[发明专利]湿帘纸用酚醛树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及酚醛树脂技术领域，尤其是一种湿帘纸用酚醛树脂，及其制备方法。

背景技术

湿帘纸，别名水帘纸，呈蜂窝结构，是由原纸加工生产而成。湿帘纸是各种湿帘设备所需要的重要组成部件。如：

1、应用于降温系统中的“湿帘-负压风机”，由多孔湿帘纸、水循环系统、风扇组成。未饱和的空气流经多孔、湿润的湿帘纸表面时，大量水分蒸发，空气中由温度体现的显热转化为蒸发潜热，从而降低空气自身的温度。风扇抽风时将经过湿帘降温的冷空气源源不断的引入室内，从而达到降温效果。

2、应用于增湿系统，湿帘纸作为增湿介质时，多用于种植园、温室及其他某些对湿度要求较高的特殊行业。由于湿帘纸具有吸水、耐水、扩散速度快，效能持久等特点，很适合用于调节室内湿度。

3、应用于过滤系统，湿帘纸还具有通风透气和耐腐蚀性能，对空气中污尘具有极好的过滤作用，是无毒无味洁净增湿、给氧降温的环保材料，所以也用作空气净化和过滤的介质。

现有湿帘纸的制作方法为：将原纸在酚醛树脂液中浸渍后高温固化，利用酚醛树脂固化后挺度高、耐水性强的特点，使湿帘纸的性能有大幅度的提高。

目前，湿帘纸用酚醛树脂的合成工艺一般是：苯酚和甲醛在碱性催化剂的条件下，pH为8～10，70～90℃恒温反应至一定粘度范围，即得到所需产品。该种工艺已经在湿帘纸得到广泛的应用，但由于苯酚的价格高，约14000元/吨，导致生产成本高、利润率低。

发明内容

本发明针对不足，提出一种湿帘纸用酚醛树脂，采用低成本的原料来替代高成本的苯酚，降低了生产成本，而维持了产品性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种湿帘纸用酚醛树脂的制备方法为：向反应釜中加入摩尔比1∶2.0～4.0的酚和醛，以及占酚重量10％～60％的木质素和占酚重量2％～8％的碱，进行缩聚反应，至生成的树脂粘度为20～50cp/25℃，迅速降温至40℃以下，得酚醛树脂。

优选的，将酚和占酚重量10％～60％的木质素投入反应釜，回流1.5～2.5小时，再加入醛和碱。

优选的，所述木质素占酚的重量比为30％～50％。

优选的，所述碱为氢氧化钠或氢氧化钾。

优选的，所述碱的用量为酚重量的3％～5％。

优选的，所述木质素为造纸行业中木浆或草浆产生的碱木质素、木质素磺酸盐、生物质酶解木质素。

优选的，所述缩聚反应在70℃下进行。

与现有技术相比，本发明采用木质素代替部分苯酚，来合成酚醛树脂；由于现有木质素的储量仅次于纤维素，而且每年都以500亿吨的速度再生。制浆造纸工业每年要从植物中分离出大约1.4亿吨纤维素，同时得到5000万吨左右的木质素副产品，但迄今为止，超过95％的木质素仍以“黑液”直接排入江河或浓缩后烧掉，很少得到有效利用。本发明制备方法降低了酚醛树脂的生产成本。本专利合成的酚醛树脂产品游离醛和游离酚含量极少，对生产环境和使用环境有很大的改善。

木质素是由四种醇单体(对香豆醇、松柏醇、5-羟基松柏醇、芥子醇)形成的一种复杂酚类聚合物。目前木质素均由以下三种单体混合而成：由紫丁香基丙烷结构单体聚合而成的紫丁香基木质素；由愈创木基丙烷结构单体聚合而成的愈创木基木质素；由对羟基苯基丙烷结构单体聚合而成的对羟基苯基木质素。

本专利合成技术的化学机理是：在碱性催化剂存在下(pH＝8～10)，苯酚和木质素按比例混溶，然后加入甲醛，一定温度下恒温缩聚而成。

酚醛树脂合成的基本原理为：

(1)在碱性催化剂存在下，苯酚和甲醛首先反应生成羟甲基酚，由于羟甲基的影响，使酚核上的一个邻位和一个对位活化。这些活性当受到甲醛的攻击时生成邻位或对位的羟甲基酚。

(2)由于甲醛过量，羟甲基酚还可以和甲醛发生加成反应，生成二元羟甲基苯酚以及三元羟甲基苯酚。

(3)加成反应的产物是羟甲基酚和多元羟甲基酚的混合物，这些羟甲基酚与苯酚左右或者相互之间发生反应生成线性结构的酚醛树脂。

研究发现，在木质素单体的分子结构中同时含有多种活性官能团，其中羟基在木质素中存在最多，以醇羟基和酚羟基两种形式存在，酚羟基的多少直接影响了木质素的物理和化学性质。木质素中含有的酚羟基与酚醛树脂的结构相似，因此可以用木质素代替一部分苯酚进行反应。

本发明还提供了一种湿帘纸的制备方法，包括以下步骤：