JP2017509771A - Condensed tannin foam - Google Patents
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Abstract
複数の連続気泡および複数の独立気泡を画定するホルムアルデヒドフリーの高分子相を含む縮合型タンニン系発泡体が開示され、ホルムアルデヒドフリーの高分子相は、表面活性縮合型タンニンから誘導される酸触媒タンニン系樹脂と、ホルムアルデヒドフリーのタンニン反応性モノマーと、飽和または不飽和有機無水物と、ポリアミンと、エトキシ化ヒマシ油と、任意選択的な可塑剤とを含む。混合されたタンニン−フェノール発泡体およびその作製方法も開示される。Disclosed is a condensed tannin-based foam comprising a formaldehyde-free polymer phase defining a plurality of open cells and a plurality of closed cells, wherein the formaldehyde-free polymer phase is an acid-catalyzed tannin derived from a surface active condensed tannin Base resin, formaldehyde-free tannin-reactive monomer, saturated or unsaturated organic anhydride, polyamine, ethoxylated castor oil, and optional plasticizer. Mixed tannin-phenol foams and methods of making the same are also disclosed.
Description
関連出願の相互参照
本出願は、全体が参照により本明細書に援用される、2014年3月31日に出願された米国仮特許出願第61/973074号、および2014年9月24日に出願された同第62/054471号の利益を主張するものである。
CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS This application is a US Provisional Patent Application No. 61/973074 filed on March 31, 2014, and is filed on September 24, 2014, which is incorporated herein by reference in its entirety. No. 62/054471 is claimed.
本開示は、一般に、縮合型タンニン系発泡体、特に、ホルムアルデヒドフリーの縮合型タンニン系発泡体および混合されたタンニン−フェノール発泡体に関する。 The present disclosure relates generally to condensed tannin foams, particularly formaldehyde-free condensed tannin foams and mixed tannin-phenol foams.
縮合型タンニンとしても知られているプロアントシアニジンは、いくつかの植物種中で見られるポリフェノール化合物の一種であり、ポリヒドロキシ−フラバン−3−オールモノマー単位のオリゴマーおよびポリマーであり、糖質および微量のアミノ酸およびイミノ酸を伴う。縮合型タンニンは、植物の実質的に全てのファミリー中で見られるリグニンに次いで、天然フェノール化合物の2番目に多いファミリーである。縮合型タンニン抽出物の主な商業的供給源は、ケブラコ(シノプシス・バランサエ(Schinopsis balansae))心材およびミモザまたはモリシマアカシア(アカシア・メアルンシ(Acacia mearnsii))樹皮に由来するものである。縮合型タンニンのフェノール性は、ホルムアルデヒドおよび他のアルデヒドと縮合して、架橋された網目構造(熱硬化性樹脂および発泡体)を形成する能力を与える。ホルムアルデヒド系樹脂(尿素−、メラミン−またはフェノール−樹脂のいずれか)が、木製パネル用の接着剤配合物の調製のための、飛び抜けて最も一般的な原料であるため、タンニンは、長い間、このような樹脂を作製する際のフェノールの潜在的な代用品と見なされてきた。 Proanthocyanidins, also known as condensed tannins, is a type of polyphenolic compound found in several plant species, oligomers and polymers of polyhydroxy-flavan-3-ol monomer units, carbohydrates and traces Of amino acids and imino acids. Condensed tannins are the second most common family of natural phenolic compounds after lignin found in virtually all families of plants. The main commercial sources of condensed tannin extracts are those derived from quebraco (Schinopsis balansae) heartwood and mimosa or Morishima acacia (Acacia mearnsi) bark. The phenolic nature of condensed tannins provides the ability to condense with formaldehyde and other aldehydes to form crosslinked networks (thermosetting resins and foams). Tannins have long been used because formaldehyde-based resins (either urea-, melamine- or phenol-resins) are by far the most common raw material for the preparation of adhesive formulations for wooden panels. It has been regarded as a potential substitute for phenol in making such resins.
産業的用途に使用するための縮合型タンニンなどの再生可能な供給源による原料に伴う主な問題の1つは、プロセスの再現性およびそのような原料から得られる製品の特性に影響を与える組成の一貫性のなさである。Gujrathi and Babu in Energy Education Science and Technology,19(1),37−44,2007によって開示されるように、樹皮のタンニン含量は、1本の樹木の中でも、樹齢および樹皮の厚さ、土壌条件、降雨および他の環境要因に応じて変化する。また、市販の縮合型タンニン中に存在する構成成分は、抽出方法(時間、温度および溶媒)およびタンニン抽出物の品質を維持するために抽出後に加えられる開示されていない少量の化学薬品に応じて変化する。 One of the main problems with raw materials from renewable sources such as condensed tannins for use in industrial applications is that the process affects the reproducibility of the process and the properties of the products obtained from such raw materials. Is inconsistent. As disclosed by Gujrathi and Babbu in Energy Education Science and Technology, 19 (1), 37-44, 2007, the tannin content of bark is the age, bark thickness, soil condition, Varies depending on rainfall and other environmental factors. Also, the components present in commercially available condensed tannins depend on the extraction method (time, temperature and solvent) and the small amount of undisclosed chemicals added after extraction to maintain the quality of the tannin extract. Change.
したがって、バッチ間の再現性を有し、ひいては産業的用途に有用な発泡体を提供する縮合型タンニン抽出物組成物が必要とされている。 Accordingly, there is a need for a condensed tannin extract composition that provides batch-to-batch reproducibility and thus provides a foam useful for industrial applications.
本発明の教示の一態様において、縮合型タンニン系発泡体であって、
(a)15%未満の、ASTM D6226−5に準拠して測定される連続気泡含量を有する、複数の連続気泡および複数の独立気泡を画定するホルムアルデヒドフリーの高分子相であって、
−ホルムアルデヒドフリーの高分子相が、表面活性縮合型タンニンから誘導される酸触媒タンニン系樹脂と、ホルムアルデヒドフリーのタンニン反応性モノマーと、飽和または不飽和有機無水物と、エトキシ化ヒマシ油と、任意選択的なポリアミンおよび/または可塑剤とを含み、
−表面活性縮合型タンニンが、50重量%の水に溶解されるとき、53.0mN/m未満の表面張力を有し、
−ホルムアルデヒドフリーのタンニン反応性モノマーが、フルフリルアルコール、フルフラール、グリオキサール、アセトアルデヒド、グルタルアルデヒド、5−ヒドロキシメチルフルフラール、アクロレイン、レブリン酸エステル、糖類、2,5−フランジカルボン酸アルデヒド、ジフルフラール(DFF)、グリセロール、ソルビトール、またはそれらの混合物を含み、
−飽和および不飽和有機無水物が、無水マレイン酸、無水酢酸、無水コハク酸、無水イタコン酸、無水フタル酸および無水トリメリット酸のうちの少なくとも1つを含み、
−ポリアミンが、尿素およびメラミンのうちの少なくとも1つを含む
ホルムアルデヒドフリーの高分子相と;
(b)複数の独立気泡の少なくとも一部に配置される1つまたは複数の発泡剤であって、発泡剤の少なくとも1つが、イソペンタンと、塩化イソプロピル、1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロ−2−ブテンおよび1−クロロ−3,3,3,−トリフルオロプロペンからなる群から選択される1つの他の発泡剤との共沸混合物または共沸混合物様混合物である1つまたは複数の発泡剤と
を含み;
25℃で測定される、25mW/m・K未満の経時熱伝導性を有する縮合型タンニン系発泡体がある。
In one aspect of the teachings of the present invention, a condensed tannin foam comprising:
(A) a formaldehyde-free polymeric phase defining a plurality of open cells and a plurality of closed cells having an open cell content measured in accordance with ASTM D6226-5 of less than 15%,
-An acid-catalyzed tannin-based resin derived from surface-active condensed tannin, formaldehyde-free tannin-reactive monomer, saturated or unsaturated organic anhydride, ethoxylated castor oil, and any formaldehyde-free polymer phase A selective polyamine and / or plasticizer,
The surface active condensed tannin has a surface tension of less than 53.0 mN / m when dissolved in 50% by weight of water;
-Formaldehyde-free tannin-reactive monomer is furfuryl alcohol, furfural, glyoxal, acetaldehyde, glutaraldehyde, 5-hydroxymethylfurfural, acrolein, levulinate, saccharides, 2,5-furandicarboxylic aldehyde, difurfural (DFF) ), Glycerol, sorbitol, or a mixture thereof,
The saturated and unsaturated organic anhydrides comprise at least one of maleic anhydride, acetic anhydride, succinic anhydride, itaconic anhydride, phthalic anhydride and trimellitic anhydride;
The polyamine is a formaldehyde-free polymer phase comprising at least one of urea and melamine;
(B) one or more blowing agents disposed in at least some of the plurality of closed cells, wherein at least one of the blowing agents is isopentane, isopropyl chloride, 1,1,1,4,4,4 One which is an azeotrope or azeotrope-like mixture with one other blowing agent selected from the group consisting of hexafluoro-2-butene and 1-chloro-3,3,3, -trifluoropropene Or a plurality of blowing agents;
There are condensed tannin-based foams having thermal conductivity with time of less than 25 mW / m · K measured at 25 ° C.
本発明の教示の別の態様において、縮合型タンニン系発泡体を作製する方法であって、
(a)
−50重量%の水に溶解されるとき、53.0mN/m未満の表面張力を有する、10〜80重量%の表面活性縮合型タンニンと、
−フルフリルアルコール、フルフラール、グリオキサール、アセトアルデヒド、グルタルアルデヒド、5−ヒドロキシメチルフルフラール、アクロレイン、レブリン酸エステル、糖類、2,5−フランジカルボン酸アルデヒド、ジフルフラール(DFF)、グリセロール、ソルビトール、またはそれらの混合物を含む、5〜80重量%のホルムアルデヒドフリーのタンニン反応性モノマーと、
−5〜20重量%の水と
を含む凝集体フリーの溶液を形成する工程と;
(b)0.5〜20%の飽和または不飽和有機無水物を、凝集体フリーの溶液に加える工程と;
(c)有機無水物およびポリアミンが、1:0.1〜1:1の重量比で存在するように、0.5〜20重量%のポリアミンを、凝集体フリーの溶液に加えてもよい工程であって、ポリアミンが、尿素およびメラミンのうちの少なくとも1つを含む工程と;
(d)0.5〜20重量%の発泡剤を、凝集体フリーの溶液に加えて、プレフォーム混合物を形成する工程と;
(e)1〜20重量%の酸触媒を、プレフォーム混合物に加えて、ホルムアルデヒドフリーの発泡性組成物を形成する工程であって、
0.5〜10重量%の界面活性剤が、工程(a)、(b)、(c)、(d)、または(e)のうちの少なくとも1つに加えられ、
重量%単位の量が、発泡性組成物の総重量を基準にしている工程と;
(f)50〜100℃の範囲の温度でホルムアルデヒドフリーの発泡性組成物を発泡させ、硬化して、複数の気泡を画定するホルムアルデヒドフリーの高分子相を含む発泡体を形成する工程であって、1つまたは複数の発泡剤が、複数の気泡の少なくとも一部に配置される工程と
を含む方法がある。
In another aspect of the teachings of the present invention, a method of making a condensed tannin foam comprising:
(A)
10-80 wt% surface active condensed tannin having a surface tension of less than 53.0 mN / m when dissolved in -50 wt% water;
-Furfuryl alcohol, furfural, glyoxal, acetaldehyde, glutaraldehyde, 5-hydroxymethylfurfural, acrolein, levulinate, saccharides, 2,5-furandicarboxylic aldehyde, difurfural (DFF), glycerol, sorbitol, or those 5 to 80% by weight of formaldehyde-free tannin-reactive monomer, including the mixture;
Forming an aggregate-free solution comprising 5 to 20% by weight of water;
(B) adding 0.5-20% saturated or unsaturated organic anhydride to the aggregate-free solution;
(C) 0.5-20% by weight of polyamine may be added to the aggregate free solution such that the organic anhydride and polyamine are present in a weight ratio of 1: 0.1-1: 1. The polyamine comprises at least one of urea and melamine;
(D) adding 0.5-20% by weight of a blowing agent to the agglomerate-free solution to form a preform mixture;
(E) adding 1 to 20% by weight of an acid catalyst to the preform mixture to form a formaldehyde-free foamable composition,
0.5-10% by weight of a surfactant is added to at least one of steps (a), (b), (c), (d), or (e);
A step wherein the amount in weight percent is based on the total weight of the foamable composition;
(F) foaming a formaldehyde-free foamable composition at a temperature in the range of 50-100 ° C. and curing to form a foam comprising a formaldehyde-free polymer phase defining a plurality of bubbles, And one or more blowing agents are disposed on at least some of the plurality of bubbles.
本発明の教示の別の態様において、混合されたタンニン−フェノール発泡体を作製する方法であって、
a)2〜48時間にわたって空気または窒素中で、110〜200℃の範囲の温度で表面活性縮合型タンニンを加熱して、277℃を超える沸点を有する1つまたは複数の揮発性化合物を実質的に除去し、それによって、揮発性物質フリーの縮合型タンニンを形成する工程であって、表面活性縮合型タンニンが、50重量%の水に溶解されるとき、53.0mN/m未満の表面張力を有する工程と;
b)
−10〜80重量%の揮発性物質フリーの縮合型タンニンと、
−フルフリルアルコール、フルフラール、グリオキサール、アセトアルデヒド、グルタルアルデヒド、5−ヒドロキシメチルフルフラール、アクロレイン、レブリン酸エステル、糖類、2,5−フランジカルボン酸アルデヒド、ジフルフラール(DFF)、グリセロール、ソルビトール、またはそれらの混合物を含む、5〜80重量%のホルムアルデヒドフリーのタンニン反応性モノマーと、
−5〜20重量%の水と
を含む凝集体フリーのタンニン溶液を形成する工程と;
c)10〜90重量%のフェノール−レゾールプレポリマーを、工程(b)のタンニン溶液に加えて、タンニン−フェノールレゾール混合物を形成する工程であって、
−フェノール−レゾールプレポリマーが、フェノールおよびフェノール反応性モノマーから誘導され、尿素をさらに含み、
−フェノール反応性モノマーが、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、フルフリルアルコール、フルフラール、グリオキサール、アセトアルデヒド、グルタルアルデヒド、5−ヒドロキシメチルフルフラール、レブリン酸エステル、糖類、2,5−フランジカルボン酸アルデヒド、ジフルフラール(DFF)およびソルビトールのうちの少なくとも1つを含む工程と、
d)少なくとも1つの発泡剤を、タンニン−フェノールレゾール混合物に加える工程と;
e)0.5〜20%の飽和または不飽和有機無水物を、タンニン−フェノールレゾール混合物に加えてもよい工程と;
f)0.5〜20重量%のポリアミンを、タンニン−フェノールレゾール混合物に加えてもよい工程と;
g)0.5〜20重量%の発泡剤を、タンニン−フェノールレゾール混合物に加えて、プレフォームタンニン−フェノールレゾール混合物を形成する工程と;
h)1〜20重量%の酸触媒を、プレフォームタンニン−フェノールレゾール混合物に加えて、タンニン−フェノールレゾール発泡性組成物を形成する工程と、
i)0.5〜1.5重量%の界面活性剤を、工程(b)〜(h)のうちの少なくとも1つに加える工程であって、
重量%単位の量が、タンニン−フェノールレゾール発泡性組成物の総重量を基準にしている工程と;
j)50〜100℃の範囲の温度でタンニン−フェノールレゾール発泡性組成物を発泡させ、硬化して、複数の気泡を画定する高分子相を含む混合されたタンニン−フェノール発泡体を形成する工程であって、1つまたは複数の発泡剤が、複数の気泡の少なくとも一部に配置される工程と
を含む方法がある。
In another aspect of the present teachings, a method of making a mixed tannin-phenol foam comprising the steps of:
a) Heating the surface active condensed tannin in air or nitrogen for a period of 2 to 48 hours at a temperature in the range of 110 to 200 ° C. to substantially add one or more volatile compounds having a boiling point above 277 ° C. And thereby forming a volatile substance-free condensed tannin, when the surface active condensed tannin is dissolved in 50% by weight of water, a surface tension of less than 53.0 mN / m A process comprising:
b)
-10 to 80% by weight of volatile substance-free condensed tannin,
-Furfuryl alcohol, furfural, glyoxal, acetaldehyde, glutaraldehyde, 5-hydroxymethylfurfural, acrolein, levulinate, saccharides, 2,5-furandicarboxylic aldehyde, difurfural (DFF), glycerol, sorbitol, or those 5 to 80% by weight of formaldehyde-free tannin-reactive monomer, including the mixture;
Forming an aggregate-free tannin solution comprising 5 to 20% by weight of water;
c) adding 10-90% by weight of a phenol-resole prepolymer to the tannin solution of step (b) to form a tannin-phenol resole mixture,
The phenol-resole prepolymer is derived from phenol and a phenol reactive monomer and further comprises urea;
-Phenol-reactive monomer is formaldehyde, paraformaldehyde, furfuryl alcohol, furfural, glyoxal, acetaldehyde, glutaraldehyde, 5-hydroxymethylfurfural, levulinate ester, saccharides, 2,5-furandicarboxylic aldehyde, difurfural (DFF) And at least one of sorbitol,
d) adding at least one blowing agent to the tannin-phenol resole mixture;
e) 0.5-20% of saturated or unsaturated organic anhydride may be added to the tannin-phenol resole mixture;
f) 0.5-20% by weight of polyamine may be added to the tannin-phenol resol mixture;
g) adding 0.5-20% by weight of blowing agent to the tannin-phenol resol mixture to form a preformed tannin-phenol resol mixture;
h) adding 1-20% by weight of acid catalyst to the preformed tannin-phenol resole mixture to form a tannin-phenol resole foamable composition;
i) adding 0.5-1.5% by weight of a surfactant to at least one of steps (b)-(h),
A step wherein the amount in weight percent is based on the total weight of the tannin-phenol resole foamable composition;
j) foaming and curing the tannin-phenol resol foamable composition at a temperature in the range of 50-100 ° C. to form a mixed tannin-phenol foam comprising a polymeric phase defining a plurality of cells; And wherein one or more foaming agents are disposed on at least some of the plurality of bubbles.
上記の一般的な説明および以下の詳細な説明は、例示的および説明的なものに過ぎず、添付の特許請求の範囲に規定される本開示を限定するものではない。 The foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are not restrictive of the disclosure as defined in the appended claims.
本明細書において引用される全ての特許文献および非特許文献の開示内容は、全体が本明細書に援用される。 The disclosures of all patent documents and non-patent documents cited in this specification are incorporated herein in their entirety.
本明細書において使用される際、「表面活性縮合型タンニン」という用語は、50重量%の水に溶解されるとき、53.0mN/m未満の表面張力を有する生物由来の縮合型タンニンを指し、重量%単位の量は、タンニンおよび水の総重量を基準にしている。 As used herein, the term “surface active condensed tannin” refers to a biologically derived condensed tannin having a surface tension of less than 53.0 mN / m when dissolved in 50% by weight of water. The amounts in weight percent are based on the total weight of tannin and water.
本明細書において使用される際、「揮発性物質フリーの縮合型タンニン」という用語は、1つまたは複数の揮発性化合物を実質的に含まない表面活性縮合型タンニン組成物を指し、1つまたは複数の揮発性化合物は、以下に開示されるGC−MSヘッドスペース方法によって分析した際に、277℃を超える沸点を有する。本明細書において使用される際、「1つまたは複数の揮発性化合物を実質的に含まない縮合型タンニン組成物」という語句は、以下に開示されるGC−MSヘッドスペーススペクトルによって測定され、ピーク面積として表される、277℃を超える沸点を有する個々の揮発性成分の量が、1.0×10-5未満、または0.7×10-5未満、または0.5×10-5未満であるタンニン組成物を指す。本明細書において使用される際、「1つまたは複数の揮発性化合物を除去する」という語句は、蒸発による、GC−MSヘッドスペーススペクトルによって測定した際に、277℃を超える沸点を有する1つまたは複数の揮発性化合物のピーク強度の大幅な低下および/または不揮発性化合物の形成をもたらすさらなる反応を指す。図3Bおよび3Cは、入手したままのタンニン−Fを空気および窒素中で加熱することによって得られる揮発性物質フリーの縮合型タンニンのそれぞれのGC−MSヘッドスペーススペクトルを示す。図3Bおよび3Cに示されるように、揮発性物質フリーの縮合型タンニンは、277℃を超える沸点を有する1つまたは複数の揮発性化合物を実質的に含まない。比較のために、図3Aは、入手したままの市販の縮合型タンニン抽出物、277℃を超える沸点を有する1つまたは複数の揮発性化合物を含むタンニン−FのGC−MSヘッドスペーススペクトルを示す。 As used herein, the term “volatile substance-free condensed tannin” refers to a surface active condensed tannin composition that is substantially free of one or more volatile compounds. The plurality of volatile compounds have boiling points above 277 ° C. when analyzed by the GC-MS headspace method disclosed below. As used herein, the phrase “condensed tannin composition substantially free of one or more volatile compounds” is measured by the GC-MS headspace spectrum disclosed below, and the peak The amount of individual volatile components, expressed as area, having a boiling point greater than 277 ° C. is less than 1.0 × 10 −5 , or less than 0.7 × 10 −5 , or less than 0.5 × 10 −5 Refers to the tannin composition. As used herein, the phrase “removing one or more volatile compounds” refers to one having a boiling point above 277 ° C. as measured by GC-MS headspace spectrum by evaporation. Or refers to further reactions that result in a significant decrease in peak intensity of multiple volatile compounds and / or formation of non-volatile compounds. 3B and 3C show the respective GC-MS headspace spectra of volatile-free condensed tannins obtained by heating tannin-F as received in air and nitrogen. As shown in FIGS. 3B and 3C, the volatile material-free condensed tannin is substantially free of one or more volatile compounds having a boiling point above 277 ° C. For comparison, FIG. 3A shows the GC-MS headspace spectrum of commercially available condensed tannin extract as obtained, tannin-F containing one or more volatile compounds having a boiling point above 277 ° C. .
