含木质纤维素复合产品的制造方法_4

文档序号:8460259阅读:来源:国知局
液体介质,例如水结合的氧化剂,例如过氧化氨的浓度可W是从低至约Iwt%,约 3wt%,约 5wt%,约lOwt%,约 15wt%,约 20wt%,约 25wt%,或约 30wt% 到高至约 50wt%, 约60wt%,约70wt%,约80wt%,约90wt%,或约98wt%,基于氧化剂和液体介质的结合重 量,且合适的范围包括任何两个数值的组合。
[0043] 在该混合物内存在的氧化剂用量可至少部分取决于特定的氧化剂,催化剂,木质 纤维素基底,和/或,若存在的话,具有在哲基存在下可夺取的至少两个氨原子的化合物, 和因此可W宽泛地变化。例如,在该混合物内的氧化剂用量可W是约Iwt% -约200wt%, 基于木质纤维素基底的干重。在另一实例中,在该混合物内的氧化剂用量可W是从低至 约Iwt%,约 5wt%,约lOwt%,或约 20wt% 到高至约 80wt%,约lOOwt%,约 120wt%,或约 150wt%,基于木质纤维素基底的干重,且合适的范围包括任何两个数值的组合。在另一实 例中,氧化剂在该混合物内的存在量可W是约0.Iwt% -约30wt%,约Iwt% -约20wt%,约 5wt% -约 50wt%,约lOwt% -约 70wt%,约 0. 5wt% -约 25wt%,约 3wt% -约 6wt%,或约 2wt% -约8wt%,基于木质纤维素基底的干重。在又一实例中,氧化剂在该混合物内的存在 量可W是约 0.Iwt% -约lOwt%,约Iwt% -约 12wt%,约 2wt% -约 9wt%,约 3wt% -约 9wt%,约 5wt% -约 15wt%,约 4wt% -约 6wt%,约 8wt% -约 20wt%,或约 2wt% -约 lOwt%,基于木质纤维素基底的干重。
[0044] 在一个或多个实施方案中,若作为自由基前体或者在自由基前体内存在的话,贝U 直到加热该混合物到例如至少60°C至约300°C的温度,仍然可保持存在的氧化剂量至少可 W是在该混合物内最初存在的氧化剂量的至少11%,至少13%,至少15%,至少20%,至 少25%,至少30%,至少35%,至少40%,至少45%,至少50%,至少55%,至少60%,至少 65%,或至少70%。在另一实例中,若在自由基前体内存在的话,则直到加热该混合物到例 如约60°C至约300°C的温度,仍然可保持存在的氧化剂量可W是在该混合物内最初存在的 氧化剂量的约11% -约95%,约15% -约85%,约20% -约90%,约30% -约80%,约 11% -约 100%,约 35% -约 75%,约 40% -约 70%,或约 30% -约 95%。
[0045] 具有在哲基存在下可夺取的至少两个氨原子的任选的一种或多种化合物可W是 或者包括,但不限于,一种或多种木质素,一种或多种单宁,一种或多种酪醒清漆树脂,一种 或多种改性的苯酪甲醒树脂,双酪A,腐殖酸,或其任何结合物或混合物。若存在具有在哲基 存在下可夺取的至少两个氨原子的两种或更多种化合物,则相对于彼此,可存在任何用量 的具有在哲基存在下可夺取的至少两个氨原子的两种或更多种化合物。具有在哲基存在下 可夺取的至少两个氨原子的一种或多种化合物可W是固体,液体或"两相"或固体/液体混 合物形式。
[0046] 木质素是一种聚合物质,它可包括在与纤维素和其他植物成分有关的植物和蔬菜 物质内发现的取代芳姪。示意性的植物和蔬菜物质可包括,但不限于,稻草,大麻,剑麻,棉 化小麦,竹子,印度草,稻化香蕉叶,构树(即,初皮纤维),麻蕉叶,渡萝叶,细茎针草叶, 来自龙舌兰科黄麻家族中晚芦菩属的纤维,盐水芦韦,栋桐叶,亚麻,粉碎的坚果壳,硬木, 软木,循环的纤维板,例如高密度纤维板,中密度纤维板,低密度纤维板,定向创花板,创花 板,或其任何结合物。例如植物物质可W是或者包括木材,例如硬木,软木或其组合。示意 性的木材类型可包括,但不限于,档木,水曲柳,白杨,极木,山毛样,枠树,雪松,樓桃树,= 叶杨,柏科树,偷树,杉树,橡胶树,朴树,山胡桃树,枫树,橡树,美洲山核桃,松树,白杨木, 红杉,擦木,云杉,小无花果树,胡桃木和柳树。
