[发明专利]一种木质素改性酚醛树脂木材胶粘剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环保型木质素改性酚醛树脂木材胶粘剂的制备方法，属于木材胶粘剂技术领域。

背景技术

木质素是一种天然高分子，广泛存在于维管束植物中，作为一种可再生的生物质资源，在自然界中的存在数量极其巨大，是仅次于纤维素的第二多天然高分子材料。木质素具有醛基和苯酚结构单元，可以应用于酚醛树脂的制备。我国作为造纸大国每年产生大量的造纸黑液，黑液的主要成分是工业木质素，其利用率不到10％，其余都被排入江河或烧掉，污染环境的同时又造成资源浪费。因此利用工业木质素替代苯酚制备酚醛树脂在经济和环保方面都具有重要意义。

酚醛树脂是第一个人工合成的高分子化合物，具有优异的胶接强度和耐水、耐热性，被广泛应用于室外级木制品的生产中。但其主要原料苯酚作为石化产品，石油资源紧缺使其价格持续攀高，并且毒性较大。利用可再生无毒的木质素替代苯酚制备木质素酚醛树脂，既能减少苯酚的使用量，降低成本，又达到造纸废料资源化治理的目的，是目前研究的重点。采用工业木质素改性酚醛树脂主要通过共混、共聚两种工艺实现。专利CN101104782公开了一种将木质素磺酸盐经羟甲基化改性后作为助剂，与苯酚、甲醛反应合成木质素酚醛树脂的方法，木质素取代苯酚的量为10％-30％。专利101348698A公开了将碱木质素羟甲基化改性后与甲阶酚醛树脂共混制备木质素酚醛树脂。专利101358120A公开了一种将木质素酸解脱除糖类，再进行碱解、降解和亲核加成的改性后，与苯酚、甲醛共聚合成木质素酚醛树脂。上述专利中都需先将木质素进行改性再利用，增加了生产工序，不利于工业化生产，并且木质素取代苯酚的量不高，制备的树脂胶接强度不高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种一方面可以降低树脂生产成本，另一方面可以减少环境污染和资源浪费，以造纸废弃物工业碱木质素为原料代替苯酚，性能优良的环保型木质素改性酚醛树脂木材胶粘剂的制备方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来实现的，所述的木质素改性酚醛树脂木材胶粘剂的制备方法，它包括以下步骤：

(1)将工业碱木质素5-14质量份、质量浓度为35-40％的甲醛溶液6-12质量份、苯酚10-19质量份加入装有搅拌器和冷凝管的反应器中，开动搅拌，开启加热在35-45min内升温至80-90℃，保温反应15-20min；

(2)将步骤(1)反应的产物降温至50℃以下，加入30-35质量份的质量浓度为35-40％的甲醛溶液和碱性溶液8-12质量份，在35-45min内升温至80-90℃，保温反应16-24min；

(3)将步骤(2)反应的产物降温至65-75℃，加入3-7质量份的质量浓度为35-40％的甲醛溶液和1-3质量份改性剂在该温度下反应35-45min；

(4)在步骤(3)反应的产物中加入碱性溶液10-18质量份和2-5质量份的甲醛捕捉剂，加热升温至80-90℃，进行缩聚反应1-2h，冷却出料，制得木质素酚醛树脂胶粘剂。

本发明优选的技术方案是：所述的制备方法包括以下步骤：

(1)将工业碱木质素10质量份、质量浓度为37％的甲醛溶液9质量份、苯酚15质量份加入装有搅拌器和冷凝管的反应器中，开动搅拌，开启加热在40min内升温至85℃，保温反应17min；

(2)将步骤(1)反应的产物降温至50℃以下，加入32质量份的质量浓度为37％的甲醛溶液和碱性溶液10质量份，在40min内升温至85℃，保温反应20min；

(3)将步骤(2)反应的产物降温至70℃，加入5质量份的质量浓度为37％的甲醛溶液和2质量份的改性剂，在该温度下反应40min；

(4)在步骤(3)反应的产物中加入碱性溶液14质量份和3质量份的甲醛捕捉剂，加热升温至85℃，进行缩聚反应1.5h，冷却出料，制得木质素酚醛树脂胶粘剂。

本发明所述的步骤(1)中，碱木质素为造纸黑液经浓缩干燥制得的粉末；

所述的步骤(2)中，加热升温的速度是1-2℃/min；

所述的步骤(2)和(4)中，碱性溶液为质量浓度为30％的氢氧化钠水溶液、氢氧化钡水溶液或氨水；

所述的步骤(3)中，改性剂为环氧氯丙烷或聚酰胺环氧氯丙烷，能与木质素分子结构上的酚羟基发生羟丙基化、环氧化反应，增加木质素反应活性，改善树脂的耐水性，提高胶接强度。

所述的步骤(4)中，甲醛捕捉剂为尿素。

本发明与现有技术相比具有以下优点：