本明細書において使用される際、「表面活性縮合型タンニン」という用語は、「縮合型タンニン」および「タンニン」と同義的に使用され、生物由来の縮合型タンニンを指す。 As used herein, the term “surface active condensed tannin” is used interchangeably with “condensed tannin” and “tannin” and refers to biologically derived condensed tannin.
本明細書において使用される際、「生物学的に得られる」という用語は、「生物由来の」と同義的に使用され、植物から得られ、多量の再生可能炭素、および少量の化石燃料系または石油系炭素を含有するモノマーおよびポリマーを含む化合物を指し、少量の化学物質は、抽出プロセスからの残留物または安定化または他の目的のために加えられる添加剤であり得る。 As used herein, the term “biologically derived” is used synonymously with “biologically derived”, obtained from plants, large amounts of renewable carbon, and small amounts of fossil fuel systems. Or refers to compounds including monomers and polymers containing petroleum-based carbon, and small amounts of chemicals can be residues from the extraction process or additives added for stabilization or other purposes.
本明細書において使用される際、「生物ベースの組成物」という用語は、少なくとも25%の再生可能炭素、および75%未満の化石燃料系または石油系炭素を含有する組成物を指す。 As used herein, the term “bio-based composition” refers to a composition containing at least 25% renewable carbon and less than 75% fossil fuel system or petroleum-based carbon.
本明細書において使用される際、生物由来のタンニンは、植物ベースであり、植物および樹木の、葉、芽、種子、根、樹皮、幹、木の実の殻、果実の皮、および茎組織から抽出される。本明細書において使用される際、「ミモザタンニン」という用語は、ミモザの木の、葉、芽、種子、根、樹皮、幹、または茎組織から抽出されるタンニンを指す。縮合型タンニンは、限定はされないが、アカシア、マングローブ、オーク、ユーカリ、ツガ、松、カラマツ、および柳などの樹皮;ケブラコ、栗、オークおよびウルンダイ、アセンヤクノキ(cutch)およびトルコカシ(turkish)などの木質部;ミロバラン、バロニア、ディヴィ−ディヴィ、テラ、およびイナゴマメ(algarrobilla)などの果実;ウルシおよびアセンヤクなどの葉;ならびにスカンポ(canaigre)およびパルメットヤシなどの根を含む他の植物資源からも抽出され得る。縮合型タンニンの主な商業的供給源は、ケブラコ(シノプシス・バランサエ(Schinopsis balansae))心材、ミモザ(アカシア・メアルンシ(Acacia mearnsii)、モリシマアカシア(Acacia mollissima)、アカシア・マンギウム(Acacia mangium))樹皮および松(ラジアータパイン(Pinus radiate)、フランスカイガンショウ(Pinus pinaster))樹皮、トウヒ(オウシュウトウヒ(Picea abies))樹皮、ペカン(カルヤ・イリノエンシス(Carya illinoensis))樹皮およびアセンヤクノキ(アカシア・カテキュー(Acacia catechu))木質部および樹皮に由来するものである。 As used herein, biologically derived tannins are plant-based and extracted from leaves and buds, seeds, roots, bark, trunks, nut shells, fruit peels, and stem tissue of plants and trees Is done. As used herein, the term “mimosa tannin” refers to tannin extracted from the leaves, buds, seeds, roots, bark, trunk, or stem tissue of mimosa trees. Condensed tannins include, but are not limited to, bark such as acacia, mangrove, oak, eucalyptus, tsuga, pine, larch, and willow; It can also be extracted from other plant resources including fruits such as Milobaran, Valonia, Divi-Divy, Terra, and Carob (Algarrobilla); Leaves such as Ursi and Acacia; and roots such as canaigre and palmetto palm. The main commercial sources of condensed tannins are quebraco (Sinopsis balansae) heartwood, mimosa (Acacia mearnsii), Morishima acacia tree (Acacia molisima), acacia acne gum And pine (Pinus radiate, Pinus pinaster) bark, spruce (Picea abies) bark, pecan (Carya illinoensis) bark and Acacia catechu (Acacia catachu)) It originates from the wood part and bark.
縮合型ミモザタンニンは、スキーム1に示されるフラバン−3−オール繰り返し単位、互いに結合された4−6または4−8、およびより少ない割合の多糖類および単糖類から主に構成されるオリゴマーまたはポリマーである。
市販の縮合型タンニンは、一般に、加圧滅菌器中で向流の原理を用いて樹皮屑から抽出される。次に、得られた液体抽出物が、蒸発によって濃縮され、高温の粘性の液体が、噴霧乾燥により粉末にされる。噴霧乾燥されたタンニンは、タンニンの親水性により、大気から6〜8重量%の水を吸収することができる。 Commercial condensed tannins are generally extracted from bark waste using countercurrent principles in an autoclave. The resulting liquid extract is then concentrated by evaporation and the hot viscous liquid is powdered by spray drying. The spray-dried tannin can absorb 6-8% by weight of water from the atmosphere due to the hydrophilic nature of tannin.
本明細書において使用される際、「ホルムアルデヒドフリーのタンニン反応性モノマー」という用語は、「タンニン反応性モノマー」という用語と同義的に使用され、スキーム1に示されるように、酸触媒の存在下で、遊離5、6または8部位においてタンニンのA環と反応するモノマーを指す。本明細書に開示されるタンニン反応性モノマーは、ホルムアルデヒドを除外する。 As used herein, the term “formaldehyde-free tannin-reactive monomer” is used interchangeably with the term “tannin-reactive monomer” and, as shown in Scheme 1, in the presence of an acid catalyst. And refers to a monomer that reacts with the A ring of tannin at the free 5, 6 or 8 site. The tannin reactive monomer disclosed herein excludes formaldehyde.
本明細書において使用される際、「ポリアミン」という用語は、2つ以上のアミノ基を有する有機化合物を指す。ポリアミンの好適な例としては、限定はされないが、尿素、メラミン、およびヘキサミンが挙げられる。 As used herein, the term “polyamine” refers to an organic compound having two or more amino groups. Suitable examples of polyamines include, but are not limited to, urea, melamine, and hexamine.
本明細書において使用される際、「ホルムアルデヒドフリーの高分子相」という用語は、高分子相が、モノマーとしてのホルムアルデヒドを使用せずに形成されることを意味する。 As used herein, the term “formaldehyde-free polymer phase” means that the polymer phase is formed without the use of formaldehyde as a monomer.
本明細書において使用される際、「フェノール−レゾールプレポリマー」という用語は、反応性メチロール基を有する、フェノールおよびフェノール反応性モノマーの縮合生成物を指し、一般に、塩基性触媒の存在下で1以上の、フェノール反応性モノマー対フェノールのモル比で調製される。フェノール−レゾールプレポリマーを調製するのに使用されるフェノールは、置換フェノールまたは非置換フェノールであり得る。本明細書において使用される際、「置換フェノール」という用語は、フェノール反応性部位を含有する分子を指し、別の置換基または部分を含有し得る。例示的なフェノールとしては、限定はされないが、非置換フェノール、エチルフェノール、p−tertブチルフェノール;オルト、メタ、およびパラクレゾール;レゾルシノール;カテコール;キシレノールなどが挙げられる。 As used herein, the term “phenol-resole prepolymer” refers to the condensation product of a phenol and a phenol reactive monomer having a reactive methylol group, generally 1 in the presence of a basic catalyst. Prepared in the above molar ratio of phenol reactive monomer to phenol. The phenol used to prepare the phenol-resole prepolymer can be a substituted phenol or an unsubstituted phenol. As used herein, the term “substituted phenol” refers to a molecule containing a phenol reactive site and may contain another substituent or moiety. Exemplary phenols include, but are not limited to, unsubstituted phenol, ethylphenol, p-tertbutylphenol; ortho, meta, and paracresol; resorcinol; catechol; xylenol.
本明細書において使用される際、「フェノール反応性モノマー」という用語は、フェノールの求核部位と反応する任意のモノマーを指す。例示的なフェノール反応性モノマーとしては、限定はされないが、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、フルフリルアルコール、フルフラール、グリオキサール、アセトアルデヒド、グルタルアルデヒド、5−ヒドロキシメチルフルフラール、レブリン酸エステル、糖類、2,5−フランジカルボン酸アルデヒド、ジフルフラール(DFF)およびソルビトールが挙げられる。 As used herein, the term “phenol-reactive monomer” refers to any monomer that reacts with the nucleophilic site of phenol. Exemplary phenol reactive monomers include, but are not limited to, formaldehyde, paraformaldehyde, furfuryl alcohol, furfural, glyoxal, acetaldehyde, glutaraldehyde, 5-hydroxymethylfurfural, levulinate ester, sugars, 2,5-furande Carboxylic aldehydes, difurfural (DFF) and sorbitol.
本明細書において使用される際、「タンニン−フェノールレゾール混合物」という用語は、フェノール−レゾールプレポリマーを、水に溶解された揮発性物質フリーの縮合型タンニンおよびタンニン反応性モノマーを含むタンニン溶液と混合することによって得られる組成物を指す。 As used herein, the term “tannin-phenol resol mixture” refers to a tannin solution comprising a phenol-resole prepolymer and a volatile substance-free condensed tannin and tannin-reactive monomer dissolved in water. It refers to the composition obtained by mixing.
本明細書において使用される際、「生物ベースの発泡体」という用語は、「生物ベースの独立気泡発泡体」と同義的に使用され、植物から得られる樹脂の少なくとも1つのモノマーから誘導される発泡体を指し、この発泡体は、少なくとも25%の再生可能炭素、および75%未満の化石燃料系または石油系炭素を含有する。 As used herein, the term “biologically based foam” is used interchangeably with “biologically based closed cell foam” and is derived from at least one monomer of a resin obtained from a plant. Refers to foam, which contains at least 25% renewable carbon and less than 75% fossil fuel system or petroleum based carbon.
本明細書において使用される際、「発泡剤」という用語は、「発泡体発泡剤」という用語と同義的に使用される。一般に、発泡剤は、揮発性かつ不活性でなければならず、無機または有機であり得る。 As used herein, the term “foaming agent” is used interchangeably with the term “foam foaming agent”. In general, the blowing agent must be volatile and inert and can be inorganic or organic.
本明細書において使用される際、「共沸混合物様」という用語は、広い意味で、厳密に共沸性の組成物および共沸混合物のように挙動する組成物の両方を含むことが意図される。基本原理から、流体の熱力学的状態は、圧力、温度、液体組成、および蒸気組成によって規定される。共沸混合物は、液体組成および蒸気組成が、規定される圧力および温度で等しい2つ以上の成分の系である。実際に、これは、共沸混合物の成分が、定沸点であり、相変化の際に分離することができないことを意味する。 As used herein, the term “azeotrope-like” is intended to encompass, in a broad sense, both strictly azeotropic compositions and compositions that behave like azeotropes. The From basic principles, the thermodynamic state of a fluid is defined by pressure, temperature, liquid composition, and vapor composition. An azeotrope is a system of two or more components whose liquid composition and vapor composition are equal at a specified pressure and temperature. In practice, this means that the components of the azeotrope are constant boiling and cannot be separated during a phase change.
本開示の共沸混合物様組成物は、新しい共沸混合物様の系を形成しないさらなる成分、または第1の蒸留留分中にないさらなる成分を含み得る。第1の蒸留留分は、蒸留塔が全還流条件下で定常状態運転を示した後に取られた第1の留分である。成分の添加が、本開示の範囲外にあるように新しい共沸混合物様の系を形成するかどうかを決定するための一方法は、非共沸混合物をその別個の成分へと分離することが予測され得る条件下で、その成分を含む組成物の試料を蒸留することである。さらなる成分を含有する混合物が、非共沸混合物様である場合、さらなる成分は、共沸混合物様成分から分割される。混合物が共沸混合物様である場合、定沸点であるかまたは単一の物質として挙動する混合物成分の全てを含有する、ある限られた量の第1の蒸留留分が得られるであろう。 The azeotrope-like compositions of the present disclosure may include additional components that do not form a new azeotrope-like system or that are not in the first distillation fraction. The first distillation fraction is the first fraction taken after the distillation column exhibits steady state operation under total reflux conditions. One way to determine whether the addition of a component forms a new azeotrope-like system so that it is outside the scope of this disclosure is to separate the non-azeotrope into its separate components. Distilling a sample of the composition containing its components under conditions that can be predicted. If the mixture containing further components is non-azeotrope-like, the further components are divided from the azeotrope-like component. If the mixture is azeotrope-like, a limited amount of the first distillation fraction will be obtained that contains all of the mixture components that are constant boiling or behave as a single substance.
このことから、共沸混合物様組成物の別の特性は、共沸混合物様または定沸点である、様々な割合の同じ成分を含有するある範囲の組成物があることである。全てのこのような組成物は、「共沸混合物様」および「定沸点」という用語によって包含されることが意図される。例として、異なる圧力で、所与の共沸混合物の組成物が、組成物の沸点と同様に、少なくともわずかに変化することが周知である。したがって、AおよびBの共沸混合物は、独自のタイプの関係を表すが、温度および/または圧力に応じて可変の組成を有する。したがって、共沸混合物様組成物について、共沸混合物様である、様々な割合の同じ成分を含有するある範囲の組成物があるということになる。全てのこのような組成物は、本明細書において使用される共沸混合物様という用語によって包含されることが意図される。 From this, another characteristic of azeotrope-like compositions is that there is a range of compositions containing various proportions of the same components that are azeotrope-like or constant boiling. All such compositions are intended to be encompassed by the terms “azeotrope-like” and “constant boiling”. As an example, it is well known that at different pressures, the composition of a given azeotrope varies at least slightly, as does the boiling point of the composition. Thus, the azeotropes of A and B represent a unique type of relationship, but have a variable composition depending on temperature and / or pressure. Thus, for an azeotrope-like composition, there is a range of compositions that contain various proportions of the same components that are azeotrope-like. All such compositions are intended to be encompassed by the term azeotrope-like as used herein.
本明細書において使用される際、化合物のオゾン層破壊係数(ODP)は、化合物が引き起こし得るオゾン層に対する破壊の相対量であり、トリクロロフルオロメタン(CFC−11)は、1.0のODPで固定される。 As used herein, the ozone depletion potential (ODP) of a compound is the relative amount of destruction to the ozone layer that the compound can cause, and trichlorofluoromethane (CFC-11) is at an ODP of 1.0. Fixed.
本明細書において使用される際、本明細書において使用される地球温暖化係数(GWP)は、温室効果ガスがどのくらいの熱を大気中に捕捉するかの相対的尺度である。地球温暖化係数は、該当する特定の質量のガスによって捕捉される熱の量を、全ての計画対象期間(time horizon)(20年間、100年間、および500年間)について1に固定される同様の質量の二酸化炭素によって捕捉される熱の量と比較する。例えば、CFC−11は、4750のGWP(100年間)を有する。したがって、地球温暖化の観点から、発泡剤は、ゼロのODPおよびできる限り低いGWPを有するべきである。 As used herein, the Global Warming Potential (GWP) as used herein is a relative measure of how much heat a greenhouse gas captures in the atmosphere. Global warming potential is similar to the amount of heat trapped by a particular mass of gas fixed at 1 for all time horizons (20 years, 100 years, and 500 years). Compare with the amount of heat trapped by the mass of carbon dioxide. For example, CFC-11 has 4750 GWP (100 years). Thus, from a global warming perspective, the blowing agent should have zero ODP and the lowest possible GWP.
本明細書において使用される際、「連続気泡」という用語は、多孔質の「スポンジ状の(sponge)」発泡体を生成する、破裂したまたは開放したまたは相互に結合された個々の気泡を指し、ここで、気(空気)相は、気泡間で動き回ることができる。本明細書において使用される際、「独立気泡」という用語は、別個の個々の気泡を指し、すなわち、各独立気泡は、気泡間の気相の流動を最小限に抑える高分子側壁によって囲まれる。気相が、独立気泡の内部に捕捉されるだけでなく、ポリマー相に溶解され得ることに留意されたい。さらに、製造の時点で独立気泡発泡体のガス組成は、エージングまたは持続使用後の平衡ガス組成に必ずしも対応しない。したがって、独立気泡発泡体中のガスは、発泡体がエージングにより、熱伝導性の増加または断熱値の低下のような公知の現象を引き起こす際、組成変化を示すことが多い。 As used herein, the term “open cell” refers to individual cells that are ruptured or open or joined together, creating a porous “sponge” foam. Here, the gas (air) phase can move around between the bubbles. As used herein, the term “closed bubbles” refers to discrete individual bubbles, ie, each closed cell is surrounded by a polymeric sidewall that minimizes gas phase flow between the bubbles. . Note that the gas phase is not only trapped inside closed cells but can be dissolved in the polymer phase. Furthermore, the gas composition of the closed cell foam at the time of manufacture does not necessarily correspond to the equilibrium gas composition after aging or sustained use. Therefore, the gas in the closed cell foam often exhibits a composition change when the foam causes a known phenomenon such as an increase in thermal conductivity or a decrease in insulation value due to aging.
本明細書において使用される際、「閉鎖された型」という用語は、いくらかのガスが流出し得る部分的に閉鎖された型、または系が密閉される完全に閉鎖された型を意味する。 As used herein, the term “closed mold” means a partially closed mold from which some gas can escape or a fully closed mold in which the system is sealed.
縮合型タンニン系発泡体
50〜100℃の範囲の温度でホルムアルデヒドフリーの発泡性組成物を発泡させ、硬化することによって形成される縮合型タンニン系発泡体が本明細書に開示され、ホルムアルデヒドフリーの発泡性組成物は、表面活性縮合型タンニンと、ホルムアルデヒドフリーのタンニン反応性モノマーと、水と、飽和または不飽和有機無水物と、発泡剤と、酸触媒と、界面活性剤と、任意選択的なポリアミンおよびまたは可塑剤とを含む。形成されたままの縮合型タンニン系発泡体は、複数の気泡を画定するホルムアルデヒドフリーの高分子相を含み、複数の気泡は、複数の連続気泡および複数の独立気泡を含む。形成されたままの縮合型タンニン系発泡体は、ホルムアルデヒドフリーの高分子相によって形成される、複数の独立気泡の少なくとも一部に配置される1つまたは複数の発泡剤も含む。
Condensed tannin foam A condensed tannin foam formed by foaming and curing a formaldehyde-free foamable composition at a temperature in the range of 50-100 ° C. is disclosed herein and is formaldehyde-free. The foamable composition comprises surface active condensed tannin, formaldehyde-free tannin reactive monomer, water, saturated or unsaturated organic anhydride, foaming agent, acid catalyst, surfactant, and optionally. Polyamines and / or plasticizers. The as-formed condensed tannin-based foam includes a formaldehyde-free polymer phase that defines a plurality of bubbles, the plurality of bubbles including a plurality of open cells and a plurality of closed cells. The as-formed condensed tannin-based foam also includes one or more blowing agents disposed in at least some of the plurality of closed cells formed by the formaldehyde-free polymer phase.
縮合型タンニン系発泡体のホルムアルデヒドフリーの高分子相は、表面活性縮合型タンニンから誘導される酸触媒タンニン系樹脂と、ホルムアルデヒドフリーのタンニン反応性モノマーと、飽和または不飽和有機無水物と、エトキシ化ヒマシ油と、任意選択的なポリアミンおよび/または可塑剤とを含む。 The formaldehyde-free polymer phase of the condensed tannin foam comprises an acid-catalyzed tannin resin derived from surface active condensed tannin, a formaldehyde-free tannin-reactive monomer, a saturated or unsaturated organic anhydride, and ethoxy A castor oil and optional polyamines and / or plasticizers.
本開示の表面活性縮合型タンニンは、50重量%の水に溶解されるとき、53.0mN/m未満の表面張力を有する生物由来のタンニンを指し、重量%単位の量は、タンニンおよび水の総重量を基準にしている。一実施形態において、表面活性縮合型タンニンは、ミモザの木、ケブラコの木、または松の木のうちの少なくとも1つから抽出される。一実施形態において、表面活性縮合型タンニンは、アカシア・メアルンシ(Acacia mearnsii)植物から抽出されるミモザタンニンである。別の実施形態において、表面活性縮合型タンニンは、本明細書において上に開示される揮発性物質フリーの縮合型タンニンである。 The surface active condensed tannin of the present disclosure refers to a biologically derived tannin having a surface tension of less than 53.0 mN / m when dissolved in 50% by weight of water, and the amount in weight% units is tannin and water. Based on gross weight. In one embodiment, the surface active condensed tannin is extracted from at least one of mimosa tree, quebraco tree, or pine tree. In one embodiment, the surface active condensed tannin is mimosa tannin extracted from an Acacia mearnsi plant. In another embodiment, the surface active condensed tannin is a volatile material free condensed tannin disclosed hereinabove.
限定はされないが、フルフリルアルコール、フルフラール、グリオキサール、アセトアルデヒド、グルタルアルデヒド、5−ヒドロキシメチルフルフラール、アクロレイン、レブリン酸エステル、糖類、2,5−フランジカルボン酸アルデヒド、ジフルフラール(DFF)、グリセロール、ソルビトール、またはそれらの混合物を含む任意の好適なホルムアルデヒドフリーのタンニン反応性モノマーが使用され得る。 Although not limited, furfuryl alcohol, furfural, glyoxal, acetaldehyde, glutaraldehyde, 5-hydroxymethylfurfural, acrolein, levulinate ester, saccharides, 2,5-furandicarboxylic aldehyde, difurfural (DFF), glycerol, sorbitol Any suitable formaldehyde-free tannin-reactive monomer can be used, including, or mixtures thereof.
限定はされないが、無水マレイン酸、無水酢酸、無水コハク酸、無水イタコン酸、無水フタル酸および無水トリメリット酸を含む任意の好適な飽和または不飽和有機無水物が使用され得る。一実施形態において、有機無水物は、無水マレイン酸を含む。 Any suitable saturated or unsaturated organic anhydride may be used including, but not limited to, maleic anhydride, acetic anhydride, succinic anhydride, itaconic anhydride, phthalic anhydride and trimellitic anhydride. In one embodiment, the organic anhydride comprises maleic anhydride.
