[发明专利]一种竹材酚醇液化产物的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种小径竹及其竹材加工剩余物经粉碎后在酚醇化合物的共同作用下生产液化产物的方法。

背景技术

竹子是森林生物质资源的重要组成部分，素有“第二森林”之称。我国地处世界竹子分布的中心，竹林面积局世界第一，其主要分布在南方17个省。近20年来，竹材的工业化利用对缓解我国木材供应紧张局面，促进国民经济发展发挥了巨大作用。但是目前竹材工业化利用还存在许多亟待解决的问题，突出表现在：竹材利用率低，如竹材胶合板竹子利用率为40%左右，竹席竹帘胶合板的竹材利用率约为50%，竹地板、集成竹方、竹筷、竹拉丝等竹材的直接利用率仅为20%，大量的竹材加工剩余物成为废料；此外还有大量的小径竹资源由于没有更好的加工方法加以利用，不得不任其自生自灭。充分有效地利用小径竹和竹材加工剩余物，不但可为林业工业增加大量的资源，提升产业技术水平，为社会生产出更多的产品，创造更高社会效益和经济效益，还可改善生态环境。竹材液化是竹材综合利用的有效方法，竹材液化是指在某些有机物的作用下，将竹材转化为较高活性的液体小分子材料的热化学过程。竹材液化产物可以用于制备树脂、胶粘剂、模塑材料及轻质高强度墙体发泡材料。

生物质材料的转化利用是我国科学技术发展规划鼓励发展的优先主题，也是国际社会广泛关注的热点。液化是实现生物质材料转化的重要途径，其主要目的有两个方面：一是使生物质材料转化成油料以替代不可再生的石油资源，二是使生物质材料转化成具有活性的化学物质以替代石化原料。早期的生物质材料液化的研究主要以木材为主，从木材液化技术的发展过程来看，是逐渐朝低温快速的方向发展的。初期的木材液化通常是指在高温（300～400℃）高压（10～30Mpa）的条件下，直接将木材粉末进行液化，制备出液体燃料；但是高温高压条件下直接将木材液化的过程过于剧烈，提供高压的气体H₂和CO很不安全；并且，用此种方法液化，木材组分降解的很厉害，不利于作为制备高分子材料的原料。

发明内容

本发明的目的是提供一种竹材酚醇液化产物的生产方法，该方法能够使竹材各化学组分获得较好液化效果，并且反应温度较低，反应压力较低，安全性能较高。

本发明提供的技术方案是：竹材酚醇液化产物的生产方法，按以下步骤进行：

1）先将小径竹或/和竹材加工剩余物粉碎至20-80目，烘干至含水率<10%备用；

2）向反应容器中加入100质量份的竹粉、50-75质量份的苯酚、50-75质量份的聚乙二醇以及15-30质量份的酸催化剂，常压反应30-90min，反应温度110℃-170℃；反应结束后降至室温，加入15-30质量份烧碱溶液中和，得到竹材液化产物。

所述酸催化剂为磷酸、盐酸、硫酸、草酸、乙酸中的一种。

所述小径竹是野生的丛生、散生和混生的小径级杂竹，以及笋用竹林更新下来的竹材。

所述竹材加工剩余物为竹刨花、竹屑、竹丝以及竹边角余料。

本发明的有益效果是：由于同时加入聚乙二醇和苯酚两种液化试剂，本发明克服了现有竹材液化方法中使用单一溶剂(苯酚或多元醇)不能同时使竹材各化学组分得到较好液化效果的缺点；使竹材既发生醇液化反应，又发生酚液化反应，不但使竹材中的木质素、纤维素和半纤维素均获得较好液化效果（液化率达72%以上），而且反应条件温和（常压、反应温度110-170℃），工作环境更为安全。

本发明获得的混合液化产物（竹材酚醇液化产物）中含有木质素降解后的酚类物质、纤维素和半纤维素降解后的呋喃环状物质，可用于制备树脂、胶粘剂、模塑材料及轻质高强度墙体发泡材料。

具体实施方法

苯酚作为液化试剂，酸性催化条件下的液化是最常用的方法，其液化产物主要用于制备改性酚醛树脂，包括热固性酚醛树脂和热塑性酚醛树脂，前者用于木材胶黏剂，后者用于模塑材料，此外苯酚液化产物也可用于制备酚醛树脂的泡沫材料。醇液化试剂主要有多元醇、聚乙二醇、聚醚类多元醇和聚酯类多元醇，其液化产物主要用于制备聚氨酯发泡材料。环碳酸盐液化的试剂主要为环碳酸酯如碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯等，其液化产物主要用于制备环氧树脂胶黏剂。

竹材中主要含有木质素、纤维素和半纤维素；苯酚对木质素的液化较为有效，多元醇对纤维素和半纤维素的液化较为有效；因此单一液化试剂对竹材的液化效果均有限（仅采用苯酚，竹材的液化率在40%以下；仅采用多元醇，竹材的液化率在50%以下）。

为此，本发明采用在酸性催化条件同时加入苯酚和聚乙二醇两种液化试剂对竹材进行液化的方法，获得了显著的效果。