一种酚化木质素胶粘剂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开一种酚化木质素胶粘剂及其制备方法。在常压下，以苯酚为酚化试剂，于一定温度下按次序分4～5批加入木质素、主辅酸性催化剂，升温至100～130℃，保温反应，冷却，加入碱性催化剂，保温反应一定时间后，分4批加入醛类物质，于80～95℃，保温反应至粘度符合要求，加水调节固含量，同时快速冷却至50℃以下，出料，即得酚化木质素胶粘剂。本发明所制备的酚化木质素胶粘剂，相比于传统的酚醛树脂胶粘剂，木质素对苯酚的替代量高达50～80％，成本可降低40％左右。本发明所制备的酚化木质素胶粘剂，安全环保，流动性良好，储存稳定性也较好。使用本发明酚化木质素胶粘剂制备的竹/木胶合板，具有良好的力学及耐水性能。
【专利说明】一种酚化木质素胶粘剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于天然高分子领域，具体涉及一种酚化木质素胶粘剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]木质素是植物的三大主要组分之一(纤维素、木质素和半纤维素)，在自然界中，是仅次于纤维素的第二多含量的天然高分子物质，而且木质素是自然界唯一能近乎无限量提供可再生芳香基化合物的非石油资源。木质素主要来源于工业造纸制浆的废液，具有价廉、可再生、环境友好等优点。一般认为，木质素是由芳香环类结构单元组成的复杂化合物，其结构中存在多种官能团，如羟基、甲氧基、羰基、羧基、甲基等官能团，他们在原木木质素结构中的存在和分布与木质素的种类有关，在分离木质素结构中的存在和分布还与提取分离方法有关。正是由于有许多官能团的存在，所以木质素具有多种化学性质，能发生多种化学反应。对木质素进行不同处理后，可以使木质素在一定条件下与醛、异氰酸酯等多种原料发生反应，合成木质素基酚醛树脂、聚氨酯等材料，同时可节约苯酚等石油资源的消耗、减少造纸废水等对环境的污染，对于酚醛树脂来说，木质素还能从一定程度上降低酚醛树脂中游离甲醛的含量。这对天然资源的综合利用、保护环境都具有重要的经济意义和社会意义。
[0003]木质素在酚醛树脂胶粘剂方面的应用研究很多，但真正成功应用于生产中的例子很少。原因在于不论是天然木质素还是工业处理木质素，其分子结构复杂、分子量较高(一般其Mw值在数千到数十万不等)、木质素所含芳香环上取代基的位阻较大，与苯酚和甲醛不能有效的发生反应，而且大分子量的木质素还会对苯酚与甲醛的正常聚合具有一定的阻碍作用。通过化学改性如对木质素进行脱甲基化、羟甲基化、碱化合成得到的酚醛胶与未改性的比较，质量得到一定的改善，这方面的专利CNlOl 104782、CN101492522、CN101358120、CN101348698等。通过这些方法改性后的木质素改性酚醛树脂胶粘剂仍存在一些问题，如:储存稳定性差、粘度大、固化反应速率慢、力学性能大幅降低，尤其是耐沸水性能降低严重等，且木质素的添加 量较低(少于50% )，因为这些因素的制约，给木质素改性酚醛树脂胶粘剂的实际生产与应用带来不便，影响了木质素改性酚醛树脂胶粘剂的应用推广。
[0004]本发明根据木质素进行热化学酚化后具有高反应活性的特点，在本发明人已授权且已工业化应用六年的专利技术(CN101260283)的基础上，经多年的理论与实验研究，在保证胶粘剂各方面性能的前提下，大幅度提升了木质素的使用量，木质素对苯酚的替代量由本发明人已授权专利技术(CN101260283)的14.3~45.5%，提高至本发明的50~80%。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种环境友好、性能优异、成本低廉的的酚化木质素胶粘剂的制备方法，该方法简单易操作、便于工业化，所制备的胶粘剂还兼具流动性好、贮存稳定、施工方便等特点。使用该胶粘剂制备的浸溃纸、竹/木胶合板等，具有安全环保、力学性能优异、耐水性好以及成本大幅度降低等特点。[0006]一种酚化木质素胶粘剂，原料配方以重量份计，组成为:
[0007]
【权利要求】
1.一种酚化木质素胶粘剂，其特征在于原料配方以重量份计，组成为:
苯酚100汾 木质素100~400份主、辅酸性催化剂 6~51份碱性催化剂9~90份水100~900份醛类物质180~620份 其中主酸性催化剂加入量与总的酸性催化剂的量的关系是不少于IOwt %不多于40wt % ο
2.根据权利要求1所述的胶粘剂，其特征在于:所述的主酸性催化剂为三氟丙酸，辅助酸性催化剂为盐酸、硫酸或磷酸中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的胶粘剂，其特征在于:所述的碱性催化剂为氢氧化钠或氢氧化钾。
4.根据权利要求1所述的胶粘剂，其特征在于:所述的醛类物质为溶液的含量为36~40%甲醛、聚合度为8~12的多聚甲醛、乙醛或糠醛中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的胶粘剂，其特征在于:所述的木质素为木质素磺酸钠或磺化竹衆碱木素。
6.根据权利要求5所述的胶粘剂，其特征在于:所述的木质素磺酸钠为工业级的木质素磺酸钠，其木质素组分含量不低于60 %，重均分子量不高于60000，数均分子量不高于25000。
7.根据权利要求5所述的胶粘剂，其特征在于:所述的磺化竹浆碱木素为工业级的竹浆碱木素经催化氧化、磺化、干燥过程制备的磺化竹浆碱木素，其木质素组分含量不低于75%，重均分子量不高于40000，数均分子量不高于15000。
8.一种制备如权利要求1所述的酚化木质素胶粘剂的方法，其特征在于包括如下步骤: a、酚化木质素的制备: 在常压下，以苯酚为酚化试剂，于60~80°C，加入第I批木质素，之后分别加入主、辅酸性催化剂，再加入第2批木质素，前2批加入木质素总量40~60%，保温反应5~20min，之后于80~95°C,每间隔5或IOmin加入I批木质素,分2~3批加完剩余的木质素,升温至100~130°C，保温反应5~60min，冷却，即得酚化木质素；第I批木质素的加入量不少于苯酹总用量的40wt%不多于60wt% ； b、酚化木质素胶粘剂的合成: 在常压条件下，向装有酚化木质素的反应器中，加入碱性催化剂和一定量的水，于35~55°C保温反应10~20min，分四次加入醛类物质，先加入所需醛类物质总量的45~55%，缓慢升温至80~95°C，再加入所需醛类物质总量的20~25%，于80~95°C保温反应5~30min，再加入所需醛类物质总量的10~15%，于80~95°C保温反应15~60min，最后向反应器中加入剩余的醛类物质，于80~95°C保温反应，采用倒泡法或涂-4杯法测定产物的粘度至所需值，加剩余的水调节产物的固含量，同时迅速冷却至50°C以下，出料，即得酚化木质 素胶粘剂。
【文档编号】C09J161/14GK104004479SQ201410264173
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】方红霞, 吴强林, 晏秀男, 王永垒, 崔朋, 吴沁然, 韩信 申请人:方红霞, 吴强林