限定はされないが、尿素、メラミン、およびヘキサミンを含む任意の好適なポリアミンが使用され得る。一実施形態において、ポリアミンは尿素であり、有機無水物は無水マレイン酸である。 Any suitable polyamine can be used, including but not limited to urea, melamine, and hexamine. In one embodiment, the polyamine is urea and the organic anhydride is maleic anhydride.
酸触媒タンニン系樹脂は、1つまたは複数の界面活性剤の1つとして少なくともエトキシ化ヒマシ油とともに、1つまたは複数の界面活性剤を含み得る。 The acid-catalyzed tannin-based resin can include one or more surfactants with at least ethoxylated castor oil as one of the one or more surfactants.
ある種類の好適な界面活性剤は、エチレンオキシド、プロピレンオキシドまたはそれらの混合物などのアルキレンオキシドと、ノニルフェノール、ドデシルフェノールなどのアルキルフェノールとの縮合生成物などの非イオン性有機界面活性剤を含む。好適な非イオン性有機界面活性剤としては、限定はされないが、Lambent Technologiesから入手可能なエトキシ化ヒマシ油;Sigma−Aldrich Chemical Companyから入手可能なポリソルベート(Tween(登録商標))界面活性剤;BASF Corp.(Florham Park,NJ)から入手可能なPluronic(登録商標)非イオン性界面活性剤;Tergitol(商標);全てAldrich Chemical Companyから入手可能な、Brij(登録商標)98、Brij(登録商標)30、およびTriton X 100が挙げられる。 One class of suitable surfactants includes nonionic organic surfactants such as condensation products of alkylene oxides such as ethylene oxide, propylene oxide or mixtures thereof with alkylphenols such as nonylphenol, dodecylphenol. Suitable nonionic organic surfactants include, but are not limited to, ethoxylated castor oil available from Lambent Technologies; polysorbate (Tween®) surfactant available from Sigma-Aldrich Chemical Company; BASF Corp. Pluronic® non-ionic surfactant available from (Florham Park, NJ); Tergitol ™; all available from Aldrich Chemical Company, Brij® 98, Brij® 30, And Triton X 100.
別の種類の好適な界面活性剤は、Si−O−CならびにSi−C結合を含有するものなどのシロキサン−オキシアルキレンコポリマーを含む。シロキサン−オキシアルキレンコポリマーは、ブロックコポリマーまたはランダムコポリマーであり得る。典型的なシロキサン−オキシアルキレンコポリマーは、モノメチルシロキシおよび/またはトリメチルシロキシ単位で末端ブロックされた繰り返しジメチルシロキシ単位から構成されるシロキサン部分、およびエチル基などの有機基でキャッピングされたオキシエチレンおよび/またはオキシプロピレン単位から構成される少なくとも1つのポリオキシアルキレン鎖を含有する。好適なシロキサン−オキシアルキレンコポリマー界面活性剤としては、限定はされないが、Evonik Goldschmidt Corporation(Hopewell,VA)製のTegostab B8406として入手可能なポリエーテル変性ポリシロキサン;OSi Specialties(Danbury CT)製のSilwet L−77として入手可能な(ポリアルキレンオキシド変性ヘプタメチルトリシロキサンが挙げられる。 Another class of suitable surfactants includes siloxane-oxyalkylene copolymers such as those containing Si-O-C as well as Si-C bonds. The siloxane-oxyalkylene copolymer can be a block copolymer or a random copolymer. Typical siloxane-oxyalkylene copolymers are siloxane moieties composed of repeating dimethylsiloxy units end-blocked with monomethylsiloxy and / or trimethylsiloxy units, and oxyethylene capped with organic groups such as ethyl groups and / or Contains at least one polyoxyalkylene chain composed of oxypropylene units. Suitable siloxane-oxyalkylene copolymer surfactants include, but are not limited to, a polyether-modified polysiloxane available as Tegostab B8406 from Evonik Goldschmidt Corporation (Hopewell, Va.); Silwet from OSi Specialties (Danbury CT) -77 available (polyalkylene oxide modified heptamethyltrisiloxane.
ホルムアルデヒドフリーの高分子相中に存在する酸触媒タンニン系樹脂は、1つまたは複数の酸触媒を含み得る。好適な酸触媒としては、限定はされないが、ベンゼンスルホン酸、パラ−トルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、エチルベンゼンスルホン酸、フェノールスルホン酸、硫酸、リン酸、ホウ酸、塩酸またはそれらの混合物が挙げられる。一実施形態において、酸触媒は、ベンゼンスルホン酸、パラ−トルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、エチルベンゼンスルホン酸およびフェノールスルホン酸からなる群から選択されるさらなる芳香族スルホン酸のうちの2つの混合物である。 The acid catalyzed tannin resin present in the formaldehyde-free polymer phase may contain one or more acid catalysts. Suitable acid catalysts include, but are not limited to, benzene sulfonic acid, para-toluene sulfonic acid, xylene sulfonic acid, naphthalene sulfonic acid, ethyl benzene sulfonic acid, phenol sulfonic acid, sulfuric acid, phosphoric acid, boric acid, hydrochloric acid or theirs. A mixture is mentioned. In one embodiment, the acid catalyst is 2 of additional aromatic sulfonic acids selected from the group consisting of benzene sulfonic acid, para-toluene sulfonic acid, xylene sulfonic acid, naphthalene sulfonic acid, ethyl benzene sulfonic acid and phenol sulfonic acid. Is a mixture of two.
酸触媒タンニン系樹脂を含む本開示のホルムアルデヒドフリーの高分子相は、1つまたは複数の添加剤も含み得る。好適な添加剤としては限定はされないが、セルロース繊維、バクテリアセルロース、サイザル繊維、粘土、カオリンタイプの粘土、雲母、バーミキュライト、海泡石、ハイドロタルサイトおよび他の無機プレートレット材料、ガラス繊維、ポリマー繊維、アルミナ繊維、アルミノケイ酸塩繊維、炭素繊維、炭素ナノ繊維、ポリ−1,3−グルカン、リヨセル繊維、キトサン、ベーマイト(AlO.OH)、酸化ジルコニウム、またはそれらの混合物が挙げられる。 The formaldehyde-free polymeric phase of the present disclosure that includes an acid-catalyzed tannin-based resin may also include one or more additives. Suitable additives include, but are not limited to, cellulose fiber, bacterial cellulose, sisal fiber, clay, kaolin-type clay, mica, vermiculite, oleagite, hydrotalcite and other inorganic platelet materials, glass fiber, polymer Examples include fibers, alumina fibers, aluminosilicate fibers, carbon fibers, carbon nanofibers, poly-1,3-glucan, lyocell fibers, chitosan, boehmite (AlO.OH), zirconium oxide, or mixtures thereof.
一実施形態において、酸触媒タンニン系樹脂は、任意選択的な可塑剤としてのポリエステルポリオールまたはポリエーテルポリオールのうちの少なくとも1つも含み得る。ポリエステルポリオールは、二価ないし五価から選択される多価アルコールと多塩基カルボン酸の反応によって形成され得る。多塩基カルボン酸の例としては、限定はされないが、アジピン酸、セバシン酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、シクロヘキサン−1,3−ジカルボン酸、フタル酸が挙げられる。多価アルコールの例としては、限定はされないが、エチレングリコール、プロピレンジオール、プロピレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−ブタンジオールおよび1,5−ペンタンジオールが挙げられる。一実施形態において、可塑剤は、無水フタル酸およびジエチレングリコールから誘導される芳香族ポリエステルポリオールである。ポリエステルポリオールの平均分子量は、100〜5,000g/mol、または200〜2,000g/mol、または200〜1000g/molの範囲である。ポリエーテルポリオールは、触媒、多くの場合、水酸化カリウムまたは二元金属シアニド触媒などの強塩基の存在下で、エチレンオキシドまたはプロピレンオキシドのようなエポキシドを、多官能性開始剤と反応させることによって作製される。一般的なポリエーテルポリオールは、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、およびポリ(テトラメチレンエーテル)グリコールである。ポリエステルポリオールの平均分子量は、100〜5,000g/mol、または150〜2,000g/mol、または200〜1000g/molの範囲である。 In one embodiment, the acid-catalyzed tannin-based resin may also include at least one of a polyester polyol or a polyether polyol as an optional plasticizer. The polyester polyol can be formed by the reaction of a polybasic alcohol selected from divalent to pentavalent and a polybasic carboxylic acid. Examples of polybasic carboxylic acids include, but are not limited to, adipic acid, sebacic acid, naphthalene-2,6-dicarboxylic acid, cyclohexane-1,3-dicarboxylic acid, and phthalic acid. Examples of polyhydric alcohols include, but are not limited to, ethylene glycol, propylene diol, propylene glycol, 1,6-hexanediol, 1,4-butanediol, and 1,5-pentanediol. In one embodiment, the plasticizer is an aromatic polyester polyol derived from phthalic anhydride and diethylene glycol. The average molecular weight of the polyester polyol is in the range of 100 to 5,000 g / mol, or 200 to 2,000 g / mol, or 200 to 1000 g / mol. Polyether polyols are made by reacting an epoxide, such as ethylene oxide or propylene oxide, with a multifunctional initiator in the presence of a catalyst, often a strong base such as potassium hydroxide or a bimetallic cyanide catalyst. Is done. Common polyether polyols are polyethylene glycol, polypropylene glycol, and poly (tetramethylene ether) glycol. The average molecular weight of the polyester polyol is in the range of 100 to 5,000 g / mol, or 150 to 2,000 g / mol, or 200 to 1000 g / mol.
複数の気泡(独立気泡および連続気泡)を画定するホルムアルデヒドフリーの高分子相を含む本明細書において上に開示される縮合型タンニン系発泡体は、複数の独立気泡の少なくとも一部に配置される1つまたは複数の発泡剤も含み、1つまたは複数の発泡剤の少なくとも1つは、イソペンタンと、塩化イソプロピル、1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロ−2−ブテンおよび1−クロロ−3,3,3,−トリフルオロプロペンからなる群から選択される1つの他の発泡剤との共沸混合物または共沸混合物様混合物である。一実施形態において、発泡剤は、イソペンタンと塩化イソプロピルとの混合物である。 The condensed tannin-based foam disclosed herein above comprising a formaldehyde-free polymeric phase defining a plurality of cells (closed cells and open cells) is disposed in at least a portion of the plurality of closed cells. Also including one or more blowing agents, at least one of the one or more blowing agents is isopentane, isopropyl chloride, 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene and 1- An azeotrope or azeotrope-like mixture with one other blowing agent selected from the group consisting of chloro-3,3,3, -trifluoropropene. In one embodiment, the blowing agent is a mixture of isopentane and isopropyl chloride.
少なくとも1つまたは複数の発泡剤は、2未満、または1未満もしくは0のオゾン層破壊係数(ODP)を有し、5000未満、または1000未満、または500未満の地球温暖化係数(GWP)を有する。ゼロODPおよび低GWPを有する例示的な発泡剤は、イソペンタンと塩化イソプロピルとの混合物である(0のODPおよび20未満のGWP)。 At least one or more blowing agents have an ozone depletion potential (ODP) of less than 2, or less than 1 or 0, and a global warming potential (GWP) of less than 5000, or less than 1000, or less than 500 . An exemplary blowing agent with zero ODP and low GWP is a mixture of isopentane and isopropyl chloride (0 ODP and less than 20 GWP).
本開示の縮合型タンニン系発泡体は、ASTM D6226−5に準拠して測定した際に、15%未満の連続気泡含量(または85%を超える独立気泡含量)、または12%未満、または10%未満、または8%未満を有する。 The condensed tannin-based foam of the present disclosure has an open cell content of less than 15% (or a closed cell content of greater than 85%), or less than 12%, or 10%, as measured according to ASTM D6226-5. Less than or less than 8%.
さらに、縮合型タンニン系独立気泡発泡体は、25℃で測定される、23mW/m・K未満の初期熱伝導性を有する。一実施形態において、縮合型タンニン系独立気泡発泡体は、25℃で測定される、25mW/m・K未満の経時熱伝導性を有する。発泡体の全伝導性は、発泡剤の熱伝導性および発泡体の連続気泡含量によってかなり決定される。これは、低密度発泡体(20〜45kg/m3の範囲の密度を有する)中の複数の独立気泡の少なくとも一部に配置される発泡剤が、通常、約95%までの全発泡体体積を構成するためである。したがって、独立気泡内に捕捉されたかなりの割合の発泡剤を含む、低熱伝導性発泡剤から発泡され、独立気泡構造をもたらす発泡体のみが、空気の熱伝導性より低い熱伝導性を示すことができる。例えば、低密度発泡体の連続気泡含量が、90%を超える場合、発泡体は、主に空気を構成し、室温で25mW/m.Kよりはるかに高い熱伝導性を示す。同様に、主に独立気泡発泡体(90%を超える独立気泡含量を有する)は、発泡剤の気相熱伝導性によって決定される熱伝導性を有することになる。中等度(20〜80%)の連続気泡および/または独立気泡含量を有する発泡体の場合、発泡体の熱伝導性は、発泡剤の体積分率および熱伝導性によって決定されることになる。 Further, the condensed tannin-based closed cell foam has an initial thermal conductivity of less than 23 mW / m · K measured at 25 ° C. In one embodiment, the condensed tannin-based closed cell foam has a thermal conductivity with time of less than 25 mW / m · K measured at 25 ° C. The total conductivity of the foam is largely determined by the thermal conductivity of the blowing agent and the open cell content of the foam. This is because the blowing agent placed in at least some of the plurality of closed cells in the low density foam (having a density in the range of 20-45 kg / m 3 ) typically has a total foam volume of up to about 95%. It is for comprising. Thus, only foams that are foamed from a low thermal conductivity foaming agent, including a significant proportion of the foam trapped within the closed cells, resulting in a closed cell structure exhibit a thermal conductivity lower than that of air. Can do. For example, if the open cell content of the low density foam is greater than 90%, the foam mainly comprises air and is 25 mW / m. Thermal conductivity much higher than K. Similarly, mainly closed cell foams (with a closed cell content greater than 90%) will have a thermal conductivity determined by the gas phase thermal conductivity of the blowing agent. For foams with moderate (20-80%) open cell and / or closed cell content, the thermal conductivity of the foam will be determined by the volume fraction and thermal conductivity of the blowing agent.
縮合型タンニン系発泡体は、10〜250kg/m3または20〜50kg/m3または30〜40kg/m3の範囲の密度を有する。 Condensed tannins based foam has a density in the range of 10~250kg / m 3 or 20 to 50 kg / m 3 or 30-40 kg / m 3.
一実施形態において、本明細書において上に開示される縮合型タンニン系発泡体は、表面活性縮合型タンニン、フルフリルアルコール、無水マレイン酸、尿素、エトキシ化ヒマシ油、芳香族スルホン酸、およびイソペンタンと塩化イソプロピルとの混合物を含むホルムアルデヒドフリーの発泡性組成物から誘導される。 In one embodiment, the condensed tannin-based foam disclosed herein above comprises surface active condensed tannin, furfuryl alcohol, maleic anhydride, urea, ethoxylated castor oil, aromatic sulfonic acid, and isopentane. Derived from a formaldehyde-free foamable composition comprising a mixture of styrene and isopropyl chloride.
断熱が必要とされるいくつかの様々な用途では、断熱材料が、低い熱伝導性だけでなく低い可燃性を示すことが望ましい。材料の可燃性は、当業者に公知のいくつかの様々な方法によって評価され得る。1つの方法は、限界酸素指数(LOI)を測定することであり、限界酸素指数(LOI)は、材料の燃焼中に火炎を持続するのに必要とされる酸素の濃度を表す(ASTM 2863)。材料のLOIが高いほど、可燃性は低くなる。したがって、断熱発泡体は、できる限り高いLOIを示すことが望ましい。一実施形態において、開示される発泡体は、または少なくとも25または少なくとも28または少なくとも30の限界酸素指数(LOI)を有する。 In some various applications where thermal insulation is required, it is desirable for the thermal insulation material to exhibit low flammability as well as low thermal conductivity. The flammability of a material can be evaluated by several different methods known to those skilled in the art. One method is to measure the limiting oxygen index (LOI), which represents the concentration of oxygen required to sustain the flame during combustion of the material (ASTM 2863). . The higher the LOI of the material, the lower the flammability. Therefore, it is desirable for the insulating foam to exhibit as high a LOI as possible. In one embodiment, the disclosed foam or has a limiting oxygen index (LOI) of at least 25 or at least 28 or at least 30.
可燃性は、ASTM E1354に準拠してコーン熱量計を用いて評価することもできる。コーン熱量計で測定され得る火炎特性(fire properties)は、放熱速度およびそのピーク、質量損失および残炭率、有効燃焼熱および燃焼効率、点火時間、消炎時間、ならびにCOおよび煙生成を含む。無水マレイン酸を含有する本開示の縮合型タンニン系発泡体は、無水マレイン酸を含まない発泡体より速く自己消火する。一実施形態において、無水マレイン酸を含有する本開示の縮合型タンニン系発泡体は、点火後50秒未満で自己消火する。 Flammability can also be evaluated using a cone calorimeter according to ASTM E1354. Flame properties that can be measured with a cone calorimeter include heat release rate and its peak, mass loss and residual charcoal rate, effective combustion heat and combustion efficiency, ignition time, flame extinction time, and CO and smoke production. Condensed tannin-based foams of the present disclosure that contain maleic anhydride self-extinguish faster than foams that do not contain maleic anhydride. In one embodiment, the condensed tannin foam of the present disclosure containing maleic anhydride self-extinguishes in less than 50 seconds after ignition.
独立気泡含量に加えて、発泡体中の気泡のサイズも、得られる熱伝導性に影響を与え得る。熱的特性に加えて、発泡体の気泡サイズは、限定はされないが、機械的特性などの、発泡体の他の特性にも影響を与え得る。一般に、発泡体の気泡は、小さくかつ均一であるのが望ましい。しかしながら、所与の密度の発泡体では、気泡サイズが小さくなり過ぎた場合、気泡壁の厚さが非常に薄くなり得、したがって弱くなり、発泡プロセス中または使用中に破裂し得るため、気泡のサイズは、無制限に小さくすることはできない。したがって、発泡体の密度およびその用途に応じて、気泡の最適なサイズがある。一実施形態において、連続気泡または独立気泡のいずれかの気泡は、50〜500μmの範囲の平均サイズを有する。別の実施形態において、気泡は、50〜300μmの範囲の平均サイズを有し、さらに別の実施形態において、気泡は、80〜200μmの範囲の平均サイズを有する。気泡サイズは、多孔質材料を評価する、当業者に公知の様々な方法によって測定され得る。一方法において、発泡体の薄い部分を切断して、Hitachi instruments(Schaumburg,Ill)から入手可能なHitachi S2100走査型電子顕微鏡などを用いた、光学顕微鏡または電子顕微鏡測定にかけることができる。 In addition to the closed cell content, the size of the cells in the foam can also affect the resulting thermal conductivity. In addition to thermal properties, the cell size of the foam can also affect other properties of the foam, such as but not limited to mechanical properties. In general, it is desirable that the foam bubbles be small and uniform. However, for a given density foam, if the cell size becomes too small, the cell wall thickness can become very thin and thus weaken and can burst during the foaming process or in use, so The size cannot be reduced indefinitely. Thus, depending on the density of the foam and its application, there is an optimal size of the bubbles. In one embodiment, the cells, either open cells or closed cells, have an average size in the range of 50-500 μm. In another embodiment, the bubbles have an average size in the range of 50-300 μm, and in yet another embodiment, the bubbles have an average size in the range of 80-200 μm. The cell size can be measured by various methods known to those skilled in the art for evaluating porous materials. In one method, a thin portion of the foam can be cut and subjected to optical or electron microscopy measurements, such as with a Hitachi S2100 scanning electron microscope available from Hitachi instruments (Schaumburg, Ill.).
一実施形態において、本明細書において上に開示される縮合型タンニン系発泡体は、表面材(facer)とも呼ばれる、2つの同様のまたは異なる非発泡体材料の間に配置されて、サンドイッチパネル構造を形成する。任意の好適な材料が、表面材に使用され得る。一実施形態において、表面材は、限定はされないが、アルミニウムおよびステンレス鋼などの金属から形成され得る。別の実施形態において、表面材は、合板、ボール紙、複合板、配向性ストランドボード、石膏ボード、ガラス繊維ボード、および当業者に公知の他の建築材料から形成され得る。別の実施形態において、表面材は、ガラス繊維および/またはE.I.DuPont de Nemours & Companyから入手可能なTyvek(登録商標)およびTypar(登録商標)などのポリマー繊維から得られる不織布材料から形成され得る。別の実施形態において、表面材は、キャンバスおよび他の布帛などの織物材料から形成され得る。さらに、別の実施形態において、表面材は、高分子フィルムまたはシートで形成され得る。表面材用の例示的なポリマーとしては、限定はされないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、およびポリアミドが挙げられる。表面材材料の厚さは、サンドイッチパネルの用途に応じて変化するであろう。場合によっては、表面材材料の厚さは、発泡体の厚さよりかなり薄くなり得る一方、他の場合、表面材材料の厚さは、介挿される発泡体の厚さと同等かまたはそれよりさらに厚くなり得る。 In one embodiment, the condensed tannin-based foam disclosed hereinabove is disposed between two similar or different non-foam materials, also referred to as a facer, to form a sandwich panel structure Form. Any suitable material can be used for the face material. In one embodiment, the face material can be formed from metals such as, but not limited to, aluminum and stainless steel. In another embodiment, the facing material may be formed from plywood, cardboard, composite board, oriented strand board, gypsum board, glass fiber board, and other building materials known to those skilled in the art. In another embodiment, the facing material is glass fiber and / or E.I. I. Can be formed from non-woven materials obtained from polymer fibers such as Tyvek® and Typar® available from DuPont de Nemours & Company. In another embodiment, the face material may be formed from woven materials such as canvas and other fabrics. Furthermore, in another embodiment, the surface material may be formed of a polymer film or sheet. Exemplary polymers for the facing material include, but are not limited to, polyethylene, polypropylene, polyester, and polyamide. The thickness of the face material will vary depending on the sandwich panel application. In some cases, the thickness of the surfacing material can be significantly less than the thickness of the foam, while in other cases, the thickness of the surfacing material is equal to or greater than the thickness of the inserted foam. Can be.
