[发明专利]用于生产热固性酚醛树脂的方法和通过该方法可得到的酚醛树脂

说明书

本发明涉及用于生产热固性酚醛树脂的方法，包括在导致形成缩聚产物的条件下使可缩聚的酚类化合物与5‑羟甲基糠醛(HMF)反应的步骤，其特征在于，HMF包括至少一种HMF低聚物，并且反应步骤在pH值大于7下进行大于60分钟。本发明还涉及热固性酚醛树脂和酚醛树脂用于生产木质复合材料的用途。

本发明涉及用于生产热固性酚醛树脂的方法以及热固性酚醛树脂。具体地，本发明涉及用于生产热固性酚醛树脂的方法，包括通过使酚类化合物与HMF缩聚获得的至少一种缩聚产物，以及通过方法可获得的热固性酚醛树脂。本发明还涉及热固性酚醛树脂用于生产胶合板、木纤维复合材料、刨花板或多层板的用途。

热固性树脂优选通过酚类化合物和/或氨基塑料成型剂与反应性羰基化合物(特别是醛类)缩聚而得到。举例来说，可以提及具有氨基塑料成型剂(脲、三聚氰胺和双氰胺)的氨基树脂、酚醛树脂或氨基酚醛树脂。树脂通常特征在于具有良好的加工性能，例如高反应性。通过随后固化树脂来获得硬质塑料材料。

为了生产木质复合材料，树脂通常与粉碎的木材(例如木刨花或木纤维)混合，此后在高温下压制，其中树脂使用交联进行固化。

由于其高反应性，主要地甲醛用于缩聚。为了促进实施，该方法通常用过量的甲醛进行，使得树脂具有较高含量的游离甲醛。因此，该树脂的甲醛排放较高。

这里的缺点是由甲醛产生的健康风险，从而甲醛的使用也日益受到监管。

由于潜在的危险，多年来努力减少甲醛的含量。在这种情况下的一种措施是通过其它反应性化合物替代在制备树脂中甲醛。5-羟甲基糠醛(HMF)已经被鉴定为用于其的有前景的候选物，这是因为它具有形成交联键的能力，挥发性强，实际上无毒，并且可以从可再生资源得到。

在期刊European Journal of Wood Products中，描述了HMF-改性的脲- 甲醛树脂，其生产需要用纯化的结晶HMF替换最高达约30重量％的甲醛 (N.Esmaeili et al.,DOI10.1007/s0017-016-1072-8)。用这种树脂制备的刨花板表现出≥0.35N/mm²的内部粘合(IB)，它目前需要满足根据欧洲标准 NEN EN 319的室内板的最小标准。然而，缺点是由其制备的树脂和刨花板仍然含有大量的有毒甲醛。

美国专利号2,776,948A公开了生产基于HMF和酚类化合物的合成树脂。在这种情况下使用的HMF存在于水解产物中，水解产物是通过蒸汽压水解由含己糖的材料(如酸浸渍的木材)制备的。为了固化合成树脂或为了生产纤维玻璃毡，合成树脂进而加入有毒的甲醛。

美国专利号4,524,164A描述了无甲醛的热固性树脂，其用作用于生产胶合板和刨花板的木质纤维素材料的粘合剂。首先，在50℃至200℃的温度下在酸性条件下和在金属催化剂存在下将含糖溶液转化为液体的可熔树脂。加入酚类化合物或脲作为糖和糖降解产物的交联剂。缺点在于在这些条件下制备的树脂只能通过加入固化剂来变成热固性。

因此，本发明的目的是消除上述缺点。

根据本发明的第一方面，通过用于制造根据权利要求1的特征的热固性酚醛树脂的方法来实现。

用于生产热固性酚醛树脂的方法包括在导致形成缩聚产物的条件下使可缩聚的酚类化合物与5-羟甲基糠醛(HMF)反应的步骤，并且其特征在于HMF包含至少一种HMF低聚物(HMF类化合物包含至少一种HMF 低聚物)，以及反应步骤在pH超过7下进行大于60分钟。

已经发现在本发明的条件下，在生产和进一步加工处理酚醛树脂两者中甲醛和固化剂完全可以弃用，并且可以获得具有与苯酚-甲醛树脂相当的粘合强度的热固性酚醛树脂(如果使用含HMF的HMF低聚物进行缩聚)。