一种纤维素乙醇木质素改性酚醛树脂木材胶黏剂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种纤维素乙醇木质素改性酚醛树脂木材胶黏剂及其制备方法，属于环保型木材胶黏剂制备技术领域。本发明中所述的制备方法包括以下步骤：将纤维素乙醇木质素、苯酚、片碱、水加入反应釜，保温反应，然后依次添加甲醛溶液、第一批液碱和第二批水、第二批甲醛溶液和第二批液碱，并分别进行保温处理，然后加入尿素，经冷却出料获得。该方法利用纤维素以纯木质素替代40％的苯酚，制备的木材用木质素基酚醛树脂胶黏剂中游离甲醛含量仅为0.37％，游离苯酚含量为0.28％，利用该胶黏剂制备的胶合板胶合强度为1.12MPa，达到国家Ⅰ类板强度要求，甲醛释放量为0.28mg/L，达到国家E0级标准。

说明书

技术领域

本发明涉及环保型木材胶黏剂制备技术领域，具体涉及一种纤维素乙醇木 质素改性酚醛树脂木材胶黏剂及其制备方法。

背景技术

我国人造板用木材胶黏剂每年消耗大量的石化原料，受原料价格以及环境 因素影响较大，对于低成本、高性能的环保木材胶黏剂需求旺盛。另一方面， 以农林剩余物为原料经过生物炼制制备生物乙醇已成为生物质能源的重要发展 方向，在生物炼制过程中产生了大量的高活性木质素，这些副产物一直以来未 能得到良好利用，主要被当做燃料烧掉。经过研究发现，这部分副产物中含有 的高活性木质素，分子结构与苯酚相似，可用于替代部分苯酚制备木材用酚醛 树脂胶黏剂。通过对纤维素乙醇木质素成分以及分子结构的理论研究，对纤维 素乙醇木质素基酚醛树脂胶黏剂进行的的分子合成、共聚机理的基础理论研究， 可以实现生物质资源的充分利用，降低生物乙醇和人造板加工产业的综合成本， 促进生物炼制产业和人造板产业的协调发展。

现有生物炼制木质素替代苯酚的替代率普遍较低，且木质素原料需要预先 提纯或者经过化学改性处理后再用于制备木质素酚醛树脂胶黏剂，在生产胶合 板时，板材预压性较差，生产实际中利用有限。

发明内容

针对生物炼制副产物——纤维素乙醇木质素利用率不高对环境产生的污染 以及所带来的资源浪费，实现纤维素乙醇木质素的高值化利用；以及针对人造 板用木材胶黏剂对石化原料依赖度高，胶合产品对人体健康存在一定的环保问 题，本发明的首要目的在于提供一种纤维素乙醇木质素改性酚醛树脂木材胶黏 剂的制备方法。本发明利用纤维素乙醇木质素替代部分苯酚制备生物质基环保 型木材胶黏剂，可以降低生产成本，提升环保品质，实现人造板产业的绿色发 展。

本发明的另一目的在于提供上述制备方法获得的纤维素乙醇木质素改性酚 醛树脂木材胶黏剂。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种纤维素乙醇木质素改性酚醛树 脂木材胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将苯酚72g、纤维素乙醇木质素48g、液碱2.7g、第一批水40mL加入 到反应釜中，升温至90～92℃，保温30～50分钟；