開示される縮合型タンニン系発泡体は、低い経時熱伝導性、低い可燃性および低い水蒸気吸収率を有する生物由来の低密度硬質発泡体である。開示される縮合型タンニン系発泡体は、限定はされないが、建物外面、ならびに家電製品および産業機器の断熱を含む様々な用途に使用され得る。さらに、開示される縮合型タンニン系発泡体は、壊れやすいエアロゲル用の支持体として、および潜在的に触媒担体として、シリカエアロゲルなどの他の材料と組み合わせて使用することもできる。開示される縮合型タンニン系発泡体の潜在的利点としては、限定はされないが、低毒性材料の使用、ゼロホルムアルデヒド排出、向上した耐燃性、防カビ性、および抗菌性が挙げられる。 The disclosed condensed tannin-based foam is a bio-derived low density rigid foam having low thermal conductivity over time, low flammability and low water vapor absorption. The disclosed condensed tannin-based foams can be used in a variety of applications including, but not limited to, building exteriors, and insulation of home appliances and industrial equipment. Furthermore, the disclosed condensed tannin-based foams can also be used in combination with other materials such as silica airgel as a support for fragile airgels and potentially as a catalyst support. Potential advantages of the disclosed condensed tannin foam include, but are not limited to, the use of low toxicity materials, zero formaldehyde emissions, improved flame resistance, mold resistance, and antibacterial properties.
縮合型タンニン系発泡体を作製する方法
本開示によれば、縮合型タンニン系発泡体を作製する方法が提供される。本方法は、表面活性縮合型タンニンと、タンニン反応性モノマーと、水とを含む凝集体フリーの溶液を形成する工程を含む。
Method for Producing Condensed Tannin Foam According to the present disclosure, a method for producing a condensed tannin foam is provided. The method includes forming an aggregate-free solution comprising surface active condensed tannin, a tannin reactive monomer, and water.
本明細書において上に開示される表面活性縮合型タンニンは、50重量%の水に溶解されるとき、53.0mN/m未満の表面張力を有する。一実施形態において、表面活性縮合型タンニンは、本明細書において上に開示される揮発性物質フリーの縮合型タンニンである。乾燥された表面活性縮合型タンニンの量は、ホルムアルデヒドフリーの発泡性組成物の総重量を基準にして、10〜80重量%、または20〜80重量%、または50〜80重量%の範囲である。 The surface active condensed tannin disclosed hereinabove has a surface tension of less than 53.0 mN / m when dissolved in 50 wt% water. In one embodiment, the surface active condensed tannin is the volatile material free condensed tannin disclosed hereinabove. The amount of dried surface active condensed tannin ranges from 10 to 80%, or 20 to 80%, or 50 to 80% by weight, based on the total weight of the formaldehyde-free foamable composition. .
本明細書において上に開示される任意の好適なホルムアルデヒドフリーのタンニン反応性モノマーが使用され得る。溶液中に存在するホルムアルデヒドフリーのタンニン反応性モノマーの量は、ホルムアルデヒドフリーの発泡性組成物の総重量を基準にして、5〜80重量%、または10〜50重量%、または10〜30重量%の範囲である。 Any suitable formaldehyde-free tannin-reactive monomer disclosed hereinabove can be used. The amount of formaldehyde-free tannin-reactive monomer present in the solution is 5 to 80 wt%, or 10 to 50 wt%, or 10 to 30 wt%, based on the total weight of the formaldehyde-free foamable composition Range.
凝集体フリーの溶液を形成する工程は、表面活性縮合型タンニンを、ホルムアルデヒドフリーのタンニン反応性モノマー、および水と混合して、混合物を形成する工程と、滞留時間を混合物に提供して、タンニンを混合物に有効に溶解させる工程とを含む。滞留時間の開始時に、混合物は、タンニンの凝集体を含んでいてもよく、二相系を観察することができ、一方の相は、タンニンの凝集体であり、他方の相は、モノマーに溶解されたタンニンと、水とを含む液体である。タンニンの凝集体が溶解するにつれ、混合物は、より粘性になる。滞留時間の終了時に、混合物は、モノマーに溶解されたタンニンと、水とを含む一相系である。滞留時間を提供する工程は、混合物を滞留時間にわたって静置しておく工程、または混合物を一定の時間にわたって混合する工程、または混合し、滞留時間の残りの間、静置しておく工程を含み得る。凝集体フリーの溶液を得るのに必要とされる滞留時間の量は、タンニンをモノマーおよび水と混合する温度、また組成および混合の程度に応じて決まる。例えば、手作業による混合、Kitchen−aid(登録商標)ミキサー、二軸押出機、ブラベンダー、オーバーヘッドスターラー、ボールミル、摩擦粉砕機、Waringブレンダー、またはそれらの組合せを用いた機械的混合などの、任意の好適な方法が、表面活性縮合型タンニンを、タンニン反応性モノマー、および水と混合して、凝集体フリーの溶液を形成するのに使用され得る。 The step of forming an aggregate-free solution comprises mixing surface active condensed tannin with formaldehyde-free tannin-reactive monomer and water to form a mixture, and providing the mixture with a residence time to provide the tannin. Effectively dissolving the compound in the mixture. At the start of the residence time, the mixture may contain tannin aggregates and a two-phase system can be observed, one phase being tannin aggregates and the other phase being soluble in the monomer. It is a liquid containing tannin and water. As the tannin aggregates dissolve, the mixture becomes more viscous. At the end of the residence time, the mixture is a one-phase system comprising tannin dissolved in the monomer and water. Providing a residence time includes allowing the mixture to stand for the residence time, or mixing the mixture for a period of time, or mixing and leaving for the remainder of the residence time. obtain. The amount of residence time required to obtain an aggregate free solution depends on the temperature at which the tannin is mixed with the monomer and water, as well as the composition and degree of mixing. Any, such as manual mixing, mechanical mixing using a Kitchen-Aid® mixer, twin screw extruder, Brabender, overhead stirrer, ball mill, friction grinder, Waring blender, or combinations thereof Any suitable method can be used to mix the surface active condensed tannin with the tannin reactive monomer and water to form an aggregate free solution.
一実施形態において、表面活性縮合型タンニンと、タンニン反応性モノマーと、水とを含む凝集体フリーの溶液を形成する工程は、まず、タンニンを水と混合し、次に、モノマーを、タンニンと水との混合物に加える工程を含み得る。他の実施形態において、表面活性縮合型タンニンと、タンニン反応性モノマーと、水とを含む凝集体フリーの溶液を形成する工程は、まず、タンニンをモノマーと混合し、次に、水を、タンニンとモノマーとの混合物に加える工程を含み得る。別の実施形態において、表面活性縮合型タンニンと、タンニン反応性モノマーと、水とを含む凝集体フリーの溶液を形成する工程は、モノマーを水と混合し、次に、表面活性縮合型タンニンを、タンニン反応性モノマーと水との混合物に加える工程を含み得る。 In one embodiment, the step of forming an aggregate-free solution comprising surface active condensed tannin, a tannin-reactive monomer, and water comprises first mixing the tannin with water and then the monomer with tannin. Adding to the mixture with water. In another embodiment, the step of forming an aggregate-free solution comprising surface active condensed tannin, a tannin-reactive monomer, and water comprises first mixing tannin with the monomer and then adding water to the tannin. And adding to the monomer mixture. In another embodiment, the step of forming an aggregate-free solution comprising surface active condensed tannin, a tannin reactive monomer, and water comprises mixing the monomer with water and then converting the surface active condensed tannin into water. Adding to the mixture of tannin-reactive monomer and water.
縮合型タンニン系発泡体を作製する方法は、飽和または不飽和有機無水物および発泡剤を、凝集体フリーの溶液に加えて、プレフォーム混合物を形成する工程も含む。本方法は、酸触媒をプレフォーム混合物に加えて、ホルムアルデヒドフリーの発泡性組成物を形成する工程も含む。 The method of making a condensed tannin foam also includes the step of adding saturated or unsaturated organic anhydride and blowing agent to the aggregate free solution to form a preform mixture. The method also includes the step of adding an acid catalyst to the preform mixture to form a formaldehyde-free foamable composition.
有機無水物の量は、ホルムアルデヒドフリーの発泡性組成物の総重量を基準にして、0.5〜20%、または1〜15%、または1〜10%の範囲である。一実施形態において、有機無水物は、無水マレイン酸を含む。 The amount of organic anhydride is in the range of 0.5-20%, or 1-15%, or 1-10%, based on the total weight of the formaldehyde-free foamable composition. In one embodiment, the organic anhydride comprises maleic anhydride.
縮合型タンニン系発泡体を作製する方法は、有機無水物およびポリアミンが、1:0.1〜1:1の重量比で存在するように、0.5〜20重量%または1〜10重量%のポリアミンを、凝集体フリーの溶液に加える工程であって、ポリアミンが、尿素およびメラミンのうちの少なくとも1つを含む工程も含む。一実施形態において、ポリアミンは尿素である。 The process for making the condensed tannin foam is 0.5-20 wt% or 1-10 wt% so that the organic anhydride and polyamine are present in a weight ratio of 1: 0.1-1: 1. And a step of adding the polyamine to an aggregate-free solution, wherein the polyamine comprises at least one of urea and melamine. In one embodiment, the polyamine is urea.
発泡剤の量は、ホルムアルデヒドフリーの発泡性組成物の総重量を基準にして、0.5〜20重量%、または1〜15重量%、または1〜10重量%の範囲である。一実施形態において、発泡剤は、イソペンタンと、塩化イソプロピル、1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロ−2−ブテンおよび1−クロロ−3,3,3,−トリフルオロプロペンからなる群から選択される1つの他の発泡剤との共沸混合物または共沸混合物様混合物を含む。別の実施形態において、発泡剤は、90:10または75:25または50:50または10:90の重量比で存在する塩化イソプロピルとイソペンタンとの混合物を含む。 The amount of blowing agent ranges from 0.5 to 20%, or 1 to 15%, or 1 to 10% by weight, based on the total weight of the formaldehyde-free foamable composition. In one embodiment, the blowing agent consists of isopentane and isopropyl chloride, 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene and 1-chloro-3,3,3, -trifluoropropene. An azeotrope or azeotrope-like mixture with one other blowing agent selected from the group. In another embodiment, the blowing agent comprises a mixture of isopropyl chloride and isopentane present in a weight ratio of 90:10 or 75:25 or 50:50 or 10:90.
縮合型タンニン系発泡体を作製する方法は、界面活性剤を凝集体フリーの溶液に加える工程も含む。別の実施形態において、界面活性剤が、プレフォーム混合物に加えられる。界面活性剤は、まず、発泡剤と混合され、次に、発泡剤と界面活性剤との混合物が、凝集体フリーの溶液と混合されて、プレフォーム混合物を形成する。別の実施形態において、界面活性剤が、酸触媒と混合される。凝集体フリーの溶液、プレフォーム混合物、またはホルムアルデヒドフリーの発泡性組成物のうちの少なくとも1つ中に存在する界面活性剤の量は、ホルムアルデヒドフリーの発泡性組成物の総重量を基準にして、0.5〜10重量%、または2〜8重量%、または3〜6重量%の範囲である。 The method for producing the condensed tannin-based foam also includes a step of adding a surfactant to the aggregate-free solution. In another embodiment, a surfactant is added to the preform mixture. The surfactant is first mixed with the blowing agent and then the mixture of blowing agent and surfactant is mixed with the agglomerate-free solution to form a preform mixture. In another embodiment, a surfactant is mixed with the acid catalyst. The amount of surfactant present in at least one of the aggregate-free solution, preform mixture, or formaldehyde-free foamable composition is based on the total weight of the formaldehyde-free foamable composition, It is in the range of 0.5-10 wt%, or 2-8 wt%, or 3-6 wt%.
界面活性剤は、表面活性縮合型タンニン、タンニン反応性モノマー、飽和または不飽和有機無水物、発泡剤、発泡性組成物の触媒および任意選択的な添加剤を含むホルムアルデヒドフリーの発泡性組成物を乳化するのに有効な量で存在する。界面活性剤は、表面張力を低下させ、発泡および硬化工程中に発泡体気泡を安定させるために加えられる。一実施形態において、界面活性剤は、本明細書において上に開示されるエトキシ化ヒマシ油である。 The surfactant comprises a formaldehyde-free foamable composition comprising surface active condensed tannins, tannin reactive monomers, saturated or unsaturated organic anhydrides, foaming agents, foamable composition catalysts and optional additives. Present in an amount effective to emulsify. Surfactants are added to reduce surface tension and stabilize the foam cells during the foaming and curing process. In one embodiment, the surfactant is an ethoxylated castor oil disclosed hereinabove.
縮合型タンニン系発泡体を作製する方法は、本明細書において上に開示される添加剤を、凝集体フリーの溶液またはプレフォーム混合物のうちの少なくとも1つに加える工程をさらに含む。添加剤の量は、凝集体フリーの溶液の総重量を基準にして、5〜50重量%、または10〜45重量%、または15〜40重量%の範囲である。一実施形態において、添加剤は、本明細書において上に開示されるポリエステルポリオールを含む可塑剤である。 The method of making a condensed tannin-based foam further comprises adding the additive disclosed herein above to at least one of the aggregate-free solution or preform mixture. The amount of additive ranges from 5 to 50%, or 10 to 45%, or 15 to 40% by weight, based on the total weight of the aggregate free solution. In one embodiment, the additive is a plasticizer comprising the polyester polyol disclosed hereinabove.
本明細書において上に開示される酸触媒の量は、ホルムアルデヒドフリーの発泡性組成物の総重量を基準にして、1〜20重量%または5〜20重量%または5〜15重量%の範囲である。一実施形態において、酸触媒は、0.67:1〜9:1、または2:1〜7:1、または3:1〜5:1の範囲の重量比で、パラ−トルエンスルホン酸およびキシレンスルホン酸を含む。さらに、酸触媒は、最小量の溶媒に溶解されてもよく、溶媒は、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、トリエチレングリコール、ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド、N−メチル−2−ピロリドン、モルホリン、1,3−プロパンジオール、またはそれらの混合物を含む。触媒が、通常、発泡体を生成するのに必要とされるが、場合によっては、発泡体は、触媒を用いずに、熱エージング(thermal aging)を用いて作製され得る。熱エージングおよび触媒の組合せが、一般的に使用される。場合によっては、反応は、発熱性であるため、さらなる熱がほとんどまたは全く必要とされないことがある。 The amount of acid catalyst disclosed herein above is in the range of 1-20 wt% or 5-20 wt% or 5-15 wt%, based on the total weight of the formaldehyde-free foamable composition. is there. In one embodiment, the acid catalyst is para-toluenesulfonic acid and xylene in a weight ratio ranging from 0.67: 1 to 9: 1, or 2: 1 to 7: 1, or 3: 1 to 5: 1. Contains sulfonic acid. Furthermore, the acid catalyst may be dissolved in a minimum amount of solvent, such as ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, triethylene glycol, butyrolactone, dimethyl sulfoxide, N-methyl-2-pyrrolidone, morpholine, 1 , 3-propanediol, or mixtures thereof. Although a catalyst is usually required to produce a foam, in some cases, the foam can be made using thermal aging without a catalyst. A combination of thermal aging and catalyst is commonly used. In some cases, the reaction is exothermic and little or no additional heat may be required.
縮合型タンニン系発泡体を作製する方法は、ホルムアルデヒドフリーの発泡性組成物を発泡させ、硬化して、複数の気泡を画定する高分子相と、複数の気泡の少なくとも一部に配置される1つまたは複数の発泡剤とを含む発泡体を形成する工程も含む。ホルムアルデヒドフリーの発泡性組成物を処理する工程は、ホルムアルデヒドフリーの発泡性組成物を最適温度に維持する工程を含む。一実施形態において、最適温度は、50〜100℃、または60〜90℃の範囲である。別の実施形態において、ホルムアルデヒドフリーの発泡性組成物を処理する工程は、ホルムアルデヒドフリーの発泡性組成物を、実質的に閉鎖された型中または連続した発泡体ライン(continuous foam line)中で発泡させる工程を含む。一実施形態において、ホルムアルデヒドフリーの発泡性組成物は、まず、開放された型中で、50〜100℃、または60〜90℃の範囲の最適温度で発泡され、次に、型は閉じられ、一定の時間にわたってその温度に保たれる。場合によっては、発泡体は、閉鎖された型中でまたは発泡体密度を制御するための圧力の付加下で形成される。大気圧から5000kPaまでの圧力が、所望の発泡体密度に応じて加えられ得る。 A method for producing a condensed tannin-based foam includes foaming a formaldehyde-free foamable composition and curing to dispose a polymer phase that defines a plurality of bubbles, and at least a part of the plurality of bubbles 1 Also included is a step of forming a foam comprising one or more blowing agents. Processing the formaldehyde-free foamable composition includes maintaining the formaldehyde-free foamable composition at an optimum temperature. In one embodiment, the optimum temperature is in the range of 50-100 ° C, or 60-90 ° C. In another embodiment, treating the formaldehyde-free foamable composition comprises foaming the formaldehyde-free foamable composition in a substantially closed mold or continuous foam line. Including the step of In one embodiment, the formaldehyde-free foamable composition is first foamed in an open mold at an optimal temperature in the range of 50-100 ° C, or 60-90 ° C, and then the mold is closed, It is kept at that temperature for a certain time. In some cases, the foam is formed in a closed mold or under application of pressure to control the foam density. Pressures from atmospheric pressure up to 5000 kPa can be applied depending on the desired foam density.
本方法は、縮合型タンニン系発泡体を、表面材とも呼ばれる、2つの同様のまたは異なる非発泡体材料の間に配置して、サンドイッチパネル構造を形成する工程をさらに含み得る。本明細書において上に開示されるように、任意の好適な材料が、表面材に使用され得る。 The method may further include placing the condensed tannin-based foam between two similar or different non-foam materials, also referred to as face materials, to form a sandwich panel structure. Any suitable material can be used for the face material as disclosed hereinabove.
表面材材料は、縮合型タンニン系発泡体に物理的にまたは化学的に結合されて、サンドイッチパネルの構造的完全性を高め得る。限定はされないが、機械的手段による粗面処理および化学的手段によるエッチングを含む、任意の好適な方法が、結合の物理的手段に使用され得る。限定はされないが、表面材表面と発泡体との間にタイ層を形成する、コーティング、下塗剤、および接着促進剤の使用を含む、任意の好適な方法が、化学的結合に使用され得る。 The facing material can be physically or chemically bonded to the condensed tannin foam to increase the structural integrity of the sandwich panel. Any suitable method can be used for the physical means of bonding, including but not limited to roughening by mechanical means and etching by chemical means. Any suitable method can be used for chemical bonding including, but not limited to, the use of coatings, priming agents, and adhesion promoters that form a tie layer between the surface material surface and the foam.
混合されたタンニン−フェノール発泡体を作製する方法
一態様において、
・水およびタンニン反応性モノマーに溶解された揮発性物質フリーの縮合型タンニン、
・フェノールおよびフェノール反応性モノマーから誘導され、尿素をさらに含むフェノール−レゾールプレポリマー、および
・任意選択的に、飽和または不飽和有機無水物
から誘導されるタンニン−フェノールレゾール混合物を含む発泡性組成物を発泡させ、硬化することによって形成される混合されたタンニン−フェノール発泡体がある。
Method of making a mixed tannin-phenol foam In one aspect,
Volatile-free condensed tannins dissolved in water and tannin reactive monomers,
A phenolic-resole prepolymer derived from phenol and a phenol-reactive monomer and further containing urea; and optionally, a foamable composition comprising a tannin-phenolic resole mixture derived from a saturated or unsaturated organic anhydride There is a mixed tannin-phenol foam formed by foaming and curing.
本発明の教示のタンニン反応性モノマーは、ホルムアルデヒドを除外するため、本発明の教示の混合されたタンニン−フェノール発泡体中のホルムアルデヒドの全体量は、フェノール−レゾールプレポリマーより少なく、それによって、ホルムアルデヒドの曝露および排出に関して向上した利点を有する本開示の混合されたタンニン−フェノール発泡体を作製する。 Because the tannin reactive monomers of the present teachings exclude formaldehyde, the total amount of formaldehyde in the mixed tannin-phenol foam of the present teachings is less than the phenol-resole prepolymer, thereby reducing the formaldehyde The mixed tannin-phenol foam of the present disclosure is made with improved advantages with respect to exposure and excretion of
本開示によれば、混合されたタンニン−フェノール発泡体を作製する方法が提供される。本方法は、まず、1時間から6日間までまたは2時間から3日間または6〜48時間または12〜24時間にわたって空気、酸素または窒素中で、110〜200℃または120〜160℃または125〜145℃の範囲の温度で表面活性縮合型タンニンを加熱して、277℃を超える沸点を有する1つまたは複数の揮発性化合物を実質的に除去することによって、揮発性物質フリーの縮合型タンニンを形成する工程を含む。 According to the present disclosure, a method for making a mixed tannin-phenol foam is provided. The method begins with 110-200 ° C. or 120-160 ° C. or 125-145 in air, oxygen or nitrogen for 1 to 6 days or 2 to 3 days or 6 to 48 hours or 12 to 24 hours. Forming a volatile substance-free condensed tannin by heating the surface active condensed tannin at a temperature in the range of ℃ to substantially remove one or more volatile compounds having a boiling point above 277 ℃ The process of carrying out is included.
本方法は、凝集体フリーのタンニン溶液が、水およびタンニン反応性モノマーに溶解された表面活性縮合型タンニンの熱処理によって得られる揮発性物質フリーの縮合型タンニンを含むことを除いて、本明細書において上に開示されるように、凝集体フリーのタンニン溶液を形成する工程をさらに含む。一実施形態において、揮発性物質フリーの縮合型タンニンと、フルフリルアルコールと、水とを含む凝集体フリーのタンニン溶液は、25℃で、1000〜150000cPまたは2000〜100000cPまたは5000〜50000cPの範囲の粘度を有する。 This method is described herein, except that the aggregate-free tannin solution contains volatile material-free condensed tannin obtained by heat treatment of surface active condensed tannin dissolved in water and tannin-reactive monomer. Further comprising the step of forming an aggregate-free tannin solution as disclosed above. In one embodiment, an aggregate-free tannin solution comprising volatile material-free condensed tannin, furfuryl alcohol and water has a range of 1000-150,000 cP or 2000-100000 cP or 5000-50000 cP at 25 ° C. Has viscosity.
