得到固含量为60-75%的改性环氧树脂胶液。

18、本发明为了提升环氧改性酚醛树脂后速生木材的表面硬度及其阻燃性能，本发明在制备改性环氧树脂的过程中，首先使用了2(三苯基亚磷基)丁二酸酐对n,n,n',n'-四(对氨基苯基)对苯二胺进行了改性处理，2(三苯基亚磷基)丁二酸酐中含有具有阻燃功能的磷元素，可以有效提高将其添加环氧树脂，可以有效改善环氧树脂阻燃性能，并且2(三苯基亚磷基)丁二酸酐中还含有大量的刚性苯环，将其引入环氧树脂体系中可以有效改善材料的固化硬度，提升木材刚性；

19、但是同样由于2(三苯基亚磷基)丁二酸酐中含有大量的刚性苯环，其分子刚性较强，为了避免2(三苯基亚磷基)丁二酸酐对n,n,n',n'-四(对氨基苯基)对苯二胺造成空间位阻作用，阻碍后续反应的进行，本发明进一步的使用了3-叔丁基二甲硅氧基戊二酸酐对n,n,n',n'-四(对氨基苯基)对苯二胺进行改性处理，在其中进一步的引入了硅元素，并且对反应条件进行限定，避免反应过程中由于空间位阻效应带来的酸酐残余，制备得到了氮磷硅阻燃化合物，从而使得在燃烧过程中环氧树脂会形成不易燃的含硅碳层，组织氧气、可燃气体的蔓延，从而在材料表面形成保护膜，避免内部材料进一步的燃烧；

20、之后，本发明将所制备的氮磷硅阻燃化合物对甘油三(1,2-环氧)丙醚改性接枝后，将其进一步的与低分子量的酚醛树脂混合，共同填充速生木材内部，最终实现了对速生木材的增强，提升了木材的阻燃、耐磨性能。

21、进一步的，按重量份数计，步骤b1中，所述n,n,n',n'-四(对氨基苯基)对苯二胺、1,3-二异丙基碳二亚胺、2(三苯基亚磷基)丁二酸酐的质量比为10：（0.005-0.01）：（6.5-7.6）；

22、步骤b2中，所述氮磷改性化合物、三苯基膦、3-叔丁基二甲硅氧基戊二酸酐的质量比为10：（0.01-0.02）：（5.2-5.9）；

23、步骤b3中，所述甘油三(1,2-环氧)丙醚、氮磷硅阻燃化合物的质量比为2：（1-5）；

24、步骤b4中，所述改性环氧树脂、乳化剂的质量比为10：（0.05-0.3）；

25、其中，所述乳化剂为有机硅乳化剂。

26、进一步的，所述聚醚多元醇为二羟基聚醚；所述助剂为丙酮、乙醇、甲醇、水中的任意一种或多种。

27、一种木材浸渍用环氧改性酚醛树脂的制备方法，包括以下步骤：

28、a. 制备低分子量酚醛树脂胶液；

29、b. 制备改性环氧树脂胶液；

30、c. 制备环氧改性酚醛树脂；

31、将改性环氧树脂胶液与低分子量酚醛树脂胶液混合，搅拌混合10-15min后，加入聚醚多元醇与助剂，继续混合15-30min后，得到环氧改性酚醛树脂。

32、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

33、本发明针对速生木材质地较软、易开裂的缺陷，设计制备了一种环氧改性酚醛树脂，利用环氧树脂与酚醛树脂对速生木材进行真空加压浸渍处理，使得树脂材料可以填充在速生木材的纤维缝隙之间，并与木材中的纤维素、半纤维素以及木质素中的极性官能团发生化学交联，在温度和压力共同作用下，对人工林木材起到密实增强的作用，从而提高木材的密度、强度和尺寸稳定性，同时赋予木材阻燃、防腐新功能避免速生木材的开裂、易腐败的缺陷。