木質素改性酚醛樹脂膠粘劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種木質素改性酚醛樹脂膠粘劑的制備方法，具體步驟為：1)將苯酚、甲醛溶液和水加入反應器，在攪拌下加入木質素和單寧，其中甲醛與苯酚的摩爾比為1.8～3.0∶1；2)往步驟1)中反應器內緩慢加入第一批堿溶液后，升溫至60～80℃，恒溫反應1～2小時；再往反應器中加入第二批堿溶液，在同樣的溫度下繼續(xù)反應0.5～1小時后，升溫至85～100℃，恒溫反應0.5～1小時即可制得木質素改性酚醛樹脂膠粘劑。該方法生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品固化速度快，粘接強度高，游離甲醛含量低。
【專利說明】木質素改性酚醛樹脂膠粘劑的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及木材膠粘劑【技術領域】，具體講是一種木質素改性酚醛樹脂膠粘劑的制
備方法。
【背景技術】
[0002]膠粘劑是人造板產(chǎn)品最重要的組分之一，對人造板產(chǎn)品的質量具有很大的影響。近十年來，國際原油價格已上漲了數(shù)倍，由于原油的不可再生，其在未來的漲勢也不會停止。隨著原油價格的上漲，以石油為原料的合成膠粘劑的生產(chǎn)成本也將隨之節(jié)節(jié)上升。如果采用可再生的天然材料來全部或部分替代以石油為原料的合成材料來生產(chǎn)此類膠粘劑，無疑會大大降低其生產(chǎn)成本；同時利用天然材料來合成膠粘劑，對保護環(huán)境，減少碳的排放具有重大的積極意義，是目前綠色工業(yè)發(fā)展的方向。目前，中國是世界上最重要的人造板生產(chǎn)國之一，其人造板的產(chǎn)量已超過了歐美，成為世界第一。由此可見，在中國每年相應的膠粘劑用量應該以千萬噸甚至以億噸來計算，其市場前景十分廣闊。
[0003]利用木質素替代苯酚生產(chǎn)木質素改性酚醛樹脂膠粘劑已有廣泛的報道，并有一些相應的研究成果申請了專利。如專利CN102061141B可以利用木質素替代50~60%的石油基苯酚原料，反應平 穩(wěn)易控制，易工業(yè)化生產(chǎn)，膠合板甲醛釋放量達到Etl級，膠合強度達到國家I類板要求，為環(huán)保生物質基木材膠粘劑的開發(fā)和廢棄物的資源化利用提供了新的途徑。專利CN101358120B采用酸解脫糖，降低堿木質素中大量的醇羥基含量，再通過堿解、降解、親核加成反應對堿木質素進行改性，大大提高堿木質素的化學反應活性，制備改性酚醛樹脂工藝所需有毒苯酚量少，殘余苯酚和甲醛低，具有生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品性能綠色化的優(yōu)點。但是現(xiàn)有的木質素改性酚醛樹脂膠粘劑的缺點是其固化反應速度較慢，使其應用受到一定的影響。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是，克服以上現(xiàn)有技術的缺點:提供一種生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，固化速度快，粘接強度高，游離甲醛含量低的木質素改性酚醛樹脂膠粘劑的制備方法。
[0005]本發(fā)明的技術解決方案如下:一種木質素改性酚醛樹脂膠粘劑的制備方法，具體步驟為:
1)將苯酚、甲醛溶液和水加入反應器，在攪拌下加入木質素和單寧，其中甲醛與苯酚的摩爾比為1.8~3.0: I ；
2)往步驟I)中反應器內緩慢加入第一批堿溶液后，升溫至60~80°C，恒溫反應I~2小時；再往反應器中加入第二批堿溶液，在同樣的溫度下繼續(xù)反應0.5~I小時后，升溫至85~100°C，恒溫反應0.5~I小時即可制得木質素改性酚醛樹脂膠粘劑。
[0006]所述甲醛溶液的質量濃度為37~50%。
[0007]所述木質素的加入量按重量計為苯酹重量的I~150%。[0008]所述單寧的加入量按重量計為苯酚重量的I~100%。
