[发明专利]制备木质素在含水介质中的溶液的方法

说明书

本发明涉及木质素溶解的方法，其中在制备木质素在包含碱的含水介质中的溶液的步骤期间对木质素进行部分羟甲基化。根据本发明的方法制备的木质素可用于制造基于木质素的酚醛树脂，其在层压材料的制造中是特别有用的。

技术领域

本发明涉及木质素溶解的方法，其中在制备木质素在包含碱的含水介质中的溶液的步骤期间对木质素进行部分羟甲基化。

根据本发明的方法制备的木质素可用于制造基于木质素的酚醛树脂，其例如对于制造层压材料、胶合板、单板层积材(laminated veneer lumber)和定向结构刨花板是特别有用的。

背景技术

木质素，一种芳族聚合物，是例如木材中的主要成分，其是地球上仅次于纤维素的最丰富的碳源。近年来，随着从制浆过程中提取高纯度、固态和颗粒化(particularized)的形式的木质素的技术的发展和商业化，作为目前源自石化工业的主要芳族化学前体的可能的可再生替代品，它引起了显著的关注。

木质素(其为多芳族网络)已作为苯酚-甲醛胶粘剂生产过程中苯酚的合适替代品而被广泛研究。其用在结构木制品比如胶合板、定向结构刨花板和纤维板的制造期间。在这样的胶粘剂的合成期间，苯酚(部分地被木质素替代)与甲醛在碱性或酸性催化剂的存在下反应以形成高度交联的芳族树脂，称作线型酚醛树脂(novolacs，当使用酸性催化剂时)或热固性酚醛树脂(resoles，当使用碱性催化剂时)。目前，仅有有限量的苯酚可被木质素替代，因为木质素的反应性较低。

在将木质素并入到树脂制剂中时，可将木质素作为粉末使用。还可以在碱溶液中的“液体形式”使用木质素以便避免木质素粉尘(扬尘)。如果粉末木质素的水分含量相对较低(0-5％)，其可为粉尘状的并且可能产生呼吸系统危害。如果固体物的水分含量相对较高(8-50％)，其可为粘性的或成块的并且难以以可靠且定量的方式转移。

制备包含木质素的树脂时的一个问题在于通过将其充分地溶解在合适的液体介质中而确保完全利用木质素的固有反应性。

US4113675涉及用作高湿强度胶粘剂的可高度交联的羟甲基化的硫酸盐木质素树脂。

Malutan等(2008),BioResources 3(1),13-20涉及木质素的羟甲基化并且目标在于通过使木质素完全羟甲基化来确定改进木质素的反应性的反应条件。

需要促进制备木质素在含水介质中的溶液的方法，特别是用于制备树脂。

发明内容

已经令人惊奇地发现，在制备木质素在含水介质中的溶液的步骤期间通过部分羟甲基化可提高木质素的溶解度。

本发明因此涉及在含水介质中溶解木质素的方法，包括以下步骤

a)在含水介质中混合木质素、碱和甲醛；

b)混合，直到获得木质素在含水介质中的溶液；

其特征在于，甲醛和木质素单体之间的摩尔比为0.4或更低。

优选地，在含水介质中溶解木质素的方法包括以下步骤

a)在含水介质中混合木质素、碱和甲醛；

b)混合，直到获得木质素在含水介质中的溶液；

其特征在于，甲醛和木质素单体之间的摩尔比为0.2或更低。

更优选地，在含水介质中溶解木质素的方法包括以下步骤

a)在含水介质中混合木质素、碱和甲醛；

b)混合，直到获得木质素在含水介质中的溶液；

其特征在于，甲醛和木质素单体之间的摩尔比为0.2或更低且特征在于木质素在步骤a)之前已被分离出来和/或已经过纯化。