一种生物质油/葡萄糖树脂胶粘剂的制备方法与流程

文档序号:13273713阅读:738来源:国知局

本发明属于生物质油应用和胶黏剂制备技术领域,特别是涉及到一种生物质油/葡萄糖树脂胶粘剂的制备方法。



背景技术:

利用生物质资源替代化石资源,降低苯酚使用量已经成为胶黏剂行业的发展趋势。已经证明用生物质油部分取代苯酚制备生物质油/苯酚/甲醛树脂胶粘剂,是一种优良的木材胶粘剂,可以广泛应用于生产胶合板、层积材、刨花板、定向刨花板、中密度纤维板等。

cn101974301a公开了一种生物质油-苯酚-甲醛共缩聚树脂木材胶黏剂的制备方法。该发明首先对生物质油进行了精制提纯,再加入硫、碱催化剂、尿素制备出替代率为60-75%的胶黏剂,其胶合强度为0.93-1.41mpa。cn101602838a公开了一种用于人造板的木材热解油改性酚醛树脂的制备方法。该方法将生物质油、苯酚、甲醛、戊二醛或乙二醛和复合碱催化剂混合共聚缩合,制出替代率为40-60%的胶粘剂,胶合强度为0.78-1.04mpa。cn101328396a公开了一种落叶松树皮快速热解油改性酚醛树脂胶粘剂的方法,该方法通过中期加入热解油、分批加入甲醛和催化剂的方法制备出替代率为40%的胶粘剂,其胶合强度为0.95mpa。cn101519572公开了一种生物质油制备酚醛树脂胶粘剂的方法,制备的生物质油酚醛树脂胶粘剂,替代率为50%,胶合强度1.40mpa。

目前,公开的大部分专利都是关于生物质油-苯酚-甲醛树脂胶粘剂的制备方法,证明共聚缩合是制备生物质油胶粘剂的有效方法,但是均存在高替代率产品的胶合强度下降、甲醛用量高的问题。

因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题是:提供一种生物质油/葡萄糖树脂胶粘剂的制备方法用来解决目前的生物质油胶粘剂生物质油替代率高,胶粘剂胶合强度下降、甲醛用量高等技术难题。

一种生物质油/葡萄糖树脂胶粘剂的制备方法,包括以下步骤,并且以下步骤顺次进行,

步骤一、酚化改性

分别量取生物质油和苯酚,其中生物质油的质量占生物质油和苯酚总质量的25%~75%,

量取碱催化剂,所述碱催化剂为生物质油和苯酚总质量的10%~20%,通过质量浓度公式,获得碱催化剂与水混合,碱催化剂的质量浓度在8%~15%条件下水的加入量,并量取,

将量取的生物质油、苯酚、碱催化剂和水加入到反应釜中,升温至60℃搅拌反应1h,获得酚化改性液;

步骤二:羟甲基化改性

将甲醛溶液和交联剂混合,并滴加到所述步骤一获得的酚化改性液中,保持反应釜60℃,持续搅拌0.5h~2h,获得羟甲基化改性液;

步骤三:交联缩合共聚

向步骤二获得的羟甲基化改性液中加入葡萄糖,搅拌并将反应釜升温至80℃,持续搅拌3h,反应物粘度达到300mpa·s~700mpa·s出料,获得生物质油/葡萄糖树脂胶粘剂。

所述的生物质油来自于生物质热解,所述的生物质为稻壳、植物秸秆、木质素、木材加工废料以及竹加工废料中的一种或两种以上的混合。

所述步骤一中的碱催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙以及氢氧化钡中的一种或两种以上的混合物。

所述步骤二中的甲醛溶液质量浓度为37%,甲醛溶液的加入量wf为:wf=[wp+wbio-oil]/mp×1.3×mf÷37%×(1-y),

式中,wp为步骤一中苯酚的投料量、wbio-oil为步骤一中生物质油的投料量,mp为苯酚的摩尔质量,mf为甲醛的摩尔质量,y为葡萄糖替代甲醛的替代率。

所述步骤二中的交联剂为糠醛或乙二醛。

所述交联剂的加入量为生物质油和苯酚总质量的5%~30%。

所述步骤三中葡萄糖加入量为葡萄糖和甲醛溶液总质量的25%~85%。

通过上述设计方案,本发明可以带来如下有益效果:

1.本发明制备出一种新型的胶粘剂,即生物质油/葡萄糖树脂胶粘剂。

2.与传统缩合反应相比,酚化改性增加了生物质油的反应活性位点,羟甲基化改性提高了生物质油的缩聚反应活性,从而使多元共聚缩合反应得以实现。

3.制备过程中加入交联剂提高了聚合物的聚合程度,从而提高了其胶合性能。

4.采用多元共聚缩合的方法能够制备出高胶合性能的高替代率生物质油胶粘剂。

具体实施方式

一种生物质油/葡萄糖树脂胶粘剂的制备方法,包括以下具体步骤:

步骤一:酚化改性

按质量比将生物质油、苯酚、碱催化剂和水加入到反应釜中,升温至60℃搅拌反应1h,制备出酚化改性液;