[0047] 可使用任何各种非常明确的方法,从木材,植物和/或蔬菜物质中提取,分离或者 在其他情况下回收木质素。例如,在纸浆和造纸工业中,可借助公知的kraft或硫酸盐法或 公知的亚硫酸盐法,加工含木质素的材料,例如木材,稻草,玉米杆,甘庶渣和其他蔬菜和植 物组织,回收纤维素或纸浆。含木质素作为副产物的残留的造纸黑液可W是木质素的来源。 木质素的化学结构可存在变化,该变化可至少部分取决于木质素从中回收的特定的植物, 植物的生长位置,和/或在从植物和/或蔬菜物质中回收或分离木质素所使用的特定方法。 木质素可包括活性基团,例如可经其进行交联或桥连的活性氨和/或酪哲基。
[0048] 回收木质素的一种方法可W是或者包括常常称为organosolv法的方法。 organosolv法使用有机溶剂来增溶木质素和半纤维素。organosolv法可包括在从低至约 130。约140。或约150°C到高至约200。约220。或约230°C的温度下,接触木质纤维 素材料,例如木材碎片或颗粒与含水有机溶剂。可通过水解解离a芳基離键成可在该溶剂 体系内增溶的片段,使木质素分解。示意性的溶剂可包括,但不限于,丙酬,甲醇,己醇,了 醇,己二醇,甲酸,己酸,或其任何结合物或任何混合物。含水有机溶剂可具有在水中从低至 约30wt%,约40wt%或约50wt%到高至约70wt%,约80wt%,或约90wt%的溶剂浓度。
[0049] 由于从植物中分离的木质素可W在化学上改变不同于该植物中发现的木质素,因 此术语"木质素"也可W是指当从纤维素中分离或者从植物物质中回收时获得的木质素产 品。例如,在亚硫酸盐法制浆工艺中,木质纤维素材料可用亚硫酸氨盐或亚硫酸盐消化,从 而导致木质素至少部分横化。正因为如此,木质素可任选地进行进一步的解离和/或其他 改性,例如碱金属处理或者与其他成分反应,W降低横酸盐或硫含量和/或增加活性基团。 例如,可加工木质素,使得它的酪哲基含量为约1. 5wt% -约5wt%且具有小于约3wt%的 横酸盐硫。在从木材、植物或蔬菜材料中回收或分离木质素的其他方法中,木质素可W没有 横化,但可某种其他方式稍微化学改变。例如,在硫酸盐或其他碱性制浆工艺中获得的 残留的造纸黑液中,木质素可ww在含水碱液内溶解的碱金属盐形式存在且一般地可包括 充足的酪哲基含量,不要求进一步改性。然而,碱性或kraft木质素可与其他成分进一步反 应,进一步增加活性基团。可在制造糖中从木质纤维素材料水解中回收的"水解木质素"也 可例如稍微改变不同于在该植物内发现的木质素。正因为如此,可进一步改性水解木质素, W增溶木质素W及增加酪哲基含量。此外,可对木质素产品,例如残留的造纸黑液进行各种 处理,例如酸,碱或热处理,或者与其他化学品反应,所述其他化学品可进一步稍微改变木 质素的成分。
[0050] 残留的造纸黑液,或者在从植物物质中分离或回收木质素中产生的木质素产品可 包括从约300到超过100, 000的各种重均分子量(Mw)的木质素。例如,木质素的Mw可W 是从低至约500,约1,000,约5, 000,约10, 000,约15, 000,或约20, 000到高至约30, 000, 约 45, 000,约 55, 000,约 70, 000,约 80, 000,约 85, 000,约 90, 000,或约 95, 000,且合适的范 围包括任何两个数值的组合。在另一实例中,木质素的Mw可W是从低至约300,约500,约 800,约 900,约 1,000,或约 1,100 到高至约 1,300,约 1,500,约 1,900,约 2, 300,约 2, 500, 约 2, 700,约 3, 000,约 3, 300,约 3, 500,约 3, 700,约 4, 000,约 4, 300,约 4, 500,约 4, 700, 或约5, 000,且合适的范围包括任何两个数值的组合。在另一实例中,木质素的Mw可W是 约 500-约 30, 000,约 1,000-约 15, 000,约 800-约 6, 000,约 2, 000-约 12, 000,约 400-约 10, 000,或约600-约8, 000。在另一实例中,木质素的Mw可W是约600-约4, 500,约350-约 1,100,约 750-约 2, 500,约 950-约 3, 100,约 1,500-约 3, 400,或约 1,800-约 4, 200。
