[发明专利]一种蔗髓苯酚液化制备环氧树脂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用生物质苯酚液化制备环氧树脂的方法，特别涉及一种蔗髓苯酚液化制备环氧树脂的方法。

背景技术

甘蔗渣是制糖企业的副产物，主要用作造纸的原料，但其中的30％～40％是蔗髓(短纤维)，主要用于锅炉燃烧，利用率很低。蔗髓主要组成是纤维素，纤维素转化为清洁燃料的核心技术是采用有效的方法将纤维素水解为葡萄糖等可溶性还原糖。纤维素是植物细胞壁中最主要的成分，是地球上存量最大的天然高分子。纤维素是以脱水D-吡喃式葡萄糖单元通过相邻唐单元的1位和4位之间的β-苷键连接而成的线性均一聚糖，聚合度8000～12000。由于纤维素的葡萄糖亚基易于形成结晶，直接使用化学活性较低。对天然纤维超分子结构的研究表明，纤维素中大量的羟基基团形成了树木强大的氢键，这些氢键形成了致密的晶体结构，严重阻碍了化学试剂与纤维素表面的有效接触和作用，这已成为纤维素开发应用的最大障碍。另外，纤维素被木质素和半纤维素包裹，也是其化学成分活性降低，因此，纤维素不溶于水，难以水解，在化学处理时也往往需要适当的预处理。

早在上世纪初期，前人们就已考虑如何将木质生物材料通过液化来制备液体燃料和化工原料。主要液化技术是将木质生物材料、溶剂、催化剂放入高压反应釜中，通入氢气或一氧化碳，在高温高压下将生物质直接液化。Fierz在1925年模拟煤的液化过程，将木材于碱的存在下用高压氢反应生成液状物质，制备出液体燃料。到了上世纪70年代石油危机时，人们对植物能源的兴趣增加到前所未有的程度，有关木质生物资源液化的报道大量出现，有的还建成了一些试验性的用植物原料生产石油的工厂，但是因生产成本较高，均未能大规模生产。1971年，Appell等在300-350℃，CO或H₂压力为14～24MPa、以Na₂C0₃为催化刊，把木屑转化为重油。该法进行木材液化时，液化油得率为绝干原料木材质量的42％左右。元素分析表明：液化油中含碳76.1％，氢 7.3％.氧16.6％，液化油的相对密度为1.10，以产品的燃烧热与原料木材的燃烧热比值表示的热效率为63％左右。但是该液化方法消耗大量能源，对设别要求较高，条件剧烈，使得反应较得以实现较为困难。

现今，作物秸秆进行液化大多采用苯酚作为液化试剂，有无催化液化，酸催化液化法、碱催化液化法。无催化液化法方法简单，但是对设备要求较高：耐热、耐压，能耗较大，成本较高；酸催化液化法因本身催化剂具有酸性，对设备要求也较高，需要投入的成本也不可估计；碱催化液化法除了对设备要求高之外，液化效果不好，从而使得制备所得环氧树脂质量不佳。

发明内容

本发明针对上述技术问题，发明一种蔗髓苯酚液化制备环氧树脂的方法，以达到制备所得环氧树脂质量好，制备过程能耗低，易实现、操作，降低成本等目的。

一种蔗髓苯酚液化制备环氧树脂的方法，包含以下操作步骤：

(1)按质量比1:2～1:6分别称取蔗髓粉末和苯酚混合，再加入2～5g生石灰，静置10～20min，100～115℃预热8～12min；

(2)向步骤(1)中预热后物质加入浓硫酸，反应10～90min，然后将所得物质急速冷却，然后加入30～40mL的无水甲醇，过滤，取滤液；

(3)向步骤(2)中所得滤液中加入无水氯化镁，过滤，取滤液，保持温度为150～180℃减压蒸馏90～120min，即得蔗髓苯酚液化后产物；

(4)称取蔗髓液化后的液化物3～5g，加入75～125mL的环氧氯丙烷混合，然后再加入15～25mL的氢氧化钠溶液，保持温度为90～120℃反应3～5h，加水，静置20～30min分层，取上层清液；

(5)向步骤(4)中所得澄清液中加入40～55mL的丙酮，混合，过滤，所得滤液保持温度为60～120℃减压蒸馏1～2h，蒸馏后所得物质即为环氧树脂。

其中，步骤(1)中所述的蔗髓粉末为取蔗髓60～80℃干燥30～60min后碾磨，过80～120目筛，即得。

其中，步骤(2)中加入的浓硫酸为0.15g。

其中，步骤(2)中所述的急速冷却为用0℃以下的冰水混合物急速冷却10～20min。

其中，步骤(3)中加入1.2～1.5g的无水氯化镁。

其中，步骤(4)中，所述氢氧化钠溶液质量百分数为30％。

纤维素液化机理：