復合型可降解插花泥的制備*

丁 杰，李發(fā)達，楊一瑩，彭安順

（臨沂大學化學化工學院,山東臨沂276005）

隨著經(jīng)濟發(fā)展、社會進步和人們生活水平的提高，鮮花的應(yīng)用已逐漸從賓館、飯店、會場等場所走進人們的日常生活，步入百姓家庭。鮮花的種植與銷售已成為最有發(fā)展前景的行業(yè)之一。插花泥是一種廣泛應(yīng)用于插花創(chuàng)作的花材固定材料，為綠色的具有細密多孔的海綿狀泡沫體，具有高的吸水性、高保水性、質(zhì)地松脆并具有一定的機械強度，起著延長鮮花保鮮期的作用，因此，倍受插花愛好者和鮮花經(jīng)營者的喜愛?？捎糜谥谱鞑寤嗟脑嫌蟹尤≒F）樹脂、脲醛（UF）樹脂、聚氨酯（PU）樹脂等[1]，但由于聚氨酯樹脂原料價格昂貴，脲醛樹脂強度較高，花莖不易插入等原因，已極少采用。目前，市場上的花泥主要是由酚醛樹脂制成。但由于其不易降解，大量使用會造成環(huán)境污染，因此，可降解花泥的制備和使用是今后發(fā)展的趨勢。

目前，對可降解強吸水泡沫塑料已進行了大量研究，并且得到了廣泛的應(yīng)用[2]，但由于插花泥對其材質(zhì)的特殊要求，很少能用作插花。廖水姣等采用淀粉部分代替聚醚多元醇合成了改性的聚氨酯泡沫，制備了具有降解特性的花泥[3]，但由于其成本較高很少用于實際生產(chǎn)。本文采用原料易得、制備工藝非常成熟的酚醛樹脂和脲醛樹脂復配發(fā)泡的方法制備出綜合性能皆佳的插花泥。本方法具有成本低、工藝簡單等優(yōu)點，具有很好的應(yīng)用前景。

1 實驗部分

1.1 主要試劑和設(shè)備

甲醛（37%）、苯酚、尿素、濃NH3·H2O、NaOH、濃HCl、H3PO4、Tweeen80、LAS、堿性品綠、戊烷。以上試劑均為分析純，購于上?；瘜W試劑公司。

JB90-D型強力電動攪拌機（上海標本模型廠）、NDJ-1型粘度計（北京安盟聯(lián)創(chuàng)儀器銷售有限公司）、DHG-9075A鼓風式電熱干燥箱（上海一恒科技有限公司）。

1.2 酚醛樹脂的制備

參照文獻[4]制備。

1.3 脲醛樹脂的制備

參照文獻[5]制備。

1.4 復合型插花泥的制備

酚醛樹脂100份，加入30份的脲醛樹脂，攪拌5min，在攪拌下依次加入6份的混合表面活性劑（Tween80∶LAS=3∶1）、10份戊烷和少量品綠的HAc溶液，繼續(xù)攪拌3min后，加入20份的對甲苯磺酸-磷酸混合物,攪拌1min，倒入紙杯置于電熱干燥箱中于50～55℃下發(fā)泡10min，固化后經(jīng)中和處理得中性產(chǎn)品。

1.5 復合型插花泥的性能測試

吸水率的測定：將產(chǎn)品切成邊長為5cm的立方體,置于足量的水中，浸泡至吸水飽和后，用篩網(wǎng)濾去多余的水，再用濾紙吸干表面的水后稱重。按下式計算吸水率:

吸水率=（吸水后的花泥重-吸水前的花泥重）/吸水前的花泥重×100%

保水率的測定：試樣吸滿水后，放置在玻璃板上，5d后稱量，計算保水率。

保水率=放置后的吸水量/飽和吸水量×100 %。

降解率的測定：將花泥切成2cm見方的花泥小塊，稱取30g埋入土壤中，5個月后取樣，干燥后刷去表面附著的泥土，再次稱量，計算重量的損失率。

損失率=（降解前的花泥重－降解后的花泥重）/降解前的花泥重×100%

2 結(jié)果與討論

2.1 PF樹脂與UF樹脂配料比的影響

在其他條件不變的情況下，改變酚醛樹脂與脲醛樹脂的比例進行實驗，考察所得花泥對吸水率、保水率和降解率的影響，結(jié)果見表1。

表1 PF樹脂與UF樹脂配料比對花泥性能的影響Tab.1 Effectofmixture ratio of phenolic resin and urea resin on comprehensive performance of flowermud

由表1可以看出，增加脲醛樹脂的比例吸水率、保水率和降解率都增大，但酚醛樹脂與脲醛樹脂達到1∶0.30后，再增加脲醛樹脂的用量吸水率反而減小。脲醛樹脂中存在大量的吸水基團如羥基、羰基、氨基、亞氨基等，同時隨著脲醛樹脂量的增加其塑料泡沫的泡壁變薄表面積增大，所以增加脲醛樹脂的用量花泥的吸水性變強。但同時發(fā)現(xiàn)，若酚醛樹脂與脲醛樹脂達到1∶0.30后，在增加脲醛樹脂的量泡沫體的泡孔變大，甚至出現(xiàn)“塌泡”現(xiàn)象，因此吸水率和保水率下降。脲醛樹脂中存在容易水解的酰胺鍵、氮-碳鍵等，故增加脲醛樹脂的比例降解性變強。

