复合型可降解插花泥的制备*

丁 杰，李发达，杨一莹，彭安顺

（临沂大学化学化工学院,山东临沂276005）

随着经济发展、社会进步和人们生活水平的提高，鲜花的应用已逐渐从宾馆、饭店、会场等场所走进人们的日常生活，步入百姓家庭。鲜花的种植与销售已成为最有发展前景的行业之一。插花泥是一种广泛应用于插花创作的花材固定材料，为绿色的具有细密多孔的海绵状泡沫体，具有高的吸水性、高保水性、质地松脆并具有一定的机械强度，起着延长鲜花保鲜期的作用，因此，倍受插花爱好者和鲜花经营者的喜爱。可用于制作插花泥的原料有酚醛（PF）树脂、脲醛（UF）树脂、聚氨酯（PU）树脂等[1]，但由于聚氨酯树脂原料价格昂贵，脲醛树脂强度较高，花茎不易插入等原因，已极少采用。目前，市场上的花泥主要是由酚醛树脂制成。但由于其不易降解，大量使用会造成环境污染，因此，可降解花泥的制备和使用是今后发展的趋势。

目前，对可降解强吸水泡沫塑料已进行了大量研究，并且得到了广泛的应用[2]，但由于插花泥对其材质的特殊要求，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，制备了具有降解特性的花泥[3]，但由于其成本较高很少用于实际生产。本文采用原料易得、制备工艺非常成熟的酚醛树脂和脲醛树脂复配发泡的方法制备出综合性能皆佳的插花泥。本方法具有成本低、工艺简单等优点，具有很好的应用前景。

1 实验部分

1.1 主要试剂和设备

甲醛（37%）、苯酚、尿素、浓NH3·H2O、NaOH、浓HCl、H3PO4、Tweeen80、LAS、碱性品绿、戊烷。以上试剂均为分析纯，购于上海化学试剂公司。

JB90-D型强力电动搅拌机（上海标本模型厂）、NDJ-1型粘度计（北京安盟联创仪器销售有限公司）、DHG-9075A鼓风式电热干燥箱（上海一恒科技有限公司）。

1.2 酚醛树脂的制备

参照文献[4]制备。

1.3 脲醛树脂的制备

参照文献[5]制备。

1.4 复合型插花泥的制备

酚醛树脂100份，加入30份的脲醛树脂，搅拌5min，在搅拌下依次加入6份的混合表面活性剂（Tween80∶LAS=3∶1）、10份戊烷和少量品绿的HAc溶液，继续搅拌3min后，加入20份的对甲苯磺酸-磷酸混合物,搅拌1min，倒入纸杯置于电热干燥箱中于50～55℃下发泡10min，固化后经中和处理得中性产品。

1.5 复合型插花泥的性能测试

吸水率的测定：将产品切成边长为5cm的立方体,置于足量的水中，浸泡至吸水饱和后，用筛网滤去多余的水，再用滤纸吸干表面的水后称重。按下式计算吸水率:

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%

保水率的测定：试样吸满水后，放置在玻璃板上，5d后称量，计算保水率。

保水率=放置后的吸水量/饱和吸水量×100 %。

降解率的测定：将花泥切成2cm见方的花泥小块，称取30g埋入土壤中，5个月后取样，干燥后刷去表面附着的泥土，再次称量，计算重量的损失率。

损失率=（降解前的花泥重－降解后的花泥重）/降解前的花泥重×100%

2 结果与讨论

2.1 PF树脂与UF树脂配料比的影响

在其他条件不变的情况下，改变酚醛树脂与脲醛树脂的比例进行实验，考察所得花泥对吸水率、保水率和降解率的影响，结果见表1。

表1 PF树脂与UF树脂配料比对花泥性能的影响Tab.1 Effectofmixture ratio of phenolic resin and urea resin on comprehensive performance of flowermud

由表1可以看出，增加脲醛树脂的比例吸水率、保水率和降解率都增大，但酚醛树脂与脲醛树脂达到1∶0.30后，再增加脲醛树脂的用量吸水率反而减小。脲醛树脂中存在大量的吸水基团如羟基、羰基、氨基、亚氨基等，同时随着脲醛树脂量的增加其塑料泡沫的泡壁变薄表面积增大，所以增加脲醛树脂的用量花泥的吸水性变强。但同时发现，若酚醛树脂与脲醛树脂达到1∶0.30后，在增加脲醛树脂的量泡沫体的泡孔变大，甚至出现“塌泡”现象，因此吸水率和保水率下降。脲醛树脂中存在容易水解的酰胺键、氮-碳键等，故增加脲醛树脂的比例降解性变强。