一実施形態において、本明細書において上に開示されるホルムアルデヒドフリーのタンニン反応性モノマーの量は、揮発性物質フリーの縮合型タンニンと、水と、タンニン反応性モノマーとを含むタンニン溶液の総重量を基準にして、5〜80重量%、または10〜50重量%、または10〜30重量%の範囲で、凝集体フリーのタンニン溶液中に存在する。 In one embodiment, the amount of formaldehyde-free tannin-reactive monomer disclosed herein above is the total weight of the tannin solution comprising volatile-free condensed tannin, water, and tannin-reactive monomer. Is present in the aggregate-free tannin solution in the range of 5 to 80% by weight, or 10 to 50% by weight, or 10 to 30% by weight.
混合されたタンニン−フェノール発泡体を作製する方法は、10〜90重量%または20〜80重量%または25〜70重量%のフェノール−レゾールプレポリマーをタンニン溶液に加えて、タンニン−フェノールレゾール混合物を形成する工程をさらに含む。一実施形態において、フェノール−レゾールプレポリマーは、フェノールおよびフェノール反応性モノマーから誘導され、尿素をさらに含む。 The method of making a mixed tannin-phenol foam is to add 10-90 wt% or 20-80 wt% or 25-70 wt% phenol-resole prepolymer to the tannin solution and add the tannin-phenolresol mixture. The method further includes forming. In one embodiment, the phenol-resole prepolymer is derived from phenol and a phenol reactive monomer and further comprises urea.
好適なフェノールとしては、限定はされないが、非置換フェノール、エチルフェノール、p−tertブチルフェノール;オルト、メタ、およびパラクレゾール;レゾルシノール;カテコール;キシレノールなどが挙げられる。 Suitable phenols include, but are not limited to, unsubstituted phenol, ethylphenol, p-tertbutylphenol; ortho, meta, and paracresol; resorcinol; catechol; xylenol.
好適なフェノール反応性モノマーは、限定はされないが、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、フルフリルアルコール、フルフラール、グリオキサール、アセトアルデヒド、グルタルアルデヒド、5−ヒドロキシメチルフルフラール、レブリン酸エステル、糖類、2,5−フランジカルボン酸アルデヒド、ジフルフラール(DFF)およびソルビトールのうちの少なくとも1つを含む。 Suitable phenol-reactive monomers include, but are not limited to, formaldehyde, paraformaldehyde, furfuryl alcohol, furfural, glyoxal, acetaldehyde, glutaraldehyde, 5-hydroxymethylfurfural, levulinate ester, sugars, 2,5-furandicarboxylic acid At least one of aldehyde, difurfural (DFF) and sorbitol is included.
一実施形態において、フェノール−レゾールプレポリマーは、非置換フェノール、フェノール反応性モノマーおよび尿素から誘導され、1500未満または1000未満の数平均分子量を有し、25℃で、30,000cPs未満または15,000cPs未満の粘度を有する。 In one embodiment, the phenol-resole prepolymer is derived from unsubstituted phenol, a phenol reactive monomer and urea and has a number average molecular weight of less than 1500 or less than 1000 and less than 30,000 cPs or 25 at 25 ° C. Having a viscosity of less than 000 cPs.
一実施形態において、フェノール−レゾールプレポリマーは、フェノール、ホルムアルデヒド、および尿素から誘導される。別の実施形態において、フェノール−レゾールプレポリマーは、フェノール、尿素、ホルムアルデヒドならびにフルフリルアルコール、フルフラール、グリオキサール、5−ヒドロキシメチルフルフラール、レブリン酸エステル、糖類、2,5−フランジカルボン酸アルデヒド、ジフルフラール(DFF)およびソルビトールからなる群から選択される少なくとも1つの生物ベースのフェノール反応性モノマーから誘導される。 In one embodiment, the phenol-resole prepolymer is derived from phenol, formaldehyde, and urea. In another embodiment, the phenol-resole prepolymer comprises phenol, urea, formaldehyde and furfuryl alcohol, furfural, glyoxal, 5-hydroxymethylfurfural, levulinate ester, sugar, 2,5-furandicarboxylic aldehyde, difurfural. Derived from at least one bio-based phenol-reactive monomer selected from the group consisting of (DFF) and sorbitol.
一実施形態において、フェノール−レゾールプレポリマーは、フェノール、フェノール反応性モノマー、尿素から誘導される。 In one embodiment, the phenol-resole prepolymer is derived from phenol, a phenol reactive monomer, urea.
本方法は、縮合型タンニン系発泡体を作製する方法について記載されるのと同様に、少なくとも1つの界面活性剤、1つの発泡剤および芳香族スルホン酸を、タンニン−フェノールレゾール混合物に加える工程をさらに含み、相違点は、発泡剤、酸触媒、任意選択的な尿素、可塑剤を、タンニンではなく、タンニン−フェノールレゾール混合物に加える点である。 The method comprises the steps of adding at least one surfactant, one blowing agent and aromatic sulfonic acid to the tannin-phenol resole mixture, as described for a method of making a condensed tannin foam. In addition, the difference is that a blowing agent, acid catalyst, optional urea, plasticizer is added to the tannin-phenol resole mixture rather than tannin.
本方法は、0.5〜20%、または1〜15%、または1〜10%の飽和または不飽和有機無水物、0.5〜20重量%のポリアミンを、タンニン−フェノールレゾール混合物に加えてもよい工程をさらに含む。本方法は、0.5〜20%または1〜15%、または1〜10重量%の発泡剤を加えて、プレフォームタンニン−フェノールレゾール混合物を形成する工程をさらに含む。本方法は、1〜20重量%の酸触媒を、プレフォームタンニン−フェノールレゾール混合物に加えて、タンニン−フェノールレゾール発泡性組成物を形成する工程も含み、量は、発泡剤の重量を除いた、混合されたタンニン−フェノール発泡体組成物の総重量を基準にしている。 The method involves adding 0.5-20%, or 1-15%, or 1-10% saturated or unsaturated organic anhydride, 0.5-20% by weight polyamine to the tannin-phenol resole mixture. Further steps may be included. The method further includes the step of adding 0.5-20% or 1-15%, or 1-10% by weight blowing agent to form a preformed tannin-phenol resole mixture. The method also includes the step of adding 1-20% by weight acid catalyst to the preformed tannin-phenol resole mixture to form a tannin-phenol resole foamable composition, the amount excluding the weight of the blowing agent. , Based on the total weight of the mixed tannin-phenol foam composition.
本明細書において上に開示される任意の好適な発泡剤が、使用され得る。一実施形態において、発泡剤は、90:10または75:25または50:50または10:90の重量比で存在する塩化イソプロピルとイソペンタンとの混合物を含む。 Any suitable blowing agent disclosed herein above may be used. In one embodiment, the blowing agent comprises a mixture of isopropyl chloride and isopentane present in a weight ratio of 90:10 or 75:25 or 50:50 or 10:90.
一実施形態において、酸触媒は、0.67:1〜9:1、または2:1〜7:1、または3:1〜5:1の範囲の重量比で、パラ−トルエンスルホン酸およびキシレンスルホン酸を含む。さらに、芳香族スルホン酸は、本明細書において上に開示されるように、最小量の溶媒に溶解され得る。 In one embodiment, the acid catalyst is para-toluenesulfonic acid and xylene in a weight ratio ranging from 0.67: 1 to 9: 1, or 2: 1 to 7: 1, or 3: 1 to 5: 1. Contains sulfonic acid. In addition, the aromatic sulfonic acid can be dissolved in a minimal amount of solvent, as disclosed hereinabove.
一実施形態において、有機無水物は、無水マレイン酸を含む。 In one embodiment, the organic anhydride comprises maleic anhydride.
混合されたタンニン−フェノール発泡体を作製する方法は、50〜100℃または60〜90℃の範囲の温度でタンニン−フェノールレゾール発泡性組成物を発泡させ、硬化して、複数の気泡を画定する高分子相を含む混合されたタンニン−フェノール発泡体を形成する工程であって、1つまたは複数の発泡剤が、複数の気泡の少なくとも一部に配置される工程も含む。タンニン−フェノールレゾール発泡性組成物を処理する工程は、本明細書において上に開示される縮合型タンニン系発泡体を作製するための方法と同様に、実質的に閉鎖された型中または連続した発泡体ライン中または開放された型中で組成物を発泡させる工程を含む。 A method of making a mixed tannin-phenol foam foams and cures a tannin-phenol resole foamable composition at a temperature in the range of 50-100 ° C. or 60-90 ° C. to define a plurality of bubbles. Forming a mixed tannin-phenol foam comprising a polymeric phase, wherein one or more blowing agents are disposed in at least some of the plurality of cells; The step of treating the tannin-phenol resole foamable composition is in a substantially closed mold or continuous, similar to the method for making the condensed tannin foam disclosed hereinabove. Foaming the composition in a foam line or in an open mold.
一実施形態において、混合されたタンニン−フェノール発泡体は、揮発性物質フリーの縮合型タンニン、フルフリルアルコール、フェノールレゾールプレポリマー、塩化イソプロピルとイソペンタンとの混合物、尿素、エトキシ化ヒマシ油系界面活性剤、芳香族スルホン酸触媒、およびポリエステルポリオールまたはポリエーテルポリオールのうちの少なくとも1つを含む任意選択的な可塑剤から誘導される。 In one embodiment, the mixed tannin-phenol foam is a volatile material free condensed tannin, furfuryl alcohol, phenol resole prepolymer, a mixture of isopropyl chloride and isopentane, urea, ethoxylated castor oil based surfactant. Derived from an optional plasticizer comprising an agent, an aromatic sulfonic acid catalyst, and at least one of a polyester polyol or polyether polyol.
一実施形態において、タンニン系発泡体を作製する方法は、タンニン系発泡体を、表面材とも呼ばれる、2つの同様のまたは異なる非発泡体材料の間に配置して、サンドイッチパネル構造を形成する工程をさらに含む。 In one embodiment, a method of making a tannin-based foam comprises placing a tannin-based foam between two similar or different non-foam materials, also referred to as face materials, to form a sandwich panel structure. Further included.
本明細書に開示される構想は、以下の実施例においてさらに説明され、実施例は、特許請求の範囲に記載される開示内容の範囲を限定するものではない。上記の説明およびこれらの実施例から、当業者は、本発明の本質的な特徴を確認することができ、本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに、様々な用途および条件に本発明を適合させるために、本発明の様々な変形および変更を行うことができる。 The concepts disclosed herein are further described in the following examples, which do not limit the scope of the disclosure described in the claims. From the above description and these examples, those skilled in the art can ascertain the essential characteristics of the present invention and adapt the present invention to various uses and conditions without departing from the spirit and scope of the present invention. In order to achieve this, various modifications and changes of the present invention can be made.
試験方法
表面張力
縮合型タンニン水溶液および樹脂の表面張力を、Cahn DCA−312 Force張力計とともに白金DuNouyリングを用いて測定した。
Test Method Surface Tension The surface tension of the condensed tannin aqueous solution and the resin was measured using a platinum DuNouy ring together with a Cahn DCA-312 Force tensiometer.
密度
発泡体の見かけ密度(ρ)を、a)発泡体を、直方体または円柱などの規則的な形状へと切断し、b)発泡体片の寸法および重量を測定し、c)発泡体片の体積を評価し、次に、発泡体片の重量を、発泡体片の体積で除算することによって測定した。
Density The apparent density (ρ) of the foam is a) the foam is cut into a regular shape such as a cuboid or cylinder, b) the dimensions and weight of the foam pieces are measured, and c) the foam pieces The volume was evaluated and then measured by dividing the weight of the foam piece by the volume of the foam piece.
より詳細には、3つの円柱形片を、試験発泡体の平均見かけ密度を計算するために、1.651mm(0.065インチ)の内径を有する真ちゅう製の芯抜き器(corer)を用いて試験発泡体から切り取った。円柱形片の直径および長さを、Vernier測径器を用いて測定し、次に、円柱の体積(V)を計算した。各円柱形片の質量(m)を測定し、それを用いて、各発泡体片の見かけ密度(ρa)を計算した。
連続気泡含量
発泡体の連続気泡含量を、ASTM標準D6226−5を用いて測定した。全ての測定を、24℃の室温で行った。
Open cell content The open cell content of the foam was measured using ASTM standard D6226-5. All measurements were performed at room temperature of 24 ° C.
各円柱形片の比重瓶密度(ρ)を、窒素ガスを用いて室温で、ガス比重瓶、Model # Accupyc 1330(Micromeritics Instrument Corporation,Georgia,U.S.A)を用いて測定した。 The specific gravity bottle density (ρ) of each cylindrical piece was measured at room temperature using nitrogen gas using a gas specific gravity bottle, Model # Accupyc 1330 (Micromeritics Instrument Corporation, Georgia, USA).
AccuPycは、置換されたガスの量を測定することによって機能する。円柱形発泡体片を、比重瓶チャンバに入れ、試験ガスをチャンバに充填する際の圧力を測定し、試験ガスを第2の空のチャンバ中に排出することによって、試験ガスがアクセスできない円柱形発泡体片の体積(Vs)を計算した。この測定を、各発泡体円柱形片につき5回繰り返し、Vsの平均値を計算した。 AccuPyc works by measuring the amount of gas displaced. The cylindrical foam piece is placed in a density bottle chamber, the pressure when filling the chamber with the test gas is measured, and the test gas is discharged into the second empty chamber, thereby preventing the test gas from accessing the cylinder. The volume (V s ) of the foam piece was calculated. This measurement was repeated 5 times for each foam cylindrical piece, and the average value of V s was calculated.
発泡体試料中の連続気泡の体積分率(Ov)を、下式:
固体タンニンポリマーの比重が1g/cm3であると仮定して、気泡壁の体積分率(CWv)を、下式:
Cv=1−Ov−CWv
によって推定した。
Assuming that the specific gravity of the solid tannin polymer is 1 g / cm 3 , the volume fraction (CW v ) of the bubble wall is expressed by the following formula:
C v = 1−O v −CW v
Estimated by.
熱伝導性
Hot Disk Model # PPS 2500S(Hot Disk AB,Gothenberg,Sweden)を用いて、発泡体の熱伝導性を測定した。
Thermal conductivity The thermal conductivity of the foam was measured using a Hot Disk Model #PPS 2500S (Hot Disk AB, Gothenberg, Sweden).
熱伝導性を測定する必要のある発泡体を、同じサイズの2つの矩形または円形の試験片に切断する。発泡体片の横寸法および厚さは、Hot Disk加熱器およびセンサコイルの半径の4倍を超える必要があった。全ての測定のための加熱器およびセンサコイルの半径は、6.4mmであり、したがって、発泡体片の横寸法および厚さは、26mmを超えていた。 The foam whose thermal conductivity needs to be measured is cut into two rectangular or circular specimens of the same size. The lateral dimensions and thickness of the foam pieces needed to exceed 4 times the radius of the Hot Disk heater and sensor coil. The heater and sensor coil radii for all measurements were 6.4 mm, and therefore the lateral dimensions and thickness of the foam pieces exceeded 26 mm.
測定プロトコルの開始前に、加熱器およびセンサコイルを、発泡体の2つの試験片の間に介挿し、アセンブリ全体を一緒に固定して、発泡体片および加熱器およびセンサコイルの表面の間の密接な接触を確保した。 Prior to the start of the measurement protocol, the heater and sensor coil are inserted between two test pieces of foam and the entire assembly is secured together so that the foam piece and the surface of the heater and sensor coil are between Close contact was ensured.
試験の開始時に、既知の電流および電圧を、加熱器およびセンサコイルに加えた。加熱器およびセンサコイルが、コイルを通る電流の通過により加熱されるにつれ、エネルギーが、発泡体の周囲の試験片に消散された。実験中の一定の時間間隔で、加熱器およびセンサコイルの抵抗性も、Hot Disk装置に装備された精密級ホイートストンブリッジを用いて測定した。抵抗性を用いて、コイルの瞬間温度を推定した。次に、加熱器およびセンサコイルの温度履歴を、Yi He,Thermochimica Acta 436,pp 122−129,2005に詳細に示される数理解析を用いて発泡体の熱伝導性を計算するのに使用した。 At the start of the test, a known current and voltage were applied to the heater and sensor coil. As the heater and sensor coil were heated by the passage of current through the coil, energy was dissipated to the specimen around the foam. At regular time intervals during the experiment, the resistance of the heater and sensor coil was also measured using a precision Wheatstone bridge equipped on the Hot Disk device. The instantaneous temperature of the coil was estimated using resistance. The temperature history of the heater and sensor coil was then used to calculate the thermal conductivity of the foam using the mathematical analysis detailed in Yi He, Thermochimica Acta 436, pp 122-129, 2005.
室温での試験片における熱伝導性測定を、さらに2回繰り返した。次に、熱伝導性データを用いて、発泡体の平均熱伝導性を計算した。 The thermal conductivity measurement on the test piece at room temperature was repeated two more times. Next, the average thermal conductivity of the foam was calculated using the thermal conductivity data.
経時熱伝導性
発泡体を、オーブン中で、70℃で4日間、次に110℃で2週間にわたってエージングし、エージングされた発泡体試料の経時熱伝導性を、上述されるように、室温で測定した。
Thermal conductivity over time The foam is aged in an oven for 4 days at 70 ° C. and then for 2 weeks at 110 ° C., and the thermal conductivity of the aged foam sample is measured at room temperature as described above. It was measured.
吸湿度
タンニン−発泡体の水蒸気吸収能を、後述されるように測定した:3インチ×2インチ×1フィートの寸法を有する発泡体(熱伝導性測定に使用されるものと同じ)を、対流式オーブン中で、70℃で16時間乾燥させ、試料重量を測定した(Wdry)。次に、発泡体を、24時間にわたって、一定の湿度52%および温度22℃を有する管理された部屋に入れた。24時間後、重量増加を測定し(Wmoisture)、吸湿度を以下のように計算した。
耐火性
発泡体の耐火性を、6インチ×1.5インチ×0.25インチの発泡体試料を用いて、ASTM E1354に準拠してコーン熱量計、およびASTM D−2863に準拠して限界酸素指数方法を用いて試験した。
Fire resistance Foam fire resistance is measured using a 6 inch x 1.5 inch x 0.25 inch foam sample, cone calorimeter according to ASTM E1354, and limit oxygen according to ASTM D-2863. Tested using the exponential method.
コーン熱量計試験では、100mm×100mm×13.5の発泡体試料を、最小の300秒間にわたって50kW/m2の熱流束で放射熱に曝露する。各試料の3つの試験片の平均値を報告した。試験されるパラメータは、点火時間(tig)、ピーク放熱速度(HRR)、180秒間の燃焼後の平均HRR、有効燃焼熱(EHC)、総発熱量(THR)、平均質量損失、平均煙生成速度(SPR)およびCO/CO2発生量を含む。 In the cone calorimeter test, a 100 mm × 100 mm × 13.5 foam sample is exposed to radiant heat with a heat flux of 50 kW / m 2 for a minimum of 300 seconds. The average of three specimens for each sample was reported. Parameters tested include ignition time (t ig ), peak heat release rate (HRR), average HRR after 180 seconds of combustion, effective combustion heat (EHC), total heating value (THR), average mass loss, average smoke production Includes rate (SPR) and CO / CO 2 generation.
TGA(熱重量分析)
縮合型タンニン試料を、TA Instruments製のQ500 TGAにおいて試験した。試料は、10℃/分の加熱速度で室温から600℃に昇温した。試料を、空気および窒素雰囲気中の両方で二通り試験した。
TGA (Thermogravimetric analysis)
Condensed tannin samples were tested in a Q500 TGA manufactured by TA Instruments. The sample was heated from room temperature to 600 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min. Samples were tested in duplicate in both air and nitrogen atmospheres.
GC−MS(ガスクロマトグラフィー−質量分析法)ヘッドスペース分析
機器:7697Aヘッドスペースサンプラーおよび5975C invert XL EI−MSD卓上質量分析計を備えたAgilent 7890Aガスクロマトグラフ。
GC-MS (Gas Chromatography-Mass Spectrometry) Headspace Analysis Instrument: Agilent 7890A gas chromatograph equipped with a 7697A headspace sampler and a 5975C invert XL EI-MSD tabletop mass spectrometer.
試料の調製および手順:20mLのヘッドスペースバイアル中の50mgの試料を評価し、真空オーブン中で、室温(22℃)で、窒素で3回バックフラッシュし、素早く蓋をして、手でしっかりと締めた。各バイアルを、1時間にわたって200℃に加熱し、次に、1.0mLのヘッドスペースを、加熱された試料ループを介してGC/MSに入れた。質量スペクトルを、1秒に2つ取得した。全イオンクロマトグラムをプロットし、ピーク質量スペクトルを、NISTライブラリスペクトルと比較した。 Sample preparation and procedure: Evaluate a 50 mg sample in a 20 mL headspace vial and backflush with nitrogen three times in a vacuum oven at room temperature (22 ° C.), quickly capped, and firmly by hand Tightened. Each vial was heated to 200 ° C. for 1 hour, then 1.0 mL of headspace was placed in the GC / MS via a heated sample loop. Two mass spectra were acquired per second. Total ion chromatograms were plotted and peak mass spectra were compared to NIST library spectra.
