用于制备基于鞣酸的泡沫材料的组合物、由其制备的泡沫材料、及其制备方法
【专利摘要】一种用于制备基于类黄酮鞣酸的泡沫材料的组合物，其包含类黄酮鞣酸粉末、糠醇、发泡剂和催化剂，该类黄酮鞣酸粉末主要为原刺槐二亭尼定（prorobineditinidin）型和/或原非瑟酮定（profisetinidin）型，其含量为组合物重量的40-45重量％。该组合物完全不含甲醛，且糠醇的含量大于组合物重量的20重量％。该组合物使获得具有高性能且低成本的泡沫材料成为可能，所述泡沫材料通常一般而言应用于建筑领域、汽车工业领域和交通工具领域。
【专利说明】用于制备基于鞣酸的泡沬材料的组合物、由其制备的泡沬材料、及其制备方法
[0001]本发明一般涉及一种适用于广泛应用的泡沫材料，通常一般而言应用于建筑领域、汽车工业领域和交通工具领域。
[0002]已知有机泡沫材料作为绝缘材料使用已有很长一段时间。
[0003]例如，基于聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫、矿棉、纤维素填絮、刨花、大麻、和酚醛树脂的泡沫材料，均为此类材料的一部分。
[0004]不过，基于聚苯乙烯和聚氨酯的泡沫材料，虽然事实上它们具有高绝热性，但它们对火非常敏感且易燃，同时在它们燃烧的过程中释放高毒性的气体。而酚醛树脂泡沫材料虽然具有较好的耐火性，但更脆也更贵。
[0005]此外，所有这些已知的泡沫材料都为合成来源且含有衍生自石油化学工业的化学产品，由于自然界中合成来源和衍生自石油化学工业的化学产品的获取量是有限的，因此它们是不可再生物质。这些之中，基于木-酚和鞣酸-间苯二酚的泡沫材料非常脆且含有显著量的石化化合物，因此该泡沫材料不可再生，毕竟它们的生态相容性很小。
[0006]具体地，本发明涉及用于制备基于鞣酸的泡沫材料的组合物，其类型在权利要求1的前序中定义。
[0007]基于类黄酮鞣酸的泡沫材料是已知的，其中类黄酮鞣酸由小的多酚分子组成，主要是水溶性的，该类黄酮鞣酸从多种植物中提取。
[0008]具体地,本发明涉及基于原刺槐二亭尼定(prorobineditinidin)型和原非瑟酮定(profisetinidin)型鞋酸的组合物,通常该鞋酸是通过采用含有或不含添加剂的温水或采用有机溶剂的非污染性提取工艺从含羞草(黑荆树)(mimosa(Acacia mearnsii))或金合欢树(马占相思树)(acacia(Acacia mangium) treesM^J^皮中，或者从白坚木(洛伦茨氏破斧树(Schinopsis 1renzii)和 / 或红破斧树(Schinopsis balansae))中获取的。具体地，鞣酸的类黄酮是天然存在的产物，因此它们是可再生的，且在自然界中可得到很大的量，同时它们不是石化衍生物。
[0009]至今采用的为了获得含有鞣酸的泡沫材料的配方中，还潜在地含有相对有意义量的甲醛，这样配方的产品是污染性的、有毒的和致癌的。
[0010]具体地，用于制备基于鞣酸的泡沫材料的组合物是已知的，该组合物含有44.2重量％的鞣酸、15.5重量％的糠醇(FA)、10.9重量％的甲醛(Fo)、4.4重量％的二乙醚(DEE)、和16.2重量％的对甲苯磺酸(p-TSA)。该已知的组合物在下文中作为标准(STD)。
[0011]然而，已经证实释放到空气中的甲醛物质可引起对皮肤、眼睛和呼吸道的刺激和炎症，以及不良神经性副作用，如头痛、眩晕和疲劳，甲醛物质还会促进过敏和儿童哮喘的发展。因此，甲醛在UE中已`被分类为“可疑致癌”因素，而在CIRC (国际癌症研究中心，下属于0MS)中被分类为“确定致癌”因素。
[0012]由于这是短期内会生效的标准(PNSE2)，所以必须确定含有甲醛产品的释放量，例如用于绝热的甲醛产品。
