[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

摘要

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。

主权项

1.一种糠醛改性木质素基酚醛树脂胶黏剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：步骤一、木糖溶液制备①将生物质与浓度为2wt％的硫酸溶液按固液比1Kg:10L混合，加热回流反应2h～4h，降温过滤，得到木糖浓度为6wt％～7wt％的水解液和水解渣；②用浓度为3wt％的硫酸溶液调整①中的水解液中的硫酸浓度为2wt％，按固液比1Kg:10L加入生物质，加热回流反应2h～4h，降温过滤，得到木糖浓度为9wt％～11wt％的水解液和水解渣；③用浓度为3wt％的硫酸溶液调整②中的水解液中的硫酸浓度为2wt％，按固液比1Kg:10L加入生物质，加热回流反应2h～4h，降温过滤，得到木糖浓度为15wt％～17wt％的木糖溶液和水解渣；步骤二、糠醛水溶液制备将摩尔浓度为2mol/L的硫酸催化剂溶液加入到反应器中，加热至硫酸催化剂溶液回流，再加入助催化剂氯化钠至饱和，搅拌形成一个具有固定浓度催化剂和助催化剂的旋转液面，然后将步骤一水解得到木糖浓度为15wt％～17wt％的木糖溶液按一定速度喷加到反应器中，加热恒温反应，在液面层进行木糖脱水反应，产生糠醛蒸汽，经冷凝制备出浓度为6wt％～8wt％糠醛溶液，收率达到60wt％～75wt％；步骤三、糠醛改性木质素基酚醛树脂胶黏剂制备①将步骤一中经①、②及③得到的水解渣集中，洗涤至中性，将洗涤至中性的水解渣与浓度为3wt％～8wt％的碱性溶液混合，加热回流反应3h～6h，降至室温，过滤，得到碱木质素溶液和纤维素粗品；所述碱性溶液为氢氧化钠溶液或者氢氧化钾溶液，洗涤至中性的水解渣干基与碱性溶液的固液比为1Kg:(5L～8L)；②将①得到的碱木质素溶液、苯酚和碱催化剂加入到反应装置中，升温至80℃～100℃，回流0.5h～2h，得到酚化改性的碱木质素溶液；所述碱木质素溶液中木质素的质量占木质素与苯酚总质量的60％～75％；所述碱催化剂为氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液中有效成分氢氧化钠的质量为木质素和苯酚总质量的4％～6％；③向②得到的酚化改性的碱木质素溶液中分批加入浓度为37％的甲醛溶液，第一批加入甲醛溶液总量的80％，调整体系温度为60℃～70℃，加成反应0.5h～1.5h，然后升温到75℃～90℃，加入步骤二得到的糠醛溶液和剩余的甲醛溶液，恒温反应1h～2.5h，降至室温，停止反应，将所得产物在50℃～70℃下减压蒸馏至溶液的黏度在60.0mPa·s～700mPa·s时，出料，得到木质素基酚醛树脂胶黏剂；步骤三中得到纤维素粗品进一步深加工制备羧甲基纤维素钠，具体步骤如下：①按固液比1Kg:10L将纤维素粗品和过氧化氢溶液加入到反应釜中，升温至80℃恒温，搅拌回流反应7h，降温过滤，滤渣用蒸馏水洗涤至中性，60℃烘干，得到白色稻草纤维；②将步骤①中得到白色稻草纤维10Kg、无水乙醇100L、浓度为25.6wt％氢氧化钠水溶液25L分别加入到反应釜中，升温至28℃，碱化反应85min，再加入浓度为63.3wt％的氯乙酸的乙醇溶液，升温至65℃，醚化反应140min，压滤回收溶剂，滤饼用无水乙醇洗三次，60℃烘干，得到白色的羧甲基纤维素钠；所述步骤三中糠醛溶液中糠醛的质量占甲醛和糠醛总质量的5％～20％。