2.2 表面活性劑用量及其配比的影響

表面活性劑的加入除起到乳化作用外，還起到泡沫穩(wěn)定劑、潤濕劑和增加開孔率的作用[6，7]。非離子型表面活性劑具有很好的泡沫穩(wěn)定作用，陰離子型表面活性劑具有較好的潤濕劑和增加開孔率的作用[8]。故本文選用Tween80和LAS的混合物進行試驗。在其他條件不變的情況下，將不同量的表面活性劑混合物加入到混合樹脂中,制得的發(fā)泡樹脂的吸水率和保水率見表2。

表2 表面活性劑用量對吸水率和保水率的影響Tab.2 Effectof surfactant dosages on water absorption rate and retention rate

由表2可以看出，隨著混合表面活性劑用量的增加，發(fā)泡樹脂的吸水率增大，當用量為6份時，吸水率達到最大，再增加其用量吸水率有所降低，可能是表面活性劑形成膠束占據(jù)吸水點位的原因；保水率隨表面活性劑用量的增加而降低的原因可能是開孔率升高的原因。

固定混合表面活性劑的用量為6份和其他條件，改變混合表面活性劑的配比，所得花泥的吸水率和保水率見表3。

表3 混合表面活性劑的配比對吸水率和保水率的影響Tab.3 Effectof surfactantmixture ratio on water absorption rate and retention rate

從表3可以看出，隨著LAS用量的增大吸水率逐漸升高，但保水率顯著下降，當Tween80與LAS的比例為3∶1時吸水率和保水率都較好。這是因為隨著陰離子型表面活性劑LAS比例的增大，泡體孔徑增大、開孔率提高，有利于水的吸收，使吸水速度加快，吸水率變大；正是因為孔徑增大、開孔率的提高使保水性能降低。

2.3 發(fā)泡劑用量的影響

發(fā)泡劑的用量對產(chǎn)品吸水率及保水率的影響見表4。

表4 發(fā)泡劑用量對產(chǎn)品吸水率及保水率的影響Tab.4 Effectof foaming agent dosages on water absorption rate and retention rate

從表4可以看出，隨著發(fā)泡劑用量的增大，吸水性逐漸增大，超過10份時吸水率反而有所下降；產(chǎn)品的保水率隨著發(fā)泡劑加入量的增多而降低，可能是由于泡沫孔徑和開孔率增大的緣故。

2.4 固化劑的用量的影響

固化劑可以為H2SO4、HCl、甲酸等各種酸，本研究使用1∶1的對甲苯磺酸與磷酸的混合物，其用量對產(chǎn)品吸水率及保水率的影響見表5。

表5 固化劑用量對產(chǎn)品吸水率及保水率的影響Tab.5 Effectof curing agent dosages on water absorption rate and retention rate

從表5可以看出，隨著固化劑用量的增大，吸水率和保水率都增大，超過20份時反而下降。這是因為在一定范圍內(nèi)增加酸的用量可以使泡體孔徑縮小、比表面積增大，使吸水率升高，但當酸過多或過少時都不能使固化和發(fā)泡同步進行，使發(fā)泡不好且孔徑不均，從而使吸水率和保水率變小。

3 結(jié)論

（1）使用酚醛樹脂與脲醛樹脂的混合物為原料可制備可降解的泡沫塑料，該復合型泡沫體具有很好的吸水性和保水性，可用于花卉保鮮的插花泥。

（2）最佳的制備條件：酚醛樹脂與脲醛樹脂的質(zhì)量比為1∶0.30,100份酚醛樹脂需6份表面活性劑、10份發(fā)泡劑、20份固化劑；對甲苯磺酸-磷酸為固化劑，戊烷為發(fā)泡劑，發(fā)泡溫度為50~55℃。

（3）由于脲醛樹脂合成工藝成熟、原料易得且價格便宜，并且能使制得的花泥具有很好的生物降解性，因此，本工藝具有較好的經(jīng)濟和環(huán)境效益。

［1］張意穎,蔣翠英.鮮花保存用插花泥［J］.化學世界，1993，（10）：509-511.

［2］ 何麗娜,趙仕林，蘇瑞，等.可生物降解高吸水材料研究新進展［J］.廣東化工,2009,36（1）：38-41.

［3］ 廖水姣,鎮(zhèn)達，宋艷麗，等.生物降解聚氨酯切花泥的研［J］.膠體與聚合,2009,27（1）：10-12.

［4］韓佳真,張雁.新型吸水性發(fā)泡樹脂的研制［J］.化學世界,1999（9）：479-480.

［5］ 曾和平.有機化學實驗（第三版）［M］.北京：高等教育出版社，2000.153-155.

［6］ 張濂,朱海東,湯惠芳.酚醛發(fā)泡技術(shù)與泡沫體性質(zhì)［J］.化學世界,1994，（8）：394-398.

［7］ 汪學英,曹學增.無氟吸水性酚醛泡沫塑料生產(chǎn)工藝條件研究［J］.中國塑料，2004，18（10）：55-58.

［8］ 焦書科,楊暉,伍佐輝.酚醛樹脂發(fā)泡過程的表面化學研究［J］.合成樹脂及塑料,1993，（1）:43-48.