其中,所述生物质油的投料量为生物质油和苯酚总质量的25%~75%,碱催化剂的投料量为生物质油和苯酚总质量的10%~20%,水的加入量按碱催化剂最终质量浓度达到8%~15%计算。

步骤二:羟甲基化改性

将甲醛溶液、交联剂混合均匀,缓慢滴加到步骤一制备的酚化改性液中,60℃继续搅拌反应0.5h~2h,制备羟甲基化改性液;

所述甲醛溶液的质量浓度为37%,其加入量wf按公式:

wf=[wp+wbio-oil]/mp×1.3×mf÷37%×(1-y)计算,

式中,wp、wbio-oil分别为步骤一中苯酚和生物质油的投料量,mp为苯酚的摩尔质量,mf为甲醛的摩尔质量,y为葡萄糖替代甲醛的替代率;

所述交联剂的加入量为生物质油和苯酚总质量的5%~30%;

步骤三:交联共聚

将步骤二制备的羟甲基化改性液升温至80℃,在升温过程中,加入葡萄糖,继续搅拌反应3h,当反应物粘度达到300mpa·s-700mpa·s时共聚缩合反应结束,出料,制备出生物质油/葡萄糖树脂胶粘剂。

所述葡萄糖加入量为葡萄糖和甲醛溶液总质量的25%~85%。

所述的生物质油/葡萄糖树脂胶粘剂是经过酚化改性、羟甲基化改性、交联缩合共聚的方法制备。

所述酚化改性中的碱催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡中的一种或其混合物。

所述交联剂为糠醛、乙二醛。

所述的生物质油来自于生物质热解,所述的生物质为稻壳、植物秸秆、木质素、木材加工废料、竹加工废料中的一种或几种。

下面以具体实例来进一步阐述本发明。

实施例1:将30g生物质油、10g苯酚、8g碱催化剂、46g水按加入到反应釜中,开启搅拌器并将温度设定为60℃,酚化反应1h。反应结束后,滴加22.37g37%甲醛溶液与6g糠醛混合液,继续搅拌0.5h。羟甲基化反应结束后,将反应釜温度升至80℃,在升温过程中,加入22.38g葡萄糖,继续搅拌反应3h。当反应物粘度达到492mpa·s时共聚缩合反应结束,出料。

实施例2:将24g生物质油、16g苯酚、6g碱催化剂、46g水按加入到反应釜中,开启搅拌器并将温度设定为60℃,酚化反应1h。反应结束后,滴加11.19g37%甲醛溶液与2g糠醛混合液,继续搅拌0.5h。羟甲基化反应结束后,将反应釜温度升至80℃,在升温过程中,加入33.56g葡萄糖,继续搅拌反应3h。当反应物粘度达到445mpa·s时共聚缩合反应结束,出料。

实施例3:将30g生物质油、10g苯酚、8g碱催化剂、46g水按加入到反应釜中,开启搅拌器并将温度设定为60℃,酚化反应1h。反应结束后,滴加11.19g37%甲醛溶液与6g糠醛混合液,继续搅拌1h。羟甲基化反应结束后,将反应釜温度升至80℃,在升温过程中,加入33.56g葡萄糖,继续搅拌反应3h。当反应物粘度达到480mpa·s时共聚缩合反应结束,出料。

实施例4:将20g生物质油、20g苯酚、8g碱催化剂、46g水按加入到反应釜中,开启搅拌器并将温度设定为60℃,酚化反应1h。反应结束后,滴加6.71g37%甲醛溶液与4g糠醛混合液,继续搅拌1h。羟甲基化反应结束后,将反应釜温度升至80℃,在升温过程中,加入38.04g葡萄糖,继续搅拌反应3h。当反应物粘度达到474mpa·s时共聚缩合反应结束,出料。

实施例5:将24g生物质油、16g苯酚、8g碱催化剂、46g水按加入到反应釜中,开启搅拌器并将温度设定为60℃,酚化反应1h。反应结束后,滴加22.37g37%甲醛溶液与2g糠醛混合液,继续搅拌0.5h。羟甲基化反应结束后,将反应釜温度升至80℃,在升温过程中,加入22.38g葡萄糖,继续搅拌反应3h。当反应物粘度达到453mpa·s时共聚缩合反应结束,出料。

不同实验条件下的制备出的胶粘剂指标如表1:

表1不同甲醛替代率制备出的生物质油/葡萄糖树脂胶粘剂指标

本发明将苯酚和甲醛作为改性剂,首先将生物质油与苯酚经酚化改性制备酚化改性液,再与甲醛经羟甲基化改性制备羟甲基化改性液,然后用葡萄糖部分取代甲醛,同时加入交联剂,再多元协同交联共聚制备以生物质油和葡萄糖为主反应原料的生物质油/葡萄糖树脂胶粘剂。当苯酚替代率大于75%时,能够减少甲醛使用量达60%以上,同时提高了产品的胶合强度。

本发明的先进性在于酚化改性与羟甲基化改性提高了生物质油的反应活性从而实现多元共聚缩合反应,交联剂的加入提高了聚合物的聚合程度从而提高了胶合性能。

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