[0009]所述堿溶液的質量濃度為37~50%。
[0010]作為優(yōu)選,所述堿溶液為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、氫氧化鈣溶液中的一種。
[0011]所述第一批堿溶液加入量按重量計為苯酚、木質素和單寧總重量的4~24%。
[0012]所述第二批堿溶液的加入量按重量計為苯酚、木質素和單寧總重量的4~24%。
[0013]所述水的加入量以保證所述木質素改性酚醛樹脂膠粘劑的固含量控制在40~60%之間。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明以天然可再生材料木質素部分替代傳統(tǒng)的苯酚為原料，合成木質素酚醛樹脂。本發(fā)明加入一定量的單寧可以降低木質素對木質素改性酚醛樹脂膠粘劑固化速度的影響，同時本發(fā)明中原料的科學的配比結合本發(fā)明簡單的制備方法使得按照本發(fā)明的方法制備的木質素改性酚醛樹脂膠粘劑具有固化速度快，粘接強度高，游離甲醛含量低的優(yōu)點，該膠粘劑可降低對環(huán)境的影響，且大大降低了生產(chǎn)成本、也提高了人造板的生產(chǎn)效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明實施例一、實施例二所制備的木質素改性酚醛樹脂膠粘劑與商用酚醛樹脂膠粘劑膠接強度的比較。
[0016]圖2為本發(fā)明實施例一、實施例二所制備的木質素改性酚醛樹脂膠粘劑與商用酚醛樹脂膠粘劑的膠接強度隨熱壓時間變化的曲線圖。
【具體實施方式】
[0017]下面用具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明，但本發(fā)明不僅局限于以下具體實施例。
[0018]實施例一
1)將100g苯酚、258g質量濃度為37%的甲醛溶液和100g水加入反應器，在攪拌下加A 60g木質素和40g單寧；
2)往步驟I)中的反應器內緩慢加入第一批堿溶液(IOg質量濃度為50%的NaOH溶液)后，升溫至60°C，恒溫反應1.5小時，再往反應器中加入第二批堿溶液(IOg質量濃度為50%的NaOH溶液)，在60°C下繼續(xù)反應0.5小時后，升溫至90°C，恒溫反應I小時，冷卻，即可制得木質素改性酚醛樹脂膠粘劑。
[0019]實施例二
1)將100g苯酚、230g質量濃度為37%的甲醛溶液和90g水加入反應器，在攪拌下加入35g木質素和18g單寧；
2)往步驟I)中的反應器內緩慢加入第一批堿溶液(IOg質量濃度為50%的NaOH溶液)后，升溫至80°C，恒溫反應2小時，再往反應器中加入第二批堿溶液(IOg質量濃度為50%的NaOH溶液)，在80°C下繼續(xù)反應I小時后，升溫至100°C，恒溫反應0.5小時即可制得木質素改性酚醛樹脂膠粘劑。
`[0020]實施例三
I)將100g苯酚、220g質量濃度為37%的甲醛溶液和IlOg水加入反應器，在攪拌下加A 100g木質素和50g單寧；
2)往步驟I)中的反應器內緩慢加入第一批堿溶液(20g質量濃度為50%的NaOH溶液)后，升溫至75°C，恒溫反應2小時，再往反應器中加入第二批堿溶液(20g質量濃度為50%的NaOH溶液)，在75°C下繼續(xù)反應I小時后，升溫至90°C，恒溫反應0.5小時即可制得木質素改性酚醛樹脂膠粘劑。
[0021]實施例四
1)將100g苯酚、160g質量濃度為37%的甲醛溶液和95g水加入反應器，在攪拌下加入30g木質素和40g單寧；
2)往步驟I)中的反應器內緩慢加入第一批堿溶液(12g質量濃度為50%的NaOH溶液)后，升溫至65°C，恒溫反應2小時，再往反應器中加入第二批堿溶液(12g質量濃度為50%的NaOH溶液)，在65°C下繼續(xù)反應I小時后，升溫至95°C，恒溫反應I小時即可制得木質素改性酚醛樹脂膠粘劑。
[0022]實施例五
1)將100g苯酚、200g質量濃度為37%的甲醛溶液和120g水加入反應器，在攪拌下加A 80g木質素和60g單寧；
