隨著地球上化石資源的枯竭，人們越來越重視可再生的生物質資源開發利用研究，利用可再生生物質資源完全或部分替代不可再生的礦物資源及其衍生產品制備新型輕質建材，促進了生物質資源高效利用，為生物質資源制備新型生物質基泡沫復合材料提供了一條新的途徑，對高分子發泡材料可持續發展具有重大意義。本文利用堿木質素替代石化原料制備環保型酚醛樹脂保溫發泡材料，減少造紙廢液對環境的污染;利用阻燃改性的原竹纖維增強酚醛泡沫，提高泡沫的力學性能，促進生物質資源高效利用;制備低毒性高性能酚醛泡沫復合材料;同時應用制備的泡沫復合材料開發新型... 隨著地球上化石資源的枯竭，人們越來越重視可再生的生物質資源開發利用研究，利用可再生生物質資源完全或部分替代不可再生的礦物資源及其衍生產品制備新型輕質建材，促進了生物質資源高效利用，為生物質資源制備新型生物質基泡沫復合材料提供了一條新的途徑，對高分子發泡材料可持續發展具有重大意義。本文利用堿木質素替代石化原料制備環保型酚醛樹脂保溫發泡材料，減少造紙廢液對環境的污染;利用阻燃改性的原竹纖維增強酚醛泡沫，提高泡沫的力學性能，促進生物質資源高效利用;制備低毒性高性能酚醛泡沫復合材料;同時應用制備的泡沫復合材料開發新型輕質阻燃復合板材，為節能保溫、輕質隔音建材等方面提供高性能、高安全性的新型材料。論文的主要研究內容和結論如下:
　　 1.利用堿木質素酚羥基的特性替代部分苯酚，制備堿木質素替代10～40％苯酚量的可發性堿木質素-酚醛樹脂，研究了堿木質素引入對樹脂制備、結構和性能的影響。結果表明，堿木質素替代苯酚量≤30％的樹脂黏度能夠達到可發泡性樹脂的要求，游離甲醛和苯酚殘余量較低，樹脂流體符合牛頓流體行為。TGA-DTG-DSC分析表明，隨堿木質素替代苯酚量的增加，樹脂的熱穩定性和放熱峰值呈下降趨勢，而反應焓變也呈明顯降低趨勢。13C-NMR核磁共振分析表明，酚醛樹脂(PF)的酚核間連接方式基本以對-對位連接方式為主，而堿木質素替代苯酚量30％的樹脂(KLPF-30)存在鄰-對位和對-對位2種連接方式。通過KLPF-30樹脂非等溫DSC固化過程分析，建立了固化動力學模型，其中固化體系表觀活化能為93.51 kJ/mol，反應級數為0.9506。
　　 2.分析了堿木質素改性對酚醛泡沫力學性能、熱穩定性、阻燃性能及其微觀結構的影響。結果表明，堿木質素替代苯酚量的增加導致泡沫的壓縮強度、彎曲強度、表面粉化度等力學性能的下降，泡孔孔徑增大、分布不均勻，但對酚醛泡沫的陽燃性和熱穩定性影響較小。根據Gibson-Ashby經典模型建模和密度與力學性能數據的擬合2種方法，建立了堿木質素-酚醛泡沫表觀密度-力學性能模型，其結果在密度0.030～0()300g/cm3范圍內基本相符，指數值在1.3941～1.7758范圍內，基本接近于Gibson-Ashby公式中的指數。
　　 3.采用硅烷偶聯劑對原竹纖維進行表面改性，改善了其與酚醛泡沫和堿木質素-酚醛泡沫基體的界面相容性;采用改性原竹纖維增強酚醛泡沫和堿木質素-酚醛泡沫，研究了改性原竹纖維對泡沫材料結構、力學、阻燃性能的影響。在力學性能方面，改性原竹纖維的加入能夠提高泡孔壁的韌性，對酚醛泡沫和堿木質素-酚醛泡沫的壓縮強度、彎曲強度和表面粉化度都具有較明顯的促進作用，改性原竹纖維增強酚醛泡沫和堿木質素-酚醛泡沫時加入量分別為3.0％和4％時增強效果最佳。阻燃性能的分析表明，隨著原竹纖維加入量的增大，酚醛泡沫和堿木質素-酚醛泡沫的熱釋放速率、總放熱量、質量損失速率、生煙速率（或煙釋放速率）和總發煙量（或總煙釋放量）等總體都呈上升趨勢，說明原竹纖維的加入量降低2種泡沫的阻燃性能;且改性原竹纖維增強酚醛泡沫材料加入量≥5.0、改性原竹纖維增強堿木質素-酚醛泡沫的用量≥4.0％時，泡沫材料的阻燃性能有較大幅度的降低，需對改性原竹纖維進行阻燃改性。
　　 4.原竹纖維和酚醛泡沫阻燃劑的篩選、評價及其機理研究的結果表明，原竹纖維的阻燃劑木材用磷-氮復合阻燃劑和磷酸二氫銨是磷系阻燃劑，最佳加入量均為15％。三聚氰胺吸熱快速分解生成氨和大量氮氣等不可燃氣體是其對酚醛泡沫起到阻燃作用的關鍵，2％三聚氰胺阻燃改性酚醛泡沫的氧指數為67.8，比純酚醛泡沫提高35.06％。通過正交試驗確定阻燃工藝為磷酸二氫銨加入量15％、三聚氰胺加入量3％，制備的阻燃型原竹纖維增強堿木質素-酚醛泡沫的氧指數55.6，壓縮強度、彎曲強度、掉渣率性能分別為92.99kPa、134.96kPa、7.99％。
　　 5.采用錐形量熱儀對堿木質素-酚醛泡沫(KLPF)、5％原竹纖維增強的堿木質素-酚醛泡沫(5B-KLPF)和阻燃改性的5％原竹纖維增強的堿木質素-酚醛泡沫(ZR-5B-KLPF)在熱輻射通量為25、50和75 kW/m2條件下的動態燃燒行為進行了對比分析，磷酸二氫銨和三聚氰胺對5B-KLPF泡沫的阻燃改性效果明顯，顯示出較高的成炭率，較低的熱釋放和煙釋放。同時，基于CONE試驗的聚合物材料燃燒的火勢增長指數(FGI)、放熱指數(THRI6min)、發煙指數(TSPI6min)、毒性氣體生成速率指數(ToxPI6min)4個特性指數，建立了聚合物材料火災危險綜合評價體系。KLPF、5B-KLPF和ZR-5B-KLPF3種泡沫的火災危險綜合指數IFHI對比表明ZR-5B-KLPF的火災危險性最小。
　　 6.利用原竹纖維、薄竹單板等短生長周期的可再生生物質資源制備了薄竹面改性原竹纖維增強酚醛泡沫夾芯復合板材。確定粘合劑為環氧AB膠、增強材料為天然麻纖維網格布，制備的薄竹面酚醛泡沫夾芯復合板材性能基本達到JC/T1051-2007“鋁箔面硬質酚醛泡沫夾芯板”行業標準。確定薄竹單板的阻燃劑為木材用磷-氮復合阻燃劑，最佳載藥率為3.80％，并采用錐形量熱儀對制備的薄竹面原竹纖維增強酚醛泡沫夾芯復合板材的阻燃效果進行了對比分析。結果表明，阻燃劑對復合板材的阻燃效果非常明顯，制備的泡沫夾芯復合板材具有高成炭率、低熱釋放和低煙釋放的特點。同時論文還試制了多種泡沫夾芯復合板材。
　　