[发明专利]一种糠醛改性木质素基酚醛树脂胶黏剂的制备方法

说明书

本发明一种糠醛改性木质素基酚醛树脂胶黏剂的制备方法，属于生物质能源化工技术领域。本发明的方法是先以稀酸催化水解生物质半纤维素制备木糖溶液、浓酸催化木糖脱水制备糠醛，然后碱催化提取木质素得到碱木质素溶液，再以苯酚为酚化试剂，碱为催化剂对碱木质素进行酚化改性，改性后的木质素以不同比例取代苯酚，糠醛以不同比例取代甲醛，木质素、糠醛、苯酚、甲醛四元协同共聚制备木质素基酚醛树脂胶黏剂。本发明以半纤维素水解、脱水产物糠醛为交联剂，解决了现有技术中提高木质素取代苯酚的比例导致胶黏剂的胶合强度下降的工业化应用难题，提高了源于生物质的化学品对源于化石资源的苯酚、甲醛的总取代率。

技术领域

本发明属于生物质能源化工领域，涉及一种糠醛改性木质素基酚醛树脂胶黏剂的制备方法。

背景技术

生物质资源化综合利用，制备生物质燃料和化学品已经引起世界各界的广泛关注。利用半纤维素生产木糖、糠醛，利用纤维素生产乙醇、造纸已经形成工业化生产，相对来说，木质素利用率较低，已经成为生物质资源化综合利用的瓶颈。如制浆造纸业每年副产5000万吨木质素，仅2％被利用，其余部分被被动燃烧。生物质有机组分中木质素占25％～35％，而能量含量更是达到40％。因此研究木质素对利用整个生物质具有重要意义。木质素的解聚是转化木质纤维素的控制步骤，有效地打破木质素的聚合结构对开发木质纤维素再生能源来说具有重要意义。目前，有4个工业过程用于分离纯木质素，除了含硫和不含硫的差异外，产品的纯度、结构和分子量也不同，但都属于初加工，应用性能较差，附加值较低。研究人员开展了大量深度开发研究工作，不仅涉及木质素的有效分离，而且涉及生产出高附加值的酚类产品。木质素结构差异较大，依赖于材料的来源和分离过程，但所有分离木质素都含有酚羟基和醇羟基，经过降解改性处理，木质素已经被作为单体，用于合成聚氨酯、聚酯、环氧树脂和酚醛树脂。但是，木质素降解到酚或醇单体需要高效催化剂，整个过程能耗高，价格无法与石油原料产品竞争，这是目前木质素不能作为原料生产高附加值产品的主要原因之一。

酚醛树脂因其独特的网状交联分子结构，具有胶合强度高、耐水性好、耐候性好的优点。木质素是以苯基丙烷为结构单元，通过碳－碳键和醚键高度交联的三维网状结构天然芳香族化合物。由于分子上具有醇羟基和酚羟基等活性官能团，与酚醛树脂结构相似，木质素可部分替代苯酚制备木质素改性酚醛树脂胶黏剂，既可降低成本、达到生物质资源高效利用的目的，并且制备的木质素改性酚醛树脂胶黏剂游离酚等有毒残余较低，具有环保意义。国内有关生物质的研究已经处于国际领先地位，每年都有大量文章发表和专利申请。