[发明专利]一种桐油改性木质素生物基酚醛树脂的制备方法

说明书

本发明公开了一种桐油改性木质素生物基酚醛树脂的制备方法，在配备有机械搅拌器，回流冷凝器的三口烧瓶中，按比例加入苯酚，木质素，氢氧化钠，混匀，加热至第一设定反应温度反应后，再加入桐油，对甲苯磺酸混匀，加热至第二设定反应温度反应后，冷却，再加入甲醛，氨水混匀，升温至第三设定温度反应。最后将反应混合物冷却至室温，洗涤，真空干燥，得到桐油改性木质素生物基酚醛树脂。本发明采用天然植物油桐油以及天然生物质木质素为可再生资源，来源丰富，价格低廉，树脂制备方法操作简单；制备的桐油改性木质素生物基酚醛树脂具有良好的力学性能、耐酸和耐热性能，可广泛应用于摩擦材料、防腐蚀工程、胶粘剂、阻燃材料、砂轮片制造等行业。

技术领域

本发明属于生物基聚合物材料领域，具体涉及一种通过天然植物油桐油改性并由木质素替代部分苯酚制备生物基酚醛树脂的方法。

背景技术

酚醛树脂作为发展历史最悠久的三大热固性树脂之一，自被发明起就因其优异的性能而被广泛应用于摩擦材料、塑料、涂料、胶粘剂、耐火材料、半导体封装材料等多个领域，至今已有一百多年的历史。近年来，随着酚醛树脂制造水平的快速提高，酚醛树脂产品品种及应用领域在不断拓展，酚醛树脂市场需求量大幅提高。但由于原料、工艺以及技术条件的限制，酚醛树脂在合成及应用过程中具有环保性欠佳，游离甲醛含量过高，生产过程中会产生含酚废水等问题。而随着不可再生能源逐渐减少，石油价格的上涨，以生物质提取物部分或完全替代甲醛或苯酚生产制备高性能改性酚醛树脂，具有来源广泛、价格低廉、环保及可再生性等优点，是实现酚醛树脂绿色化生产的最佳选择，可以获得极好的经济效益、社会效益和环境效益，在合成及改性传统酚醛树脂方面具有广阔的应用前景。

生物基酚醛树脂是用天然生物质或生物质液化产物、生物质提取物，如木质素、纤维素、桐油、亚麻油、淀粉、松香、生物油、腰果酚等，通过化学等方法合成的改性酚醛树脂。这类生物基树脂材料具有绿色环保、低毒、可降解等特性。生物基改性酚醛树脂可节约苯酚用量，降低甲醛释放量，保护环境，同时还可改善酚醛树脂的性质。研究表明，将天然植物油引入到酚醛树脂分子上，能大大提高了酚醛树脂的韧性和热稳定性。但目前单一的生物基酚醛树脂也存在一些缺点，如木质素等生物质的引入会使酚醛树脂的力学性能，摩擦性能等均有不同程度的降低，无法同时实现酚醛树脂的高性能和绿色化，且生物质与石化原料相比其反应活性较低，反应条件要求更高。

发明内容

针对目前酚醛树脂生产存在的问题，本发明提供了一种通过天然植物油桐油改性并由木质素替代部分苯酚制备生物基酚醛树脂的的方法。本方法采用天然生物质木质素替代部分苯酚，并通过天然植物油桐油改性，在一定比例催化剂作用下，与甲醛反应得到桐油改性木质素生物基酚醛树脂。天然生物质木质素为可再生资源，来源丰富，价格低廉，在木质素生物基酚醛树脂的基础上引入天然植物油桐油改性，可有效提高其韧性及热稳定性。本方法操作简单，减少成本，制备的桐油改性木质素生物基酚醛树脂为绿色化酚醛树脂，且性能优异。

本发明的技术方案是：

一种桐油改性木质素生物基酚醛树脂的制备方法，包括如下步骤：

(1)在搅拌条件下，按比例加入木质素和苯酚，混合均匀，再加入氢氧化钠，将反应混合物逐渐加热至一定温度，回流反应一段时间；

(2)将步骤(1)的反应混合物逐渐升温至一定温度，加入桐油、对甲苯磺酸继续回流反应一段时间；

(3)将步骤(2)的反应混合物冷却至一定温度，加入甲醛、氨水加热至一定温度，继续回流反应一段时间；

(4)将步骤(3)的反应产物冷却至室温，用无水乙醇、去离子水分别在超声清洗机中洗涤数遍，将产物置于真空烘箱中干燥脱水，得到桐油改性木质素基酚醛树脂产物。

按质量份，所述苯酚为10份，木质素为6.6份，氢氧化钠为0.6份，桐油为6～10份，对甲苯磺酸为0.08～0.30份，甲醛为4.5～6.5份，氨水为0.05～0.2份；