GC条件:1分間にわたって30℃、次に、15分間にわたって15℃/分で280℃まで
実行時間:32.67分間;カラム:Agilent HP−5、30m×0.25mm、フィルム0.25μm;担体:He、0.7mL/分
GC conditions: 30 ° C. for 1 minute, then 15 ° C./minute for 15 minutes to 280 ° C. Run time: 32.67 minutes; Column: Agilent HP-5, 30 m × 0.25 mm, film 0.25 μm; support : He, 0.7 mL / min
質量分析条件:検出器;EIモード、供給源:230℃ MS Quad:150℃、EM電圧:1612、低質量:14.0高質量:600.0閾値:150試料 #:2秒(−1) Mass spectrometry conditions: Detector; EI mode, source: 230 ° C. MS Quad: 150 ° C., EM voltage: 1612, low mass: 14.0 high mass: 600.0 threshold: 150 samples #: 2 seconds (−1)
出発材料
特に示されない限り、全ての市販の材料を、入手したまま使用した。ミモザタンニン抽出物(アカシア・メアルンシ(Acacia mearnsii))試料を、2つの異なる供給源から入手し、入手したまま使用した。タンニン−Aを、SilvaTeam(Italy)から購入し、タンニン−Fを、Tanac(Brazil)から購入した。フルフリルアルコール、無水マレイン酸、および尿素は、Sigma−Aldrich(St.Louis,MO)製であった。尿素を含有しないフェノール−ホルムアルデヒド(PF−D)レゾールプレポリマーを、DynaChem,Inc.(Westville,IL)から入手し、尿素を有するフェノール−ホルムアルデヒド(PF−M)レゾールプレポリマーを、Momentive Specialty Chemicals(Mount Jewett,PA)から入手した。使用される酸触媒は、エチレングリコールまたはトリエチレングリコール中の70/30重量%のp−トルエンスルホン酸およびキシレンスルホン酸の混合物であり、DynaChem Inc.から入手した。使用される発泡剤は、イソペンタンおよび塩化イソプロピル(2−クロロプロパン)であった。使用される界面活性剤は以下の通りであった:LUMULSE CO−30QおよびLUMULSE CO−40は、Lambent Technologies(Gurnee,IL)から購入されるエトキシ化ヒマシ油であり、Tegostab(登録商標)B8406、シリコーン界面活性剤を、Evonik Goldschmidt Corporation(Hopewell,VA)から購入した。Stepanol PS−3152は、Stepanから購入される市販の可塑剤である。
Starting materials Unless otherwise indicated, all commercially available materials were used as received. Mimosatannin extract (Acacia mearnsi) samples were obtained from two different sources and used as received. Tannin-A was purchased from SilvaTeam (Italy) and tannin-F was purchased from Tanac (Brazil). Furfuryl alcohol, maleic anhydride, and urea were from Sigma-Aldrich (St. Louis, MO). A phenol-formaldehyde (PF-D) resol prepolymer containing no urea was obtained from DynaChem, Inc. (Westville, IL) and a phenol-formaldehyde (PF-M) resole prepolymer with urea was obtained from Momentary Specialty Chemicals (Mount Jewett, PA). The acid catalyst used is a mixture of 70/30% by weight p-toluenesulfonic acid and xylenesulfonic acid in ethylene glycol or triethylene glycol, and DynaChem Inc. Obtained from The blowing agents used were isopentane and isopropyl chloride (2-chloropropane). The surfactants used were as follows: LUMULSE CO-30Q and LUMULSE CO-40 are ethoxylated castor oils purchased from Lambent Technologies (Gurnee, IL), Tegostab® B8406, Silicone surfactants were purchased from Evonik Goldschmidt Corporation (Hopewell, VA). Stepanol PS-3152 is a commercially available plasticizer purchased from Stepan.
樹脂溶液の表面張力
2つの異なる供給源から得られるタンニン抽出物(タンニン−Aおよびタンニン−F)を、50重量%の水に溶解させることによって、タンニン水溶液を調製し、これらの2つの異なるタンニン抽出物溶液の表面張力を、界面活性剤を加えずに測定した。表面張力データが、表1中に報告される。
Surface tension of resin solution An tannin aqueous solution was prepared by dissolving tannin extracts (tannin-A and tannin-F) obtained from two different sources in 50 wt% water, and these two different tannins. The surface tension of the extract solution was measured without adding a surfactant. Surface tension data is reported in Table 1.
タンニン−Fを、フルフリルアルコールおよび水に溶解させることによって、タンニン溶液(タンニン−F/FA/H2O)を調製した。フェノール−ホルムアルデヒド系レゾール(PF−D)およびタンニン溶液を混合することによって、50/50重量%のタンニン−F/フェノールレゾール溶液を調製した。この50/50タンニン−F/フェノールレゾール混合物の表面張力を、界面活性剤を用いておよび用いずに測定し、100%のレゾールと比較した(表1)。 A tannin solution (tannin-F / FA / H 2 O) was prepared by dissolving tannin-F in furfuryl alcohol and water. A 50/50 wt% tannin-F / phenol resole solution was prepared by mixing a phenol-formaldehyde based resole (PF-D) and a tannin solution. The surface tension of this 50/50 tannin-F / phenol resole mixture was measured with and without surfactant and compared to 100% resole (Table 1).
タンニン、フルフリルアルコールおよび水(タンニン/FA/H2O)の凝集体フリーの原液の調製
フルフリルアルコール(320g)および脱イオン水(108.9g)を、ケトル中で混合した。次に、タンニン−F(571.1g、7.2重量%の水分を含有する)を、頻繁に撹拌しながら少しずつ加えて、溶液を形成した。ケトルの全質量を記録した。ケトルを、ミキサーが設置された油浴中で、昇温された油浴および加熱器を用いて58〜60℃に加熱し、溶液を300rpmで4時間混合した。次に、ケトルを冷却し、秤量して、水損失を測定し、失われた水に相当する追加の水を加え、溶液が均質化されるまで、溶液を再度混合した。溶液中のタンニン、フルフリルアルコールおよび水の重量比は、53/32/10であった。この溶液の粘度を25℃で測定し、14,500cPであることが分かった。この原液を用いて、発泡性組成物および発泡体を調製した。
Preparation of an aggregate-free stock solution of tannin, furfuryl alcohol and water (tannin / FA / H 2 O) Furfuryl alcohol (320 g) and deionized water (108.9 g) were mixed in a kettle. Next, tannin-F (571.1 g, containing 7.2 wt% water) was added in portions with frequent stirring to form a solution. The total mass of the kettle was recorded. The kettle was heated to 58-60 ° C. using a heated oil bath and heater in an oil bath equipped with a mixer, and the solution was mixed at 300 rpm for 4 hours. The kettle was then cooled and weighed to measure water loss, additional water corresponding to lost water was added, and the solution was mixed again until the solution was homogenized. The weight ratio of tannin, furfuryl alcohol and water in the solution was 53/32/10. The viscosity of this solution was measured at 25 ° C. and found to be 14,500 cP. Using this stock solution, a foamable composition and a foam were prepared.
実施例1:無水マレイン酸の存在下における縮合型タンニン系発泡体の調製
ホルムアルデヒドフリーの発泡性組成物の典型的な調製および縮合型タンニン系発泡体を形成するための発泡方法が、後述される。加えられる様々な成分の実際の量および発泡性組成物の総重量を基準にした各成分の計算された重量パーセンテージを、表2中で報告した。
Example 1 Preparation of Condensed Tannin Foam in the Presence of Maleic Anhydride A typical preparation of a formaldehyde-free foamable composition and a foaming method for forming a condensed tannin foam are described below. . The actual amount of the various components added and the calculated weight percentage of each component based on the total weight of the foamable composition are reported in Table 2.
タンニン/FA/水混合物溶液の一部、可塑剤(Stepanol PS−3152)、界面活性剤(LUMULSE CO−30Q)および無水マレイン酸を、100mLのビーカーに加え、十分に混合し、氷浴中で冷却した。上記の溶液に、塩化イソプロピル/イソペンタンの混合物(IPC/IP)(3:1の重量比)を加えて、プレフォーム混合物を形成した。プレフォーム混合物を含むビーカーを秤量し、追加の量のIPC/IPの3:1混合物を加えて、混合中に蒸発した量を補った。プレフォーム混合物を、氷浴中で再度冷却した後、−10℃で予め冷却されたp−トルエンスルホン酸/キシレンスルホン酸の70/30混合物(エチレングリコール中70%の溶液)を加え、30秒間にわたって十分に混合して、ホルムアルデヒドフリーの発泡性組成物を形成した。 Add a portion of the tannin / FA / water mixture solution, plasticizer (Stepanol PS-3152), surfactant (LUMULSE CO-30Q) and maleic anhydride to a 100 mL beaker, mix well, and in an ice bath Cooled down. To the above solution was added a mixture of isopropyl chloride / isopentane (IPC / IP) (3: 1 weight ratio) to form a preform mixture. The beaker containing the preform mixture was weighed and an additional amount of a 3: 1 mixture of IPC / IP was added to compensate for the amount evaporated during mixing. After the preform mixture is cooled again in an ice bath, a 70/30 mixture of p-toluenesulfonic acid / xylenesulfonic acid (70% solution in ethylene glycol) precooled at −10 ° C. is added for 30 seconds. Thoroughly mixed to form a formaldehyde-free foamable composition.
約16gの形成されたままのホルムアルデヒドフリーの発泡性組成物を、ビーカーから、オーブン中70℃で予め加熱された付着防止加工した紙箱の型(3インチ×3インチ×3インチ)へと素早く移した。この紙箱を、紙箱の型と同じ寸法を有する金型に挿入し、しっかりと閉じた。30分後、縮合型タンニン系発泡体を、金型および紙箱から取り出し、別のオーブンに入れ、70℃で一晩、発泡体を後硬化した。 About 16 g of as-formed formaldehyde-free foamable composition is quickly transferred from the beaker to an anti-stick paper box mold (3 inches x 3 inches x 3 inches) preheated in an oven at 70 ° C. did. The paper box was inserted into a mold having the same dimensions as the paper box mold and closed tightly. After 30 minutes, the condensed tannin foam was removed from the mold and paper box, placed in another oven, and the foam was post-cured overnight at 70 ° C.
硬化された縮合型タンニン系発泡体の特性が、表2中に報告される。 The properties of the cured condensed tannin foam are reported in Table 2.
実施例2〜3:無水マレイン酸の存在下における縮合型タンニン系発泡体の調製
無水マレイン酸の量が異なることを除いて、実施例1を繰り返した。調製したままの縮合型タンニン系発泡体の組成および特性が、表2中にまとめられている。
Examples 2-3: Preparation of condensed tannin foam in the presence of maleic anhydride Example 1 was repeated except that the amount of maleic anhydride was different. The composition and properties of the as-prepared condensed tannin foam are summarized in Table 2.
比較例A:発泡剤としての75/25塩化イソプロピル/イソペンタンブレンドを用いた、無水マレイン酸の非存在下における縮合型タンニン系発泡体の調製
無水マレイン酸を加えなかったことを除いて、実施例1を繰り返した。調製したままの縮合型タンニン系発泡体の組成および特性が、表2中にまとめられている。
Comparative Example A: Preparation of a condensed tannin-based foam in the absence of maleic anhydride using a 75/25 isopropyl chloride / isopentane blend as a blowing agent. Example, except that no maleic anhydride was added 1 was repeated. The composition and properties of the as-prepared condensed tannin foam are summarized in Table 2.
優れた断熱特性に加えて、増加した量の無水マレイン酸を有する発泡体は、吸湿度に対する無水マレイン酸の影響を示す図1に示されるように、密度に対して正規化した後、空気中に存在する水分に対する親和性を減少させた。一般に低い吸湿度を有する発泡体は、安定した断熱性能を有し得る。 In addition to excellent thermal insulation properties, foams with increased amounts of maleic anhydride were normalized to density and then in air, as shown in FIG. 1, which shows the effect of maleic anhydride on moisture absorption. Reduced the affinity for water present in In general, a foam having a low moisture absorption may have a stable thermal insulation performance.
実施例4および5:縮合型タンニン系発泡体特性に対する発泡および硬化温度の影響
実施例1を、そのまま(実施例4)、および55℃の異なる発泡および硬化温度で(実施例5)繰り返した。調製したままの縮合型タンニン系発泡体の組成および特性が、表3中にまとめられている。
一般に、硬化温度が高いほど、発泡体発泡プロセスがより活発になり、硬化速度がより速くなる。しかしながら、フルフリルアルコールの自己重合の上昇した発熱反応速度による、より高い温度における活発な発泡体発泡は、発泡体気泡をより薄くし、気泡の破裂を引き起こし得る。これは、高い連続気泡含量、高い熱伝導性および高い吸湿度を有する発泡体をもたらし得る。しかしながら、表3中の結果は、実施例4にあるように、逆の効果を示し、70℃で硬化された発泡体は、発泡体が55℃で硬化された実施例5(9.8%)と比較してより低い連続気泡含量(6.9%)を有する。これは、より高い温度におけるタンニンとフルフリルアルコールとの間のより速い架橋反応速度によって説明することができ、それにより、気泡は、より安定し、より小さく、より強くなり、より低い温度で作製された発泡体と比較して、より高い独立気泡、より低い密度およびより低い熱伝導性を有する発泡体をもたらす。 In general, the higher the cure temperature, the more active the foam foaming process and the faster the cure rate. However, active foam foaming at higher temperatures due to the increased exothermic kinetics of furfuryl alcohol self-polymerization can cause the foam bubbles to become thinner and cause bubble bursts. This can result in a foam having a high open cell content, high thermal conductivity and high moisture absorption. However, the results in Table 3 show the opposite effect, as in Example 4, where the foam cured at 70 ° C. is the same as Example 5 (9.8%) where the foam was cured at 55 ° C. ) With a lower open cell content (6.9%). This can be explained by the faster cross-linking reaction rate between tannin and furfuryl alcohol at higher temperatures, which makes the bubbles more stable, smaller, stronger and made at lower temperatures Compared to the foam produced, it results in a foam having higher closed cells, lower density and lower thermal conductivity.
実施例6〜9:無水マレイン酸および尿素の存在下における縮合型タンニン系発泡体の調製
6〜9の実施例は、表4に示されるように、変化された量の尿素および無水マレイン酸を使用したことを除いて、実施例1の繰り返しであった。硬化された発泡体の特性が、表4中に報告される。
Examples 6-9: Preparation of Condensed Tannin Foams in the Presence of Maleic Anhydride and Urea Examples 6-9 are shown in Table 4 with varying amounts of urea and maleic anhydride. Example 1 was repeated except that it was used. The properties of the cured foam are reported in Table 4.
比較例B:尿素の存在下であるが、無水マレイン酸の非存在下における縮合型タンニン系発泡体の調製
無水マレイン酸を加えず、尿素の量が1.5重量%であったことを除いて、実施例6を繰り返した。硬化された発泡体の特性が、表4中で報告される。
尿素がタンニン−F溶液を含有する発泡性組成物に加えられ、無水マレイン酸が加えられない場合、硬化発泡体の特性は、比較例Bによって示されるその低品質により測定できなかったことが、表4中のデータから明らかである。しかしながら、尿素の量に対して無水マレイン酸の量を調整すると、優れた断熱特性を有する発泡体が得られた。例えば、0.9重量%の尿素、無水マレイン酸を含有する発泡性組成物は、実施例6および7によって示されるように、量を1.5から2.4重量%に増加させた場合、より良好な断熱特性を得た。同様に、1.7重量%の尿素、無水マレイン酸を含有する組成物は、実施例8および9によって示されるように、3.6重量%より4.8%でより低い熱伝導性を得た。データは、尿素に対する無水マレイン酸の比率を調整することによって、発泡体断熱特性を最適化することが可能であることを示唆する。 When urea was added to a foamable composition containing a tannin-F solution and no maleic anhydride was added, the properties of the cured foam could not be measured due to its poor quality shown by Comparative Example B, It is clear from the data in Table 4. However, when the amount of maleic anhydride was adjusted with respect to the amount of urea, a foam having excellent heat insulating properties was obtained. For example, an effervescent composition containing 0.9 wt% urea, maleic anhydride, when increased in amount from 1.5 to 2.4 wt%, as shown by Examples 6 and 7, Better heat insulation properties were obtained. Similarly, a composition containing 1.7 wt.% Urea, maleic anhydride obtained a lower thermal conductivity at 4.8% than 3.6 wt.%, As demonstrated by Examples 8 and 9. It was. The data suggests that the foam insulation properties can be optimized by adjusting the ratio of maleic anhydride to urea.
実施例10〜11:縮合型タンニン系発泡体の経時熱伝導性
2つの縮合型タンニン系発泡体を、実施例2に記載されるように調製した。これらの2つの発泡体を、オーブン中で、70℃で4日間、次に110℃で2週間にわたってエージングし、熱伝導性を室温で測定し、それぞれ22.1および22.2mW/m.Kであることが分かった。
Examples 10-11: Thermal conductivity of condensed tannin foam over time Two condensed tannin foams were prepared as described in Example 2. These two foams were aged in an oven at 70 ° C. for 4 days, then at 110 ° C. for 2 weeks, and the thermal conductivity was measured at room temperature, 22.1 and 22.2 mW / m. It turned out to be K.
実施例12:無水マレイン酸を含有する縮合型タンニン系発泡体の火炎特性
以下の成分:タンニン/FA/水混合物溶液、Stepanol PS−3152(1.23%)、LUMULSE CO−40(2.16%)、無水マレイン酸(1.5%)、塩化イソプロピル/イソペンタンの混合物(7.36%)および30%のエチレングリコール中のp−トルエンスルホン酸/キシレンスルホン酸(12.68%)の70/30混合物を用いて、実施例2に記載されるようにタンニン系発泡体を調製した。約67gの組成物を、6インチ×6インチ×2インチの型に注ぎ入れた。発泡および硬化温度は、それぞれ60℃および70℃であった。
Example 12 Flame Properties of Condensed Tannin-Based Foam Containing Maleic Anhydride The following components: Tannin / FA / water mixture solution, Stepanol PS-3152 (1.23%), LUMULSE CO-40 (2.16) %), Maleic anhydride (1.5%), a mixture of isopropyl chloride / isopentane (7.36%) and 30% ethylene glycol p-toluenesulfonic acid / xylenesulfonic acid (12.68%) A tannin foam was prepared as described in Example 2 using the / 30 mixture. About 67 g of the composition was poured into a 6 inch × 6 inch × 2 inch mold. The foaming and curing temperatures were 60 ° C and 70 ° C, respectively.
比較例C:同一の発泡体試料を、無水マレイン酸を用いずに、上述されるように調製した。 Comparative Example C: An identical foam sample was prepared as described above without maleic anhydride.
表面材なしのこれらの2つの発泡体の火炎特性を、コーン熱量計を用いて試験し、結果が、表5中に報告される。 The flame properties of these two foams without face material were tested using a cone calorimeter and the results are reported in Table 5.
無水マレイン酸を含有するタンニン系発泡体は、無水マレイン酸を含有しない発泡体(51秒間)よりはるかに速い34秒間で自己消火した。 Tannin-based foams containing maleic anhydride self-extinguished in 34 seconds, much faster than foams without maleic anhydride (51 seconds).
実施例13:無水マレイン酸を含有する縮合型タンニン系発泡体の火炎特性
以下の成分:タンニン/FA/水混合物溶液、Stepanol PS−3152(1.2%)、LUMULSE CO−30Q(2.2%)、無水マレイン酸(0.75%)、塩化イソプロピル/イソペンタンの混合物(7.3%)および30%のエチレングリコール中のp−トルエンスルホン酸/キシレンスルホン酸(12.6%)の70/30混合物を用いて、実施例12に記載されるようにタンニン系発泡体を調製した。70℃で6インチ×6インチ×2インチの寸法を有する閉鎖された型中で、組成物を発泡させ、硬化した。
Example 13 Flame Properties of Condensed Tannin Foam Containing Maleic Anhydride The following components: Tannin / FA / water mixture solution, Stepanol PS-3152 (1.2%), LUMULSE CO-30Q (2.2 %), 70% of maleic anhydride (0.75%), a mixture of isopropyl chloride / isopentane (7.3%) and p-toluenesulfonic acid / xylenesulfonic acid (12.6%) in 30% ethylene glycol. A tannin-based foam was prepared as described in Example 12 using the / 30 mixture. The composition was foamed and cured in a closed mold having dimensions of 6 inches x 6 inches x 2 inches at 70 ° C.
限界酸素指数(LOI)方法を用いて、ASTM D−2863に準拠して、発泡体の可燃性を測定し、タンニン系発泡体のLOI値が、31であることが分かった。 Using the limiting oxygen index (LOI) method, the flammability of the foam was measured according to ASTM D-2863, and the LOI value of the tannin-based foam was found to be 31.
上記の説明から明らかであるように、無水マレイン酸を含有するタンニン−発泡性組成物は、向上した寸法安定性、低い初期および経時熱伝導性、高い独立気泡含量、水分および尿素に対するより低い感受性、および良好な耐火性を有する発泡体をもたらす。 As is apparent from the above description, tannin-foamable compositions containing maleic anhydride have improved dimensional stability, low initial and time thermal conductivity, high closed cell content, lower sensitivity to moisture and urea. And results in a foam having good fire resistance.
混合されたタンニン/フェノール発泡体
尿素を含有するフェノール−ホルムアルデヒド(PF−M)レゾールプレポリマーを用いて、混合されたタンニン−フェノール発泡体を調製した。レゾールプレポリマーを特性評価したところ、以下の特性を有していた。
数平均分子量(Mn)=408
重量平均分子量(Mw)=905
多分散性(Mw/Mn)=2.2
水(カール・フィッシャーによる)=12.6%
残留ホルムアルデヒド=3.94%
残留フェノール=3.72%
25℃における粘度、cP=7150〜7700
Mixed Tannin / Phenol Foam A mixed tannin-phenol foam was prepared using a phenol-formaldehyde (PF-M) resole prepolymer containing urea. The resole prepolymer was characterized and had the following properties:
Number average molecular weight (Mn) = 408
Weight average molecular weight (Mw) = 905
Polydispersity (Mw / Mn) = 2.2
Water (by Karl Fischer) = 12.6%
Residual formaldehyde = 3.94%
Residual phenol = 3.72%
Viscosity at 25 ° C., cP = 7150-7700
比較例D〜G:混合されたタンニン−フェノール発泡体の調製
混合されたタンニン−フェノールレゾール発泡性組成物の典型的な調製および熱硬化性硬質発泡体を形成するための発泡方法が、後述される。加えられる様々な成分の実際の量および組成物の総重量に対する各成分の計算された重量パーセンテージが、表6中に報告される。
Comparative Examples D to G: Preparation of Mixed Tannin-Phenol Foam A typical preparation of a mixed tannin-phenol resole foamable composition and a foaming method for forming a thermoset rigid foam are described below. The The actual amounts of the various ingredients added and the calculated weight percentage of each ingredient relative to the total weight of the composition are reported in Table 6.