[0013]因此，通过采用含有尽可能多的自然界可获得资源的组合物制备泡沫材料是明智的，因此是可再生型的，具体的为不需要使用任何基于石化的物质，其具有更低的热导率、更高的耐火性、更低的成本、更易于制备、更低的脆性和更好的耐水性，同时没有甲醛。
[0014]具体的，本发明的目的是提供一种用于制备基于鞣酸的泡沫材料的组合物，该组合物具有上述所需的特性。
[0015]通过所附权利要求1-10定义的组合物达到本发明的目的。
[0016]凭借本发明的组合物主题，从本发明的组合物主要含有鞣酸、糠醇、发泡剂和催化剂的事实来看，和从该组合物含有糠醇的量为20重量％且完全没有甲醛的事实来看，有可能得到生态来源的、没有毒性且该组合物90%的组分均基于自然界中大量存在的可获取资源而非基于石化资源的泡沫材料。
[0017]事实上，糠醇是衍生自糠醛催化还原反应的天然产生的产物，其作为农作物果实中的糖水解的残余物质得到。
[0018]此外，可从所述组合物得到的泡沫材料非常轻、价格低、易于生产且具有良好的机械强度、高耐火性、高不熔度、完全不可燃烧性、降低的热导率等性能，因此具有良好的绝热性能和耐水性、压缩强度、以及比至今已知的泡沫材料更好的挠性。
[0019]这些性能使得由本发明的组合物制备的泡沫材料的使用非常令人关注，具体地，一般而言该泡沫材料用于建筑材料领域、汽车工业领域和交通工具领域。
[0020]此外，本发明的主题是由所述组合物制备的泡沫材料，如权利要求11定义，本发明的另一个主题是制备所述泡沫材料的方法，如权利要求12-15所定义。
[0021]本发明的更多特性和优势会在以下详细说明中阐明，以非限制性的实施例提供并参考附图:
[0022]-图1包括一系列由本发明的组合物制备的泡沫材料的样品片段的电子显微镜图像a)至f)，同时图像g)是由现有技术标准配方制备的泡沫材料样品的电子显微镜图像，
[0023]-图2是显示一系列含有30g鞣酸的本发明泡沫材料的体密度随着对应糠醇含量变化的关系图，
[0024]-图3是显示一系列由本发明组合物制备的泡沫材料的样品和一些本领域已知的泡沫材料的热导率随着对应体密度变化的关系图，和
[0025]-图4是显示一系列本发明泡沫材料样品和由现有技术标准配方制备的泡沫材料的特征应力/应变曲线图。
[0026]该组合物的概述
[0027]本发明的泡沫材料是由一种组合物制备的，该组合物主要包括以粉状形式存在的原刺槐二亭尼定(prorobineditinidin)型和/或原非瑟酮定(prof isetinidin)型的类黄酮鞋酸、糠醇(呋喃甲醇(2-furyImethanol)或2-呋喃甲醇(2-furancarbinol))、发泡剂、和催化剂。
[0028]该鞣酸粉末的使用量为40-45重量％。
[0029]糠醇的用量大于20重量％，旨在替代已知组合物中使用的甲醛，以避免在本发明的组合物和由此制备的泡沫材料中使用任何量的甲醛。
[0030]至于发泡剂，采用液态发泡剂，其沸点为30-100°C，理想的沸点约为40_60°C，宜基于乙醚、戊烷、和/或戊烷异构体的混合物，在以下非限制性例子中优选含有二乙醚。
[0031]催化剂是基于有机酸或无机酸类型的催化剂，优选包含对甲苯磺酸(p-TSA)或三氯乙酸。
[0032]也可以使用水，其用量为组合物重量的0-15重量％，例如8-9重量％。
[0033]此外，可在组合物中添加异氰酸酯，如PMDI (聚合二苯基甲烷二异氰酸酯)，旨在提高得到的泡沫材料的机械强度。
[0034]具体的，在组合物中，发泡剂(如二乙醚)的量大于5重量％，催化剂(如对甲苯磺酸(p-TSA))的量小于16重量％。
[0035]通过在其形状与需得到的材料相对应的模具中制备所述泡沫材料的方法，前述组合物使得制备的泡沫材料具有高性能，如下述更详细的描述。
实施例
[0036]以下组合物的实施例(仅是说明性且没有限制目的)，说明该组合物可用于制备本发明的基于鞣酸的泡沫材料，以及说明该泡沫材料的相关制备方法，具体参照下述表1和表2。