(2)保温结束后，加入第一批甲醛156g，在70～75℃条件下保温30～50分 钟；

(3)加入第一批液碱14.4g、第二批水40mL，在80～85℃条件下保温30～50 分钟；

(4)保温结束后，加入第二批甲醛72g，第二批液碱14.4g，在80～85℃条 件下保温30～50分钟；

(5)加入第三批液碱14.4g，在90～92℃条件下，反应至粘度0.15～0.20Pa·s， 降温至80℃，加入尿素20g，再降温至50℃，冷却出料。

步骤(1)中所述的纤维素乙醇木质素的制备方法为：在纤维素乙醇生产过 程中，秸秆经过蒸汽爆破和酸碱处理后，再经过酶解，其中的糖类经发酵和蒸馏 过后所产生的固体废弃物主要成分就是纤维乙醇木质素，其分子结构除了木质素 本身的疏水结构外，还含有酚羟基、醇羟基、羧基等活性基团，与传统的亚硫酸 盐或碱煮法制备纸浆的木质素不同，纤维素乙醇木质素较好的保留了木质素的化 学活性，比碱木素、木质素磺酸盐等含有更多的木质素成分。

一种纤维素乙醇木质素改性酚醛树脂木材胶黏剂由上述的制备方法获得。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

本发明提供的一种纤维素乙醇木质素改性酚醛树脂木材胶黏剂的制备方 法，该方法利用纤维素以纯木质素替代40％的苯酚，制备的木材用木质素基酚 醛树脂胶黏剂具有较好的综合性能，其游离甲醛含量仅为0.37％，游离苯酚含量 为0.28％，利用该胶黏剂制备的胶合板胶合强度为1.12MPa，达到国家Ⅰ类板强 度要求，甲醛释放量为0.28mg/L，达到国家E₀级标准。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于 此。

实施例1

(1)将苯酚72g、纤维素乙醇木质素48g、液碱2.7g、第一批水40mL加入 到反应釜中，升温至90℃，保温50分钟；

(2)保温结束后，加入第一批甲醛156g，在70℃条件下保温50分钟；

(3)加入第一批液碱14.4g、第二批水40mL，在80℃条件下保温50分钟；

(4)保温结束后，加入第二批甲醛72g，第二批液碱14.4g，在80℃条件 下保温50分钟；

(5)加入第三批液碱14.4g，在90℃条件下，反应至粘度0.15～0.20Pa·s， 降温至80℃，加入尿素20g，再降温至50℃，冷却出料。

实施例2

(1)将苯酚72g、纤维素乙醇木质素48g、液碱2.7g、第一批水40mL加入 到反应釜中，升温至92℃，保温30分钟；

(2)保温结束后，加入第一批甲醛156g，在75℃条件下保温30分钟；

(3)加入第一批液碱14.4g、第二批水40mL，在85℃条件下保温30分钟；

(4)保温结束后，加入第二批甲醛72g，第二批液碱14.4g，在85℃条件 下保温30分钟；

(5)加入第三批液碱14.4g，在92℃条件下，反应至粘度0.15～0.20Pa·s， 降温至80℃，加入尿素20g，再降温至50℃，冷却出料。

实施例3

(1)将苯酚72g、纤维素乙醇木质素48g、液碱2.7g、第一批水40mL加入 到反应釜中，升温至91℃，保温40分钟；

(2)保温结束后，加入第一批甲醛156g，在73℃条件下保温40分钟；

(3)加入第一批液碱14.4g、第二批水40mL，在83℃条件下保温40分钟；

(4)保温结束后，加入第二批甲醛72g，第二批液碱14.4g，在83℃条件 下保温40分钟；

(5)加入第三批液碱14.4g，在91℃条件下，反应至粘度0.15～0.20Pa·s， 降温至80℃，加入尿素20g，再降温至50℃，冷却出料。

上述实施例1～3中纤维素乙醇木质素改性酚醛树脂木材胶黏剂的制备方 法，利用纤维素以纯木质素替代40％的苯酚，制备的木材用木质素基酚醛树脂 胶黏剂具有较好的综合性能，制备获得的纤维素乙醇木质素改性酚醛树脂木材 胶黏剂中的游离甲醛含量仅为0.37％，游离苯酚含量为0.28％，利用该胶黏剂制 备的胶合板胶合强度为1.12MPa，达到国家Ⅰ类板强度要求，甲醛释放量为 0.28mg/L，达到国家E₀级标准。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施 例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替 代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。