タンニン、フルフリルアルコールおよび水の凝集体フリーの原液を、本明細書において上述される手順を用いて、市販のタンニン−Fから調製し、これはタンニン/FA/水の溶液と呼ばれる。タンニン/FA/水の溶液の一部、PF−Mレゾールプレポリマー、可塑剤(Stepanol PS−3152)、および界面活性剤(LUMULSE CO−30Q)を、100mLのビーカーに加え、十分に混合し、氷浴中で冷却した。この溶液に、塩化イソプロピル/イソペンタンの混合物(IPC/IP)(3:1の重量比)を少しずつ加え、溶液を混合した。溶液を含むビーカーを秤量し、追加の量のIPC/IP混合物を加えて、混合中に蒸発した量を補った。混合物を、氷浴中で再度冷却した後、−10℃で予め冷却されたp−トルエンスルホン酸/キシレンスルホン酸の70/30混合物(エチレングリコール中70%の溶液)を加え、30秒間にわたって十分に混合した。 An aggregate-free stock solution of tannin, furfuryl alcohol and water is prepared from commercially available tannin-F using the procedure described hereinabove and is referred to as a tannin / FA / water solution. Add a portion of the tannin / FA / water solution, PF-M resole prepolymer, plasticizer (Stepanol PS-3152), and surfactant (LUMULSE CO-30Q) to a 100 mL beaker and mix well. Cooled in an ice bath. To this solution, an isopropyl chloride / isopentane mixture (IPC / IP) (3: 1 weight ratio) was added in portions and the solution was mixed. The beaker containing the solution was weighed and an additional amount of IPC / IP mixture was added to make up for the amount evaporated during mixing. The mixture was cooled again in an ice bath and then a 70/30 mixture of p-toluenesulfonic acid / xylenesulfonic acid (70% solution in ethylene glycol) pre-cooled at −10 ° C. was added for 30 seconds. Mixed.
約16gの上記の溶液を、ビーカーから、オーブン中70℃で予め加熱された付着防止加工した紙箱の型(3インチ×3インチ×3インチ)へと素早く移した。この紙箱を、紙箱の型と同じ寸法を有する金型に挿入し、しっかりと閉じた。30分後、発泡体を、金型および紙箱から取り出し、別のオーブンに入れ、70℃で一晩、発泡体を後硬化した。硬化された発泡体の特性が、表6中に報告される。 Approximately 16 g of the above solution was quickly transferred from the beaker to an anti-stick paper box mold (3 inch × 3 inch × 3 inch) preheated at 70 ° C. in an oven. The paper box was inserted into a mold having the same dimensions as the paper box mold and closed tightly. After 30 minutes, the foam was removed from the mold and paper box and placed in a separate oven to post cure the foam overnight at 70 ° C. The properties of the cured foam are reported in Table 6.
比較例DおよびEにおいて、タンニン−Fを、入手したまま使用し、これらの2つの比較例の唯一の相違点は、界面活性剤の量である。比較例Fにおいて、タンニン−Fを、使用前に3日間にわたって、オーブン中で、95℃で予熱した。比較例Gにおいて、タンニン−Fの代わりに、タンニン−Aを、入手したまま使用し、可塑剤を組成物に加えなかった。 In Comparative Examples D and E, tannin-F was used as received and the only difference between these two comparative examples is the amount of surfactant. In Comparative Example F, tannin-F was preheated at 95 ° C. in an oven for 3 days before use. In Comparative Example G, instead of tannin-F, tannin-A was used as received and no plasticizer was added to the composition.
比較例D〜Fに記載される発泡体の熱伝導性を、比較例Gのものと比較すると、タンニン−F溶液および尿素を含有するPF−Mレゾールから調製された発泡体の断熱性能は、タンニン−A溶液から調製された発泡体より劣っており、このことは、タンニン−Fの組成が、タンニン−Aの組成と異なり、タンニン−Fが、PF−Mレゾール中に存在する尿素と干渉する特定の化学種を含有し得ることを示唆している。タンニン−Aの組成がタンニン−Fと異なるため、配合物中の成分の量を、良好な結果を得るように調整しなければならないことに留意することが重要である。比較例DをEと比較すると、界面活性剤レベルのわずかな変化(2.2重量%対0.8重量%)が、発泡体の連続気泡含量(96.4%対19.6%)に対して劇的な影響を与えたことが留意されるべきである。さらに、配合物における3日間にわたって95℃で予熱されたタンニン−Fの使用は、発泡体(比較例F)の断熱性能に影響を与えなかった。 When comparing the thermal conductivity of the foams described in Comparative Examples D to F with those of Comparative Example G, the thermal insulation performance of the foams prepared from PF-M resole containing tannin-F solution and urea is: It is inferior to the foam prepared from the tannin-A solution, because the composition of tannin-F is different from that of tannin-A and tannin-F interferes with urea present in the PF-M resole. Suggest that it may contain certain chemical species. It is important to note that because the composition of tannin-A differs from tannin-F, the amount of ingredients in the formulation must be adjusted to obtain good results. Comparing Comparative Example D with E, a slight change in surfactant level (2.2 wt% vs. 0.8 wt%) resulted in a foam open cell content (96.4% vs. 19.6%). It should be noted that it had a dramatic impact on it. Furthermore, the use of tannin-F preheated at 95 ° C. for 3 days in the formulation did not affect the thermal insulation performance of the foam (Comparative Example F).
タンニン−Fの予熱処理による揮発性物質フリーの縮合型タンニンの調製
250gの入手したままのタンニン−Fを、220cm2の表面積を有する矩形の容器に入れ、組み合わされた窒素流れおよび真空を用いて、オーブン中で4日間にわたって130℃で乾燥させて、水分および揮発性不純物を一掃した。乾燥の後、観察された重量減少は、10.92%であることが分かった。揮発性物質フリーの縮合型タンニン−Fを用いて、上述されるタンニン/FA/H2O溶液を調製した。
Preparation of Volatile Free Condensed Tannin by Pre-Tanning of Tannin-F 250 g of as-received Tannin-F is placed in a rectangular container with a surface area of 220 cm 2 and using a combined nitrogen flow and vacuum. Dry in oven at 130 ° C. for 4 days to wipe out moisture and volatile impurities. After drying, the observed weight loss was found to be 10.92%. The tannin / FA / H 2 O solution described above was prepared using volatile substance-free condensed tannin-F.
揮発性物質フリーの縮合型タンニンの組成分析
タンニン−水溶液の表面張力:
表7は、市販の入手したままのタンニン−Aおよび入手したままのタンニン−Fの50重量%の水溶液、ならびに入手したままのタンニン−Fを、空気中で3日間にわたって130℃で加熱することによって得られる揮発性物質フリーの縮合型タンニン−Fの表面張力を報告する。
Composition analysis of volatile substance-free condensed tannins Surface tension of tannin-water solution:
Table 7 shows heating a commercially available as-obtained tannin-A and as-obtained tannin-F in 50% by weight aqueous solution and as-obtained tannin-F at 130 ° C. in air for 3 days. The surface tension of volatile substance-free condensed tannin-F obtained by the above is reported.
TGA分析:組成物に対する130℃における空気または窒素中でのタンニン−Fの予熱処理の影響を理解するために、重量減少実験を、以下の4つの試料について空気および窒素雰囲気中の両方で行った:(i)入手したままのタンニン−A、(ii)入手したままのタンニン−F、(iii)空気中130℃で入手したままのタンニン−Fを加熱することによって得られる揮発性物質フリーのタンニン−F、および(iv)窒素中130℃で入手したままのタンニン−Fを加熱することによって得られる揮発性物質フリーのタンニン−F。表8は、3つの温度領域:室温から140℃、140〜300℃および300〜600℃における試料の重量減少を報告する。
全ての4つのタンニン試料は、室温(RT)から140℃の領域で、揮発性物質、おそらく水に関連して重量が減少する。タンニン−Fを空気および窒素中130℃で予熱することによって得られた両方の揮発性物質フリーのタンニン−Fが、TGA分析前に周囲温度で撹拌しながら大気から水分を捕捉したことに留意することが重要である。これは、縮合型タンニンの性質が非常に親水性であるため、意外なことではない。300℃を超えると、雰囲気が、全ての試料の重量減少プロファイルに影響を与える。空気雰囲気下における全ての試料が、主に熱酸化分解により、300〜600℃で74〜75%を喪失し、600℃で2.3〜3.4%の残渣が残る。N2雰囲気下における全ての試料が、300〜600℃で24〜31%を喪失し、600℃で48〜51%の残渣が残り、これは熱分解による。 All four tannin samples lose weight in the region from room temperature (RT) to 140 ° C. in relation to volatile materials, possibly water. Note that both volatile-free tannin-F obtained by preheating tannin-F in air and nitrogen at 130 ° C. trapped moisture from the atmosphere with stirring at ambient temperature prior to TGA analysis. This is very important. This is not surprising because condensed tannins are very hydrophilic in nature. Above 300 ° C., the atmosphere affects the weight loss profile of all samples. All samples under air atmosphere lose 74-75% at 300-600 ° C., mainly by thermal oxidative decomposition, leaving 2.3-3.4% residue at 600 ° C. All samples under N 2 lost 24-31% at 300-600 ° C., leaving 48-51% residue at 600 ° C., which is due to pyrolysis.
この調査の最も重要な温度領域は、140〜300℃であった。140〜300℃で、全ての試料は、空気および窒素中の両方で同様の重量減少を有し、このことは、この重量減少が、生成物による分解ではなく小分子の揮発によることを示唆している。しかしながら、タンニン−Fは、140〜300℃領域で最も多い重量減少(17.0〜17.2重量%)を有し、続いて、タンニン−Aが(15.9〜16.2重量%)、窒素中で予熱された揮発性物質フリーのタンニン−Fが(13.4重量%)および空気中で予熱された揮発性物質フリーのタンニン−Fが(12.2〜12.9重量%)であった。空気および窒素中130℃で予熱された両方の揮発性物質フリーのタンニン−F試料は、非処理のタンニン−F試料より約3.6〜4.8%少ない重量減少を有し、それによって、揮発性物質フリーのタンニン−Fを得るためのタンニン−Fの予熱処理が、PF−Mレゾール中に存在する尿素と干渉することが疑われる揮発性成分の除去または減少をもたらすことを示唆している。このデータはまた、予熱されたタンニン−F試料から得られる発泡体断熱性能データ(表7を参照)とよく相関する。タンニン−Aは、タンニン−Fの重量減少(約17%)に近い重量減少(約16%)を有していたが、タンニン−Aから調製された発泡体は、尿素の存在下で良好な断熱性能を有し(比較例H)、このことは、タンニン−Aの組成が、タンニン−Fと異なることを示唆している。タンニン−Aのより高い性能は、尿素と干渉する成分がないことに起因し得る。 The most important temperature range for this study was 140-300 ° C. At 140-300 ° C., all samples had similar weight loss in both air and nitrogen, suggesting that this weight loss is due to small molecule volatilization rather than product degradation. ing. However, tannin-F has the most weight loss (17.0-17.2 wt%) in the 140-300 [deg.] C region, followed by tannin-A (15.9-16.2 wt%). Volatile-free tannin-F preheated in nitrogen (13.4 wt%) and volatile-free tannin-F preheated in air (12.2 to 12.9 wt%) Met. Both volatile-free tannin-F samples preheated at 130 ° C. in air and nitrogen have a weight loss of about 3.6 to 4.8% less than untreated tannin-F samples, thereby Suggesting that pre-heat treatment of tannin-F to obtain volatile-free tannin-F results in removal or reduction of volatile components suspected of interfering with urea present in the PF-M resole. Yes. This data also correlates well with foam insulation performance data (see Table 7) obtained from preheated tannin-F samples. Tannin-A had a weight loss (about 16%) close to that of tannin-F (about 17%), but the foam prepared from tannin-A was good in the presence of urea. It has thermal insulation performance (Comparative Example H), which suggests that the composition of tannin-A is different from tannin-F. The higher performance of tannin-A can be attributed to the absence of components that interfere with urea.
ヘッドスペースGC−MS分析
図2Aおよび2Bは、2つの異なる地理的地域からの市販の縮合型タンニン抽出物:入手したままのタンニン−Aおよび入手したままのタンニン−FのそれぞれのGC−MSヘッドスペーススペクトルを示す。タンニン−A中に存在しなかった高沸点の揮発性成分(レゾルシノールが沸騰する277℃を超える沸点)がタンニン−F中に存在することが分かるのは意外である。タンニン−F中に存在する揮発性成分を、質量スペクトルを、NIST(米国国立標準技術研究所(National Institute of Standards and Technology))質量スペクトルライブラリー中の対照化合物のスペクトルと一致させることによって特定し、それらの関連するGC保持時間(分)を以下に列挙する。タンニン−F中の高沸点の揮発性成分の存在が、植物源の性質、抽出方法または抽出後に加えられる任意の添加剤に起因し得ることが推測される。図2Bおよび表6中の発泡体データから、タンニン−F中に存在する高沸点の揮発性物質(277℃を超える沸点)が、レゾール中に存在する尿素と干渉しており、発泡体の低い断熱性能につながることが結論付けられる。
Headspace GC-MS Analysis FIGS. 2A and 2B are GC-MS heads for commercial condensed tannin extracts from two different geographic regions: as-obtained tannin-A and as-obtained tannin-F, respectively. The space spectrum is shown. It is surprising to note that tannin-F contains a high boiling volatile component that did not exist in tannin-A (boiling point above 277 ° C. at which resorcinol boils). Volatile components present in tannin-F were identified by matching the mass spectrum with the spectrum of the reference compound in the NIST (National Institute of Standards and Technology) mass spectral library. Their associated GC retention times (minutes) are listed below. It is speculated that the presence of high boiling volatile components in tannin-F may be attributed to the nature of the plant source, the extraction method or any additive added after extraction. From the foam data in FIG. 2B and Table 6, the high boiling volatiles present in Tannin-F (boiling point above 277 ° C.) interfere with the urea present in the resole and the foam is low. It can be concluded that it leads to thermal insulation performance.
2つのタンニンが、世界の異なる領域に属し、それらの抽出方法が同一でないかもしれないにもかかわらずタンニン−F中に存在する低沸点の揮発性成分(277℃より低い沸点)が、タンニン−A中にも存在意することに留意されたい。タンニン−Aは、尿素の存在下でタンニン/PF−Mレゾール混合物から誘導される生物ベースの発泡体の断熱性能に影響を与えなかったため、低沸点の揮発性成分は、断熱性能に影響を与えないと仮定された。 Although the two tannins belong to different regions of the world and their extraction methods may not be the same, the low boiling volatile component (boiling point below 277 ° C.) present in tannin-F is tannin- Note that it also exists in A. Tannin-A did not affect the thermal insulation performance of bio-based foams derived from tannin / PF-M resole mixtures in the presence of urea, so low boiling volatile components have an impact on thermal insulation performance. Not assumed.
図3A、3B、および3Cは、市販の縮合型タンニン抽出物:入手したままのタンニン−F;空気中で予熱されたタンニン−F;および窒素中で予熱されたタンニン−FのそれぞれのGC−MSヘッドスペーススペクトルを示す。高沸点の揮発性成分(277℃を超える沸点)の非存在は、130℃で、空気中および窒素中の両方での予熱されたタンニン−F試料において明らかであり、予熱されたタンニン−F試料の揮発性プロファイルは、タンニン−Fよりむしろタンニン−Aの揮発性プロファイルとしっかりと一致する。予熱処理中に減少された高い揮発性成分の量を推定するために、レゾルシノールのピーク面積を、非処理のおよび予熱されたタンニン−F試料のスペクトル中で測定した。非処理のタンニン−F試料中のレゾルシノールピーク面積は、3.77×10-5であることが分かり、このピーク面積は、加熱されたタンニン−F試料中で、窒素中および空気中でそれぞれ0.68および0.38×10-5に減少され、これは、80〜90%の減少に相当する。したがって、高沸点の揮発性成分が、加熱されたタンニン試料中で80〜90%減少されたことが結論付けられる。タンニン−Fの熱処理は、タンニン−F中に存在する高沸点の揮発性成分が、沸騰および/または反応されて、不揮発性成分を形成し得ることを明らかに示す。結果として、尿素は、予熱されたタンニンに影響を与えず、予熱されたタンニン−Fから得られる発泡体は、優れた断熱性能を有していた。 Figures 3A, 3B, and 3C show the respective GC- of commercial condensed tannin extracts: as-obtained tannin-F; tannin-F preheated in air; and tannin-F preheated in nitrogen. The MS headspace spectrum is shown. The absence of high boiling volatile components (boiling point above 277 ° C.) is evident in preheated tannin-F samples at 130 ° C., both in air and in nitrogen, and preheated tannin-F samples. The volatility profile is closely consistent with that of tannin-A rather than tannin-F. In order to estimate the amount of highly volatile components reduced during pre-heat treatment, the peak area of resorcinol was measured in the spectra of untreated and pre-heated tannin-F samples. The resorcinol peak area in the untreated tannin-F sample was found to be 3.77 × 10 −5 and this peak area was 0 in the heated tannin-F sample, in nitrogen and in air, respectively. .68 and 0.38 × 10 −5 , which corresponds to a reduction of 80-90%. Therefore, it can be concluded that the high boiling volatile components were reduced by 80-90% in the heated tannin sample. The heat treatment of tannin-F clearly shows that high boiling volatile components present in tannin-F can be boiled and / or reacted to form non-volatile components. As a result, urea did not affect the preheated tannin, and the foam obtained from the preheated tannin-F had excellent heat insulation performance.
入手したままのタンニン−F中で特定される揮発性成分は、メタノール(2.252分)、水(1.8〜2.8)、アセトン(3.009)、フラン(3.042)、酢酸メチル(3.387)、ギ酸(3.693)、プロパナール、2−メチル−(3.759)、2,3−ブタンジオン(4.151)、フラン、2−メチル酢酸(4.337)、酢酸(4.749)、2−プロパノン、1−ヒドロキシ(5.419)、ピリジン(6.495)、3(2H)−フラノン,ジヒドロ−2−メチル−(7.311)、フルフラール(7.703)、2−プロパノン,1−(アセチルオキシ)−またはジエステル(8.015)、4−シクロペンテン−1,3−ジオン(8.413)、フラン,2−エチル−5−メチル−(8.752)、ブチロラクトン(8.818)、1,2−シクロペンタンジオン(8.945)、2,5−フランジオン,ジヒドロ−3−メチレン−(9.124)、2−フランカルボキシアルデヒド,5−メチル−(9.423)、2,4−ジヒドロキシ−2,5−ジメチル−3(2H)−フラン−3−オン(9.648)、1H−ピロール−2−カルボキシアルデヒド(10.02)、2,5−ジメチル−4−ヒドロキシ−3(2H)−フラノン(10.452)、エタノン,1−(1H−ピロール−2イル)−(10.657)、2−ピロリジノン(10.737)、フェノール−2−メトキシ−(11.009)、アミン(11.507)、4H−ピラン−4−オン,2,3−ジヒドロ−3,5−ジヒドロキシ−6−メチル(11.707)、4H−ピラン−4−オン,3,5−ジヒドロキシ−2−メチル(12.085)、レゾルシノール(12.902)、フェノール,2,6−ジメトキシ−(13.718)、ドデカン、1−クロロ−(14.741)、C12アルコールまたは類似物(14.847)、テトラデカン、1−クロロ−(16454)、C12アルカンまたはアルコール(16.825)、1−クロロ−2−ドデシルオキシエタンまたは類似物(16.925)、トリデシルベンゼン異性体(17.967;18.286)、混合された重複複合製品(overlapping complex product)(18.5〜25)である。保持時間が、担体の流量および温度などのGC条件によって変化することに留意されたい。 Volatile components identified in tannin-F as received are methanol (2.252 min), water (1.8-2.8), acetone (3.009), furan (3.042), Methyl acetate (3.387), formic acid (3.693), propanal, 2-methyl- (3.759), 2,3-butanedione (4.151), furan, 2-methylacetic acid (4.337) , Acetic acid (4.749), 2-propanone, 1-hydroxy (5.419), pyridine (6.495), 3 (2H) -furanone, dihydro-2-methyl- (7.311), furfural (7 .703), 2-propanone, 1- (acetyloxy)-or diester (8.015), 4-cyclopentene-1,3-dione (8.413), furan, 2-ethyl-5-methyl- (8 .752), butyro Kuton (8.818), 1,2-cyclopentanedione (8.945), 2,5-furandione, dihydro-3-methylene- (9.124), 2-furancarboxaldehyde, 5-methyl- ( 9.423), 2,4-dihydroxy-2,5-dimethyl-3 (2H) -furan-3-one (9.648), 1H-pyrrole-2-carboxaldehyde (10.02), 2,5 -Dimethyl-4-hydroxy-3 (2H) -furanone (10.252), ethanone, 1- (1H-pyrrol-2-yl)-(10.657), 2-pyrrolidinone (10.737), phenol-2 -Methoxy- (11.09), amine (11.507), 4H-pyran-4-one, 2,3-dihydro-3,5-dihydroxy-6-methyl (11.707), 4H-pyra -4-one, 3,5-dihydroxy-2-methyl (12.085), resorcinol (12.902), phenol, 2,6-dimethoxy- (13.718), dodecane, 1-chloro- (14. 741), C12 alcohol or analogue (14.847), tetradecane, 1-chloro- (16454), C12 alkane or alcohol (16.825), 1-chloro-2-dodecyloxyethane or analogue (16.925). ), Tridecylbenzene isomers (17.967; 18.286), mixed overlapping complex products (18.5-25). Note that the retention time varies with GC conditions such as carrier flow rate and temperature.
