专利名称：一种离子液体液化木质素制备酚醛树脂的方法
一种离子液体液化木质素制备酚醛树脂的方法技术领域
本发明属于胶粘剂技术领域，具体涉及一种利用离子液体液化木质素制备酚醛胶粘剂的方法。
背景技术：
随着可持续发展的要求和人们环保意识的增强，可生物降解的环境友好产品的研制与开发越来越受到国际的关注和重视。在酚醛树脂中，以苯酚和甲醛缩聚形成的酚醛树脂应用最广泛其胶合制品的胶接强度强、耐水、耐热、耐腐蚀等性能都很好，但是酚醛树脂存在着热压温度高、时间长等缺点，在使用中受到一定的限制，同时由于苯酚是石化产品， 所以酚醛树脂胶黏剂的价格较高。木质素是植物纤维原料的三大组分(纤维素、半纤维素和木质素)之一，是一种仅次于纤维素的第二多含量的高分子材料，而且是自然界唯一能提供可再生芳香基化合物的非石油资源。工业木质素主要来源于造纸制浆工业的废液因而具有廉价、可再生、环境友好等优点。木质素是由苯丙烷类结构单元组成的复杂化合物，结构单元之间通过醚键和碳-碳键连接在一起形成的无规聚合物。木质素分子中含有酚羟基、醇羟基等含活性氢的基团，可以在一定的条件下可以与苯酚、甲醛、异氰酸酯等多种原料发生反应生成木质素基酚醛、脲醛和聚氨酯等树脂，节约了苯酚的消耗，减少了甲醛的残余量、这对于天然资源的再利用、保护环境具有重要的意义。
天然木质素分子结构复杂、分子量高、木质素本身芳环的取代基位阻较大，与酚醛树脂不能有效的反应。通过对木质素的改性能使这一问题得到改善，但是改性后的木质素胶粘剂仍存在问题分子量高、粘度大，影响了木质素胶粘剂的广泛应用。
目前有学者采用液化技术使木质素液化为具有一定活性基团的可利用的低分子液化产物，液化后的产物经过处理可以作为生产胶粘剂的原料。目前的液化方法主要有两类高温液化和在催化剂下的低温液化。不管是低温液化还是高温液化都是将木质素直接用苯酚、多元醇或环状碳酸酯等有机溶剂进行液化。。高温高压液化方法需要在高温高压下进行，不易操作，且需要消耗大量的能源；低温液化方法需要采用酸性或碱性催化剂，对设备具有一定的腐蚀性，对环境污染严重。
室温离子液体不仅是一种绿色化学溶剂，而且可作为催化剂转化生物质为石油衍生的有机化学品。Effendi等在生物质热化学转化的综述中提出利用木质素的酚解反应，在碱催化剂选可制取再生酚醛树脂。因此本发明的目的在于使用离子液体液化木质素制备酚醛树脂。发明内容
本发明的目的是利用离子液体液化木质素制备酚醛树脂。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为
(1)木质素液化
以离子液体为液化试剂，加入木质素，在常压下于70 150°C加热反应0.
其中构成离子液体的阴离子为卤离子，氯铝酸离子，羧酸根，取代或非取代的芳基磺酸盐、芳基二磺酸盐，磷酸酯盐。
所述的方法碱性催化剂是氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化镁，优选为氢氧化钠。
所述的方法甲醛的加入可采用多次加料方式加入。
所述的方法，其中木质素使用油浴加热。
本发明具有以下优点；
1.原料来源丰富，环保；
2.本发明使用室温离子液体，液化条件温和，对设备腐蚀性小，提高了液化效率，24h，得到木质素液化产物；
(2)酚醛胶粘剂的合成
木质素液化产物冷却后，将木质素液化产物与甲醛按木质素与甲醛的质量之比 1 1 1 3混合在碱性催化条件下加入反应，碱性催化剂与木质素液化产物的质量比为 1 2 1 4，碱性催化剂以质量浓度30% 45%的溶液形式加入，在常压条件下升温至 40 60°C反应5 15min，然后升温至80 100°C反应1 3小时，用倒泡法测定粘度至符合胶粘要求时停止加热，得到胶粘剂。
所述的木质素通过离子液体溶解秸秆得到
所述离子液体与木质素的质量比为1 1 20 1。
所述离子液体是由烷基咪唑、烷基吡啶、季铵盐等构成的单核及双核含氮化合物与阴离子构成(由于季铵盐型离子液体在高温下不稳定，所以使用较少)，结构通式为
权利要求
1.一种离子液体液化木质素制备酚醛胶粘剂的方法，其特征是具体步骤如下(1)木质素液化以离子液体为液化试剂，加入木质素，在常压下于70 150°C加热反应0. 5h Mh，得 到木质素液化产物；(2)酚醛胶粘剂的合成木质素液化产物冷却后，将木质素液化产物与甲醛按木质素与甲醛的质量之比 1 1 1 3混合在碱性催化条件下加入反应，碱性催化剂与木质素液化产物的质量比为 1 2 1 4，碱性催化剂以质量浓度30% 45%的溶液形式加入，在常压条件下升温至 40 60°C反应5 15min，然后升温至80 100°C反应1 3小吋，用倒泡法测定粘度至 符合胶粘要求时停止加热，得到胶粘剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述木质素通过离子液体溶解秸秆得到。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述离子液体与木质素的质量比为 1 1 20 1。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述液化木质素的离子液体是由烷基 咪唑、烷基吡啶、季铵盐等构成的单核及双核含氮化合物与阴离子构成(由于季铵盐型离 子液体在高温下不稳定，所以使用较少)，结构通式为
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述碱性催化剂是氢氧化钾、氢氧化 钠、氢氧化钙、氢氧化镁，优选为氢氧化钠。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于甲醛的加入可采用多次加料方式加入。
7.根据权利要求1所述的木质素液化的方法，使用油浴加热。
全文摘要
本发明涉及一种利用离子液体液化木质素制备酚醛树脂的方法。其特征是采用由烷基咪唑、烷基吡啶、季铵盐等构成的单核及双核含氮阳离子与阴离子组成的在室温下呈液态的离子液体作为液化试剂液化木质素，再利用该液化产物制备酚醛树脂的方法。该液化方法方法与传统的苯酚/硫酸法相比具有过程简单，液化率高，腐蚀性低，过程清洁，液化剂具有结构可调性，可重复使用，有利于环境保护等特点，同时利用木质素制得的酚醛树脂不含挥发性的酚，降低了甲醛的释放量，节能环保。
文档编号C08H8/00GK102492384SQ20111038243
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月28日 优先权日2011年11月28日
发明者丁振东, 夏晓莉, 季文艳, 宋启霞, 张华 , 施金才, 王海军, 许冰冰, 马洁 申请人:江南大学