2)往步驟I)中的反應器內緩慢加入第一批堿溶液(18g質量濃度為50%的NaOH溶液)后，升溫至60°C，恒溫反應2小時，再往反應器中加入第二批堿溶液(18g質量濃度為50%的NaOH溶液)，在 60°C下繼續(xù)反應I小時后，升溫至95°C，恒溫反應I小時即可制得木質素改性酚醛樹脂膠粘劑。
[0023]實施例六
1)將100g苯酚、250g質量濃度為37%的甲醛溶液和130g水加入反應器，在攪拌下加A 90g木質素和80g單寧；
2)往步驟I)中的反應器內緩慢加入第一批堿溶液(15g質量濃度為50%的NaOH溶液)后，升溫至75°C，恒溫反應1.5小時，再往反應器中加入第二批堿溶液(18g質量濃度為50%的NaOH溶液)，在75°C下繼續(xù)反應I小時后，升溫至90°C，恒溫反應I小時即可制得木質素改性酚醛樹脂膠粘劑。
[0024]利用橫切的楊木片材(尺寸為117 X 20 X 0.8 mm，含水率為7%)為粘接基材測試本發(fā)明實施例一、實施例二所制備的木質素改性酚醛樹脂膠粘劑的性能。分別將商用酚醛樹脂膠粘劑、本發(fā)明實施例一、實施例二所制備的木質素改性酚醛樹脂膠粘劑涂覆于片材的端部表面，涂覆面積為100 mm2 (5 mmX 20 mm)，膠粘劑涂覆量約為25 g/m2。將一片涂膠的片材與另一未涂膠的片材在一定的溫度下熱壓膠接一段時間(熱壓壓力為IMPahS后對膠接試樣做剪切拉伸，測試其剪切膠接強度。
[0025]圖1為實施例一、實施例二所制備的木質素改性酚醛樹脂膠粘劑與商用酚醛樹脂膠粘劑膠接強度的比較(熱壓溫度:150°C，熱壓時間:90秒)。其中PF為商用酚醛樹脂膠粘劑，LT35R為實施例二中制備的木質素改性酚醛樹脂膠粘劑，LT50R為實施例一中制備的木質素改性酚醛樹脂膠粘劑。由圖可以看出，本發(fā)明的木質素改性酚醛樹脂膠粘劑粘接性能完全可以與目前商用酚醛樹脂膠粘劑媲美，其粘接強度甚至高于商用酚醛膠粘劑。
[0026]圖2為實施例一、實施例二所制備的木質素改性酚醛樹脂膠粘劑與商用酚醛樹脂膠粘劑的膠接強度隨熱壓時間變化的曲線(熱壓溫度:120°C)。從圖2可以看出，本發(fā)明實施例一、實施例二所制備的木質素改性酚醛樹脂膠粘劑的膠接強度隨熱壓時間上升的速度整體上與商用酚醛樹脂膠粘劑相當，甚至更快。這說明了本發(fā)明的固化速度與商用酚醛樹脂膠粘劑相比沒有下降，與現(xiàn)有木質素改性酚醛樹脂膠粘劑相比，其固化速度得到了明顯的提1? O`
【權利要求】
1.一種木質素改性酚醛樹脂膠粘劑的制備方法，其特征在于:具體步驟為: 1)將苯酚、甲醛溶液和水加入反應器，在攪拌下加入木質素和單寧，其中甲醛與苯酚的摩爾比為1.8~3.0: 1 ； 2)往步驟I)中反應器內緩慢加入第一批堿溶液后，升溫至60~80°C，恒溫反應1~2小時；再往反應器中加入第二批堿溶液，在同樣的溫度下繼續(xù)反應0.5~1小時后，升溫至85~100°C，恒溫反應0.5~1小時即可制得木質素改性酚醛樹脂膠粘劑； 所述甲醛溶液的質量濃度為37~50% ； 所述木質素的加入量按重量計為苯酹重量的1~150% ； 所述單寧的加入量按重量計為苯酹重量的1~100% ； 所述堿溶液的質量濃度為37~50% ； 所述第一批堿溶液加入量按重量計為苯酚、木質素和單寧總重量的4~24% ； 所述第二批堿溶液的加入量按重量計為苯酚、木質素和單寧總重量的4~24%。
2.根據(jù)權利要求1所述的木質素改性酚醛樹脂膠粘劑的制備方法，其特征在于:所述堿溶液為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、氫氧化鈣溶液中的一種。
3.根據(jù)權利要求1所述的木質素改性酚醛樹脂膠粘劑的制備方法，其特征在于:所述水的加入量以保證所述木質素改性酚醛樹脂膠粘劑的固含量控制在40~60%之間。
【文檔編號】C08G8/28GK103613727SQ201310628813
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權日:2013年11月29日
【發(fā)明者】何光波, 王建和, 葛詩健, 葛文枝 申請人:寧波中加低碳新技術研究院有限公司