[0051] 木质素可从中回收的黑液除了包括木质素W外,也可包括一种或更多种其他成 分。例如,在亚硫酸盐制浆工艺中,废的亚硫酸盐黑液可包括木质素横酸盐,它可阳离 子的盐,例如儀,巧,锭,钢和/或其他阳离子的盐形式存在。废的亚硫酸盐黑液固体可包括 约40wt%-约65wt%的木质素横酸盐,和其余部分是在该黑液内溶解的碳水化合物和其他 有机与无机成分。通过其他制浆工艺生产的木质素产品也可包括其他材料,例如碳水化合 物,碳水化合物的降解产物,和从具有木质素的纤维素材料中分离的树脂材料。应当注意, 不需要将木质素与可能存在的其他成分相分离。
[0052] 合适的木质素材料可包括,但不限于,天然或自然状态下的木质素,即未改性或未 改变的木质素,木质素横酸盐或其任何结合物或混合物。合适的木质素横酸盐可包括,但不 限于,木质素横酸锭,木质素横酸钢,木质素横酸巧,木质素横酸儀,或其任何结合物或混合 物。
[0053] 从木材,植物,蔬菜,或其他含木质素的物质中分离或者在其他情况下分开木 质素或含木质素的产品的合适的方法可包括在美国专利Nos. :1,856, 567 ;2, 525, 433 ; 2, 680, 113 ;2, 690, 973 ;3, 094, 515 ;3, 158, 520 ;3, 503, 762 ;3, 585, 104 ;3, 726, 850 ; 3, 769, 272 ;3, 841,887 ;4, 100, 016 ;4, 131,564 ;4, 184, 845 ;4, 308, 203 ;4, 355, 996 ; 4,470,876 ;4, 740, 591 ;和 4, 764, 596 ;美国专利申请公布Nos. : 2011/0294991 ;和W0 公 布Nos.W01992/018557A1,W0 1993/021260A2 ;W0 1994/024192A1 ;W02005/062800A2 ; W02006/031 175Al;和W02011/150508中讨论并描述的那些。可商购的木质素可包括,但 不限于,获自Tembec(加拿大)的木质素横酸盐。
[0054] 可在酸催化剂存在下,使苯酪组分与醒组分或醒化合物反应,生产酪醒清漆树脂。 酪醒清漆树脂中的苯酪组分可包括各种取代的酪类化合物,未取代的酪类化合物,或取代 和/或未取代的酪类化合物的任何结合物。例如,苯酪组分可w是苯酪本身,即,单哲基苯。 取代酪类的实例可包括,但不限于,烷基取代的酪类,例如甲酪类和二甲苯酪类;环烷基取 代的酪类,例如环己基苯酪;链締基取代的酪类;芳基取代的酪类,例如对苯基苯酪;烧氧 基取代的酪类,例如3, 5-二甲氧基苯酪;芳氧基酪类,例如对苯氧基苯酪;和面素取代的酪 类,例如对氯苯酪。也可使用二元酪类,例如儿茶酪,间苯二酪,氨酿,双酪A和双酪F。用于 替代在制备酪醒清漆树脂中所使用的一部分或全部苯酪的合适的酪类化合物(苯酪组分) 的具体实例可包括,但不限于,双酪A,双酪F,邻甲酪,间甲酪,对甲酪,3, 5-5-二甲苯酪, 3, 4-二甲苯酪,3, 4, 5-S甲基苯酪,3-己基苯酪,3, 5-二己基苯酪,对了基苯酪,3, 5-二了 基苯酪,对戊基苯酪,对环己基苯酪,对辛基苯酪,3, 5-二环己基苯酪,对苯基苯酪,对苯酪, 3, 5-二甲氧基苯酪,3, 4, 5-=甲氧基苯酪,对己氧基苯酪,对了氧基苯酪,3-甲基-4-甲氧 基苯酪,对苯氧基苯酪,蒙酪,慈酪及其取代衍生物。优选地,大于或等于约80wt%,大于或 等于约90wt%,或者大于或等于约95wt%的苯酪组分包括苯酪(单哲基苯)。
[00巧]示意性的醒化合物可包括所谓的掩蔽醒或醒等价物,例如己缩醒或半缩醒。合适 的醒可用通式R'Cffi)表示,其中R'是氨或通常具有1-8个碳原子的姪基。合适的醒化合物 的具体实例可包括,但不限于甲醒,己醒,丙醒,了醒,慷醒,苯甲醒,其任何结合物或其任何 混合物。本文中所使用
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