2.2 表面活性剂用量及其配比的影响

表面活性剂的加入除起到乳化作用外，还起到泡沫稳定剂、润湿剂和增加开孔率的作用[6，7]。非离子型表面活性剂具有很好的泡沫稳定作用，阴离子型表面活性剂具有较好的润湿剂和增加开孔率的作用[8]。故本文选用Tween80和LAS的混合物进行试验。在其他条件不变的情况下，将不同量的表面活性剂混合物加入到混合树脂中,制得的发泡树脂的吸水率和保水率见表2。

表2 表面活性剂用量对吸水率和保水率的影响Tab.2 Effectof surfactant dosages on water absorption rate and retention rate

由表2可以看出，随着混合表面活性剂用量的增加，发泡树脂的吸水率增大，当用量为6份时，吸水率达到最大，再增加其用量吸水率有所降低，可能是表面活性剂形成胶束占据吸水点位的原因；保水率随表面活性剂用量的增加而降低的原因可能是开孔率升高的原因。

固定混合表面活性剂的用量为6份和其他条件，改变混合表面活性剂的配比，所得花泥的吸水率和保水率见表3。

表3 混合表面活性剂的配比对吸水率和保水率的影响Tab.3 Effectof surfactantmixture ratio on water absorption rate and retention rate

从表3可以看出，随着LAS用量的增大吸水率逐渐升高，但保水率显著下降，当Tween80与LAS的比例为3∶1时吸水率和保水率都较好。这是因为随着阴离子型表面活性剂LAS比例的增大，泡体孔径增大、开孔率提高，有利于水的吸收，使吸水速度加快，吸水率变大；正是因为孔径增大、开孔率的提高使保水性能降低。

2.3 发泡剂用量的影响

发泡剂的用量对产品吸水率及保水率的影响见表4。

表4 发泡剂用量对产品吸水率及保水率的影响Tab.4 Effectof foaming agent dosages on water absorption rate and retention rate

从表4可以看出，随着发泡剂用量的增大，吸水性逐渐增大，超过10份时吸水率反而有所下降；产品的保水率随着发泡剂加入量的增多而降低，可能是由于泡沫孔径和开孔率增大的缘故。

2.4 固化剂的用量的影响

固化剂可以为H2SO4、HCl、甲酸等各种酸，本研究使用1∶1的对甲苯磺酸与磷酸的混合物，其用量对产品吸水率及保水率的影响见表5。

表5 固化剂用量对产品吸水率及保水率的影响Tab.5 Effectof curing agent dosages on water absorption rate and retention rate

从表5可以看出，随着固化剂用量的增大，吸水率和保水率都增大，超过20份时反而下降。这是因为在一定范围内增加酸的用量可以使泡体孔径缩小、比表面积增大，使吸水率升高，但当酸过多或过少时都不能使固化和发泡同步进行，使发泡不好且孔径不均，从而使吸水率和保水率变小。

3 结论

（1）使用酚醛树脂与脲醛树脂的混合物为原料可制备可降解的泡沫塑料，该复合型泡沫体具有很好的吸水性和保水性，可用于花卉保鲜的插花泥。

（2）最佳的制备条件：酚醛树脂与脲醛树脂的质量比为1∶0.30,100份酚醛树脂需6份表面活性剂、10份发泡剂、20份固化剂；对甲苯磺酸-磷酸为固化剂，戊烷为发泡剂，发泡温度为50~55℃。

（3）由于脲醛树脂合成工艺成熟、原料易得且价格便宜，并且能使制得的花泥具有很好的生物降解性，因此，本工艺具有较好的经济和环境效益。

［1］张意颖,蒋翠英.鲜花保存用插花泥［J］.化学世界，1993，（10）：509-511.

［2］ 何丽娜,赵仕林，苏瑞，等.可生物降解高吸水材料研究新进展［J］.广东化工,2009,36（1）：38-41.

［3］ 廖水姣,镇达，宋艳丽，等.生物降解聚氨酯切花泥的研［J］.胶体与聚合,2009,27（1）：10-12.

［4］韩佳真,张雁.新型吸水性发泡树脂的研制［J］.化学世界,1999（9）：479-480.

［5］ 曾和平.有机化学实验（第三版）［M］.北京：高等教育出版社，2000.153-155.

［6］ 张濂,朱海东,汤惠芳.酚醛发泡技术与泡沫体性质［J］.化学世界,1994，（8）：394-398.

［7］ 汪学英,曹学增.无氟吸水性酚醛泡沫塑料生产工艺条件研究［J］.中国塑料，2004，18（10）：55-58.

［8］ 焦书科,杨晖,伍佐辉.酚醛树脂发泡过程的表面化学研究［J］.合成树脂及塑料,1993，（1）:43-48.