実施例14〜17:50/50の混合されたタンニン−フェノール発泡体の調製
実施例14:タンニン−Fを、3日間にわたって空気中で、130℃で予熱して、揮発性物質フリーのタンニン−Fを得た。タンニン溶液(タンニン/FA/水)を、揮発性物質フリーのタンニン−F、フルフリルアルコールおよび水を用いて調製した。次に、タンニン溶液、PF−Mレゾール、可塑剤(Stepanol PS−3152)および界面活性剤(LUMULSE CO−30Q)を、100mLのビーカー中で混合することによって、タンニン/PFレゾール混合物を調製し、氷浴中で冷却した。上記のタンニン/PFレゾール混合物に、塩化イソプロピル/イソペンタンの混合物(3:1の重量比)を少しずつ加え、混合した。タンニン/PFレゾール混合物を含むビーカーを秤量し、追加の量の塩化イソプロピル/イソペンタン混合物を加えて、混合中に蒸発した量を補った。混合物を、氷浴中で再度冷却した後、−10℃で予め冷却されたp−トルエンスルホン酸/キシレンスルホン酸の70/30混合物(エチレングリコール中70%の溶液)を加え、30秒間にわたって十分に混合した。
Examples 14-17: Preparation of 50/50 Mixed Tannin-Phenol Foam Example 14: Tannin-F was preheated at 130 ° C in air for 3 days to produce volatile-free tannin- F was obtained. A tannin solution (tannin / FA / water) was prepared using volatile material-free tannin-F, furfuryl alcohol and water. Next, a tannin / PF resole mixture was prepared by mixing tannin solution, PF-M resole, plasticizer (Stepanol PS-3152) and surfactant (LUMULSE CO-30Q) in a 100 mL beaker, Cooled in an ice bath. To the above tannin / PF resole mixture, an isopropyl chloride / isopentane mixture (3: 1 weight ratio) was added in portions and mixed. A beaker containing the tannin / PF resole mixture was weighed and an additional amount of isopropyl chloride / isopentane mixture was added to compensate for the amount evaporated during mixing. The mixture was cooled again in an ice bath and then a 70/30 mixture of p-toluenesulfonic acid / xylenesulfonic acid (70% solution in ethylene glycol) pre-cooled at −10 ° C. was added for 30 seconds. Mixed.
約16gの上記の溶液を、ビーカーから、オーブン中50℃で予め加熱された付着防止加工した紙箱の型(3インチ×3インチ×3インチ)へと素早く移した。この紙箱を、紙箱の型と同じ寸法を有する金型に挿入し、しっかりと閉じた。30分後、紙箱中の生物ベースの発泡体を、金型から取り出し、紙箱中の発泡体を、別のオーブンに入れ、70℃で一晩、発泡体を後硬化した。 About 16 g of the above solution was quickly transferred from the beaker to an anti-stick paper box mold (3 inch × 3 inch × 3 inch) preheated at 50 ° C. in an oven. The paper box was inserted into a mold having the same dimensions as the paper box mold and closed tightly. After 30 minutes, the bio-based foam in the paper box was removed from the mold and the foam in the paper box was placed in a separate oven and the foam was post-cured overnight at 70 ° C.
実施例15:この実施例において、タンニン−Fを、4日間にわたって130℃で、窒素雰囲気中で加熱することによって、揮発性物質フリーのタンニン−Fが得られた。わずかに多い酸触媒量を発泡体配合物に使用し、約67gの発泡性製品を型に入れて6インチ×6インチ×2インチの型中で発泡体を成形したことを除いて、実施例14に記載されるように発泡体を調製した。 Example 15: In this example, tannin-F was obtained by heating tannin-F for 4 days at 130 ° C. in a nitrogen atmosphere. Example, except that a slightly higher amount of acid catalyst was used in the foam formulation and approximately 67 grams of foamable product was placed in the mold and the foam was molded in a 6 inch x 6 inch x 2 inch mold. A foam was prepared as described in 14.
実施例16:酸組成物、20%のトリエチレングリコール中80%の酸を、30%のエチレングリコール中70%の酸の代わりに使用したことを除いて、実施例15に記載されるように発泡体を調製した。 Example 16: Acid composition, as described in Example 15, except that 80% acid in 20% triethylene glycol was used in place of 70% acid in 30% ethylene glycol. A foam was prepared.
実施例17:無水マレイン酸を可塑剤なしで加え、エトキシ化界面活性剤LUMULSE CO−40をLUMULSE CO−30Qの代わりに使用したことを除いて、実施例16に記載されるように発泡体を調製した。 Example 17: A foam is prepared as described in Example 16 except that maleic anhydride is added without a plasticizer and the ethoxylated surfactant LUMULSE CO-40 is used in place of LUMULSE CO-30Q. Prepared.
組成、プロセス条件および発泡体特性が、表9中に報告される。 Composition, process conditions and foam properties are reported in Table 9.
比較例H:発泡および硬化の両方を、それぞれ70℃の温度で行い、より多い量の界面活性剤を使用したことを除いて、実施例14に記載されるように発泡体を調製した。 Comparative Example H: A foam was prepared as described in Example 14 except that both foaming and curing were each carried out at a temperature of 70 ° C. and a higher amount of surfactant was used.
表9中のデータは、優れた断熱性能を有する、3〜4日間にわたって空気または窒素雰囲気中で、130℃で予備処理された市販のタンニン−Fから調製された発泡体を意外にも示す。発泡体の熱伝導性は、31(表6中の比較例DおよびEを参照)から22〜24mW/mKへと著しく低下し、発泡体の連続気泡含量は、10%未満に減少した(または独立気泡含量は、90%を超えていた)。 The data in Table 9 surprisingly shows a foam prepared from commercial tannin-F pretreated at 130 ° C. in air or nitrogen atmosphere for 3-4 days with excellent thermal insulation performance. The thermal conductivity of the foam was significantly reduced from 31 (see Comparative Examples D and E in Table 6) to 22-24 mW / mK and the open cell content of the foam was reduced to less than 10% (or The closed cell content was over 90%).
予熱処理工程においてタンニン−Fを加熱する温度および時間を最適化しなかったが、データは、タンニン−F中に存在する揮発性成分が、130℃での予熱処理中に反応した(縮合した)または蒸発したかもしれないことを明らかに示す。タンニン−Fの予熱処理に加えて、混合されたタンニン−フェノールレゾール配合物について界面活性剤レベルを約1重量%に保って、高いパーセントの独立気泡を得て、それによって、低い初期熱伝導性を有する発泡体を得ることも重要である。 Although the temperature and time for heating tannin-F in the pre-heat treatment process was not optimized, the data show that volatile components present in tannin-F reacted (condensed) during pre-heat treatment at 130 ° C or Clearly indicate that it may have evaporated. In addition to the pre-heat treatment of tannin-F, the surfactant level is kept at about 1% by weight for the mixed tannin-phenol resole formulation to obtain a high percentage of closed cells, thereby lowering the initial thermal conductivity. It is also important to obtain a foam having
混合されたタンニン−フェノール発泡体の経時熱伝導性
実施例18
硬質の混合されたタンニン−フェノール発泡体を、実施例16に記載されるように調製し、オーブン中で、70℃で4日間、次に110℃で2週間にわたってエージングし、熱伝導性を室温で測定し、23.5mW/mKであることが分かった。
Thermal conductivity over time of mixed tannin-phenol foam Example 18
A hard mixed tannin-phenol foam was prepared as described in Example 16 and aged in an oven at 70 ° C. for 4 days and then at 110 ° C. for 2 weeks to bring the thermal conductivity to room temperature. And was found to be 23.5 mW / mK.
実施例19
硬質の混合されたタンニン−フェノール発泡体を、可塑剤を配合物に加えなかったことを除いて、実施例16に記載されるように調製した。発泡体を、オーブン中で、70℃で4日間、次に110℃で2週間にわたってエージングし、熱伝導性を室温で測定し、22.8mW/mKであることが分かった。
Example 19
A hard mixed tannin-phenol foam was prepared as described in Example 16, except that no plasticizer was added to the formulation. The foam was aged in an oven at 70 ° C. for 4 days and then at 110 ° C. for 2 weeks and the thermal conductivity was measured at room temperature and found to be 22.8 mW / mK.
エージングされた発泡体(実施例18および19)の低い熱伝導性は、それらの優れた断熱性能を示す。 The low thermal conductivity of the aged foams (Examples 18 and 19) indicates their excellent thermal insulation performance.
実施例20:揮発性物質フリーの縮合型タンニン系発泡体の調製
入手したままのタンニン−Fを、8時間にわたって窒素中で、150℃で加熱することによって、揮発性物質フリーの縮合型タンニンが得られた。タンニン溶液(タンニン/FA/H2O)を、揮発性物質フリーのタンニン−F、フルフリルアルコール、および水を用いて、上述されるように調製した。揮発性物質フリーの縮合型タンニン系発泡体を、6フィート×6フィート×2フィートの型中で、PFレゾールを用いずに、実施例2に記載されるように調製した。組成、プロセス条件および発泡体特性が、表10中に報告される。
Example 20: Preparation of Volatile Substance-Free Condensed Tannin-Based Foam By heating tannin-F as obtained in nitrogen at 150 ° C. for 8 hours, volatile substance-free condensed tannin was obtained. Obtained. A tannin solution (tannin / FA / H 2 O) was prepared as described above using volatile material-free tannin-F, furfuryl alcohol, and water. Volatile-free condensed tannin foam was prepared as described in Example 2 in a 6 ft x 6 ft x 2 ft mold without PF resole. Composition, process conditions and foam properties are reported in Table 10.
Claims (14)
(a)15%未満の、ASTM D6226−5に準拠して測定される連続気泡含量を有する、複数の連続気泡および複数の独立気泡を画定するホルムアルデヒドフリーの高分子相であって、
−前記ホルムアルデヒドフリーの高分子相が、表面活性縮合型タンニンから誘導される酸触媒タンニン系樹脂と、ホルムアルデヒドフリーのタンニン反応性モノマーと、飽和または不飽和有機無水物と、エトキシ化ヒマシ油と、任意選択的なポリアミンおよび/または可塑剤とを含み、
−前記表面活性縮合型タンニンが、50重量%の水に溶解されるとき、53.0mN/m未満の表面張力を有し、
−前記ホルムアルデヒドフリーのタンニン反応性モノマーが、フルフリルアルコール、フルフラール、グリオキサール、アセトアルデヒド、グルタルアルデヒド、5−ヒドロキシメチルフルフラール、アクロレイン、レブリン酸エステル、糖類、2,5−フランジカルボン酸アルデヒド、ジフルフラール(DFF)、グリセロール、ソルビトール、またはそれらの混合物を含み、
−前記飽和および不飽和有機無水物が、無水マレイン酸、無水酢酸、無水コハク酸、無水イタコン酸、無水フタル酸および無水トリメリット酸のうちの少なくとも1つを含み、
−前記ポリアミンが、尿素およびメラミンのうちの少なくとも1つを含む
ホルムアルデヒドフリーの高分子相と;
(b)複数の独立気泡の少なくとも一部に配置される1つまたは複数の発泡剤であって、前記発泡剤の少なくとも1つが、イソペンタンと、塩化イソプロピル、1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロ−2−ブテンおよび1−クロロ−3,3,3,−トリフルオロプロペンからなる群から選択される1つの他の発泡剤との共沸混合物または共沸混合物様混合物である1つまたは複数の発泡剤と
を含み、
25℃で測定される、25mW/m・K未満の経時熱伝導性を有する縮合型タンニン系発泡体。 A condensed tannin-based foam,
(A) a formaldehyde-free polymeric phase defining a plurality of open cells and a plurality of closed cells having an open cell content measured in accordance with ASTM D6226-5 of less than 15%,
The formaldehyde-free polymer phase comprises an acid-catalyzed tannin resin derived from surface active condensed tannin, a formaldehyde-free tannin-reactive monomer, a saturated or unsaturated organic anhydride, ethoxylated castor oil, An optional polyamine and / or plasticizer,
The surface active condensed tannin has a surface tension of less than 53.0 mN / m when dissolved in 50% by weight of water;
The formaldehyde-free tannin-reactive monomer is furfuryl alcohol, furfural, glyoxal, acetaldehyde, glutaraldehyde, 5-hydroxymethylfurfural, acrolein, levulinate, saccharides, 2,5-furandicarboxylic aldehyde, difurfural ( DFF), glycerol, sorbitol, or mixtures thereof,
The saturated and unsaturated organic anhydride comprises at least one of maleic anhydride, acetic anhydride, succinic anhydride, itaconic anhydride, phthalic anhydride and trimellitic anhydride;
-The polyamine is a formaldehyde-free polymer phase comprising at least one of urea and melamine;
(B) one or more blowing agents disposed in at least some of the plurality of closed cells, wherein at least one of the blowing agents is isopentane, isopropyl chloride, 1,1,1,4,4, 1 an azeotrope or azeotrope-like mixture with one other blowing agent selected from the group consisting of 4-hexafluoro-2-butene and 1-chloro-3,3,3, -trifluoropropene One or more blowing agents,
A condensed tannin-based foam having thermal conductivity with time of less than 25 mW / m · K measured at 25 ° C.
(a)
−50重量%の水に溶解されるとき、53.0mN/m未満の表面張力を有する、10〜80重量%の表面活性縮合型タンニンと、
−フルフリルアルコール、フルフラール、グリオキサール、アセトアルデヒド、グルタルアルデヒド、5−ヒドロキシメチルフルフラール、アクロレイン、レブリン酸エステル、糖類、2,5−フランジカルボン酸アルデヒド、ジフルフラール(DFF)、グリセロール、ソルビトール、またはそれらの混合物を含む、5〜80重量%のホルムアルデヒドフリーのタンニン反応性モノマーと、
−5〜20重量%の水と
を含む凝集体フリーの溶液を形成する工程と;
(b)0.5〜20%の飽和または不飽和有機無水物を、前記凝集体フリーの溶液に加える工程と;
(c)前記有機無水物およびポリアミンが、1:0.1〜1:1の重量比で存在するように、0.5〜20重量%のポリアミンを、前記凝集体フリーの溶液に加えてもよい工程であって、前記ポリアミンが、尿素およびメラミンのうちの少なくとも1つを含む工程と;
(d)0.5〜20重量%の発泡剤を、前記凝集体フリーの溶液に加えて、プレフォーム混合物を形成する工程と;
(e)1〜20重量%の酸触媒を、前記プレフォーム混合物に加えて、ホルムアルデヒドフリーの発泡性組成物を形成する工程であって、
0.5〜10重量%の界面活性剤が、前記工程(a)、(b)、(c)、(d)、または(e)のうちの少なくとも1つに加えられ、
重量%単位の前記量が、前記発泡性組成物の総重量を基準にしている工程と;
(f)50〜100℃の範囲の温度で前記ホルムアルデヒドフリーの発泡性組成物を発泡させ、硬化して、複数の気泡を画定するホルムアルデヒドフリーの高分子相を含む発泡体を形成する工程であって、1つまたは複数の発泡剤が、前記複数の気泡の少なくとも一部に配置される工程と
を含む方法。 A method for producing a condensed tannin-based foam,
(A)
10-80 wt% surface active condensed tannin having a surface tension of less than 53.0 mN / m when dissolved in -50 wt% water;
-Furfuryl alcohol, furfural, glyoxal, acetaldehyde, glutaraldehyde, 5-hydroxymethylfurfural, acrolein, levulinate, saccharides, 2,5-furandicarboxylic aldehyde, difurfural (DFF), glycerol, sorbitol, or those 5 to 80% by weight of formaldehyde-free tannin-reactive monomer, including the mixture;
Forming an aggregate-free solution comprising 5 to 20% by weight of water;
(B) adding 0.5-20% saturated or unsaturated organic anhydride to the aggregate-free solution;
(C) 0.5-20% by weight of polyamine may be added to the agglomerate-free solution so that the organic anhydride and polyamine are present in a weight ratio of 1: 0.1-1: 1. A step, wherein the polyamine comprises at least one of urea and melamine;
(D) adding 0.5-20% by weight of a blowing agent to the agglomerate-free solution to form a preform mixture;
(E) adding 1-20% by weight of an acid catalyst to the preform mixture to form a formaldehyde-free foamable composition,
0.5-10% by weight of a surfactant is added to at least one of the steps (a), (b), (c), (d), or (e);
The amount in weight percent units based on the total weight of the foamable composition;
(F) foaming the formaldehyde-free foamable composition at a temperature in the range of 50 to 100 ° C. and curing to form a foam containing a formaldehyde-free polymer phase defining a plurality of bubbles. Placing one or more blowing agents in at least a portion of the plurality of bubbles.
約1時間〜約6日間にわたって空気または窒素中で、110〜200℃の範囲の温度で表面活性縮合型タンニンを加熱して、277℃を超える沸点を有する1つまたは複数の揮発性化合物を実質的に除去すること
を含む工程をさらに含む、請求項8に記載の方法。 Before the step of forming an aggregate-free solution,
Heating the surface active condensed tannin in air or nitrogen for a period of about 1 hour to about 6 days at a temperature in the range of 110-200 ° C. to substantially form one or more volatile compounds having a boiling point above 277 ° C. The method of claim 8, further comprising a step comprising:
a)2〜48時間にわたって空気または窒素中で、110〜200℃の範囲の温度で表面活性縮合型タンニンを加熱して、277℃を超える沸点を有する1つまたは複数の揮発性化合物を実質的に除去し、それによって、揮発性物質フリーの縮合型タンニンを形成する工程であって、前記表面活性縮合型タンニンが、50重量%の水に溶解されるとき、53.0mN/m未満の表面張力を有する工程と;
b)
−10〜80重量%の揮発性物質フリーの縮合型タンニンと、
−フルフリルアルコール、フルフラール、グリオキサール、アセトアルデヒド、グルタルアルデヒド、5−ヒドロキシメチルフルフラール、アクロレイン、レブリン酸エステル、糖類、2,5−フランジカルボン酸アルデヒド、ジフルフラール(DFF)、グリセロール、ソルビトール、またはそれらの混合物を含む、5〜80重量%のホルムアルデヒドフリーのタンニン反応性モノマーと、
−5〜20重量%の水と
を含む凝集体フリーのタンニン溶液を形成する工程と;
c)10〜90重量%のフェノール−レゾールプレポリマーを、工程(b)の前記タンニン溶液に加えて、タンニン−フェノールレゾール混合物を形成する工程であって、
−前記フェノール−レゾールプレポリマーが、フェノールおよびフェノール反応性モノマーから誘導され、尿素をさらに含み、
−前記フェノール反応性モノマーが、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、フルフリルアルコール、フルフラール、グリオキサール、アセトアルデヒド、グルタルアルデヒド、5−ヒドロキシメチルフルフラール、レブリン酸エステル、糖類、2,5−フランジカルボン酸アルデヒド、ジフルフラール(DFF)およびソルビトールのうちの少なくとも1つを含む工程と、
d)少なくとも1つの発泡剤を、前記タンニン−フェノールレゾール混合物に加える工程と;
e)0.5〜20%の飽和または不飽和有機無水物を、
前記タンニン−フェノールレゾール混合物に加えてもよい工程と;
f)1〜20重量%のポリアミンを、前記タンニン−フェノールレゾール混合物に加えてもよい工程と;
g)0.5〜20重量%の発泡剤を、前記タンニン−フェノールレゾール混合物に加えて、プレフォームタンニン−フェノールレゾール混合物を形成する工程と;
h)1〜20重量%の酸触媒を、前記プレフォームタンニン−フェノールレゾール混合物に加えて、タンニン−フェノールレゾール発泡性組成物を形成する工程と、
i)0.5〜1.5重量%の界面活性剤を、前記工程(b)〜(h)のうちの少なくとも1つに加える工程であって、
重量%単位の前記量が、前記タンニン−フェノールレゾール発泡性組成物の総重量を基準にしている工程と;
j)50〜100℃の範囲の温度でタンニン−フェノールレゾール発泡性組成物を発泡させ、硬化して、複数の気泡を画定する高分子相を含む混合されたタンニン−フェノール発泡体を形成する工程であって、1つまたは複数の発泡剤が、前記複数の気泡の少なくとも一部に配置される工程と
を含む方法。 A method of making a mixed tannin-phenol foam comprising:
a) Heating the surface active condensed tannin in air or nitrogen for a period of 2 to 48 hours at a temperature in the range of 110 to 200 ° C. to substantially add one or more volatile compounds having a boiling point above 277 ° C. And thereby forming a volatile substance-free condensed tannin, wherein the surface active condensed tannin is dissolved in 50% by weight of water and has a surface of less than 53.0 mN / m A step having tension;
b)
-10 to 80% by weight of volatile substance-free condensed tannin,
-Furfuryl alcohol, furfural, glyoxal, acetaldehyde, glutaraldehyde, 5-hydroxymethylfurfural, acrolein, levulinate, saccharides, 2,5-furandicarboxylic aldehyde, difurfural (DFF), glycerol, sorbitol, or those 5 to 80% by weight of formaldehyde-free tannin-reactive monomer, including the mixture;
Forming an aggregate-free tannin solution comprising 5 to 20% by weight of water;
c) adding 10-90% by weight of a phenol-resole prepolymer to the tannin solution of step (b) to form a tannin-phenol resole mixture,
The phenol-resole prepolymer is derived from phenol and a phenol reactive monomer and further comprises urea;
The phenol reactive monomer is formaldehyde, paraformaldehyde, furfuryl alcohol, furfural, glyoxal, acetaldehyde, glutaraldehyde, 5-hydroxymethylfurfural, levulinate ester, saccharides, 2,5-furandicarboxylic aldehyde, difurfural ( DFF) and at least one of sorbitol,
d) adding at least one blowing agent to the tannin-phenol resol mixture;
e) 0.5-20% saturated or unsaturated organic anhydride,
A step that may be added to the tannin-phenol resol mixture;
f) 1-20% by weight of polyamine may be added to the tannin-phenol resol mixture;
g) adding 0.5-20% by weight of a blowing agent to the tannin-phenol resol mixture to form a preformed tannin-phenol resol mixture;
h) adding 1-20% by weight of an acid catalyst to the preformed tannin-phenol resole mixture to form a tannin-phenol resole foamable composition;
i) adding 0.5-1.5% by weight of a surfactant to at least one of the steps (b)-(h),
The amount in weight percent units based on the total weight of the tannin-phenol resol foamable composition;
j) foaming and curing the tannin-phenol resole foamable composition at a temperature in the range of 50-100 ° C. to form a mixed tannin-phenol foam comprising a polymeric phase defining a plurality of cells; And wherein one or more blowing agents are disposed in at least some of the plurality of bubbles.
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