[0037]表1中，用于制备一系列新型泡沫材料样品的组分重量以克为单位显示。
[0038]这些样品以通式Fx-y表示，其中x和y分别是催化剂(P-TSA)和糠醇(FA)的量。Fo和DEE分别表示甲醛和二乙醚的量。表1中，为了对比，同时列入了已知泡沫材料的标准组合物(STD)。
[0039]
【权利要求】
1.一种用于制备基于类黄酮鞣酸、糠醇、发泡剂和催化剂的泡沫材料的组合物，该类黄酮鞋酸主要为原刺槐二亭尼定(prorobineditinidin)型和/或原非瑟酮定(profisetinidin)型,其含量通常为组合物重量的40-45重量 其特征在于，所述组合物中糠醇的含量大于组合物重量的20重量％，且该组合物完全不含甲醛。
2.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述发泡剂的沸点为30-100°C，优选40-60。。。
3.如权利要求2所述的组合物，其特征在于，所述发泡剂基于乙醚、戊烷、和/或戊烷异构体的混合物。
4.如权利要求3所述的组合物，其特征在于，所述发泡剂是二乙醚。
5.如权利要求1-4中任一项所述的组合物，其特征在于，所述催化剂基于有机酸或无机酸。
6.如权利要求5所述的组合物，其特征在于，所述催化剂是对甲苯磺酸(p-TSA)。
7.如权利要求5所述的组合物，其特征在于，所述催化剂是三氯乙酸。
8.如权利要求1-7中任一项所述的组合物，其特征在于，该组合物中发泡剂的含量大于组合物重量的5重量％ ，催化剂的含量小于组合物重量的16重量％。
9.如权利要求1-8中任一项所述的组合物，其特征在于，该组合物中水的含量为组合物重量的0-15重量％。
10.如权利要求8或9所述的组合物，其特征在于，所述组合物还含有异氰酸酯，如PMDI。
11.一种基于鞣酸的有机泡沫材料，其特征在于，其可由如权利要求ι-?ο中任一项所述的组合物制备。
12.—种制备可用作绝热材料的有机泡沫材料产品的方法，其特征在于，包括以下步骤: -准备模具，其形状与要获得的产品的形状相对应， -准备糠醇和发泡剂，该发泡剂的沸点为30-100°C，优选为40-60°C，如二乙醚，然后将两组分混合在一起， -准备类黄酮鞋酸粉末，其主要为原刺槐二亭尼定(prorobineditinidin)型和/或原非瑟酮定(profisetinidin)型,将该类黄酮鞋酸粉末掺入含有所述糠醇和发泡剂的混合物中，并混合得到的混合物， -准备基于酸的催化剂，例如对甲苯磺酸(pTSA)或三氯乙酸，将该催化剂加入得到的混合物中，并将所有混合物进行混合， -将得到的组合物倒入所述模具中，使组分继续反应，直到组合物在模具中完全发泡。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括向所述糠醇和发泡剂混合物中加入预定量的水的步骤。
14.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述糠醇准备的量大于组合物重量的20重量％，所述发泡剂准备的量大于组合物重量的5重量％，所述水准备的量为组合物重量的0-15重量％，所述催化剂准备的量小于组合物重量的16重量％，所述鞣酸准备的量为组合物重量的40-45重量％。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括准备异氰酸酯并将其加入前述各组分的混合物中的步骤，所述异氰酸酯是例如PMDI。
【文档编号】C08J9/00GK103814053SQ201280045418
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年7月18日 优先权日:2011年7月21日
【发明者】A·皮齐, M·C·巴松, A·赛尔扎德, V·菲埃罗, S·乔凡多 申请人:施华化工集团有限公司, 洛林大学国立木材工艺技术科学研究院