[发明专利]生物油改性脲醛树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物油分离富酚油及改性脲醛树脂的方法，尤其涉及一种生物油改性脲醛树脂的制备方法。

背景技术

脲醛树脂(UF)胶粘剂因具有胶接强度高、固化快、制造工艺简单、可操作性好、原料来源丰富、成本低廉和综合性能优良等诸多优点，而广泛应用于我国人造板生产及室内装修等行业，其用量占人造板用胶量的90％以上。但UF胶粘剂具有游离甲醛含量高、耐水性差且固化后胶层脆性大等缺点，其使用范围受到极大限制。

我国生物质资源十分丰富，利用快速热解技术生产出的生物油含有丰富的酚类物质，是制备木材胶粘剂的潜在优质原料，具有广阔的发展前景。以生物油部分替代苯酚制取酚醛树脂胶粘剂的报道已较多，但利用生物油中的酚类物质制取脲醛树脂胶粘剂，以改善其耐水性及毒性的研究还未见报道。目前，制备生物质基脲醛树脂的主要手段是利用木素改性脲醛树脂。CN1069509中提出，F/U＝1.5～1.75，将木素分两次在反应术期碱性阶段加入，木素用量占尿素和甲醛总质量的5％～20％；CN1594479中提出，F/U＝1.5～1.65，改性工艺分为改性、加成反应A段、缩合反应A段、缩合反应B段和加成反应B段五个阶段，木素用量为尿素总用量的10％。这两种方法的主要缺点为甲醛释放量超标。CN1737030A中提出，F/U＝0.8～1.2，将木质素磺酸盐于缩聚阶段加入，木质素用量占甲醛质量的8％～14％，此方法的缺点为改性脲醛树脂力学性能较低，甲醛释放量较高。

发明内容

本发明提供一种生物油改性脲醛树脂的制备方法，一方面可以提高脲醛树脂的胶接强度，另一方面可以将原本利用价值较低的生物质资源充分利用起来，又可以降低人造板的甲醛释放量。

本发明采用如下技术方案：

(1)将生物油pH调至11以上，加入二氯甲烷萃取，获得萃余液，上述生物油与萃取剂的质量比为(1∶10)～(1∶1)。

(2)将萃余液pH调为5～7，加入二氯甲烷萃取，获得萃取液，将萃取液进行减压蒸馏，获得富酚油，上述萃余液与萃取剂的质量比为(1∶10)～(1∶1)。

(3)将甲醛溶液和尿素置于pH为8.0～8.5的反应体系中，升温至70～80℃，加入占尿素总质量4％～30％的富酚油，继续升温至80～98℃，反应30～60min，上述甲醛与尿素摩尔比为(2.2∶1)～(1.5∶1)。

(4)调pH为4.1～4.6，90℃反应至一定粘度，调pH为5.0～6.6，加入第二批尿素，90℃反应40～60min，上述甲醛与累计尿素摩尔比为(1.8∶1)～(1.5∶1)。

(5)调pH为7.0～8.5，降温至70～75℃，加入第三批尿素，缓慢降温至50～60℃，反应20～60min，冷却出料。

与发明中所使用的二氯甲烷具有相似作用的萃取剂还有乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯等醋酸酯。这些物质不仅和水具有很小的相容性，还具有一定的极性和氢键结合力，具有很高的生物油溶解性。生物油萃取分离制取富酚油最理想的有机溶剂所具备的参数：溶解参数为8.4～9.1；极性组分为1.8～3.0；氢键结合力为2.4～5。本发明中使用的萃取剂为二氯甲烷。

与本发明中所使用富酚油具有相似作用的物质还有苯酚或苯酚基物质，通过引入苯环，改变树脂的骨架结构，促进树脂的交联，封闭吸水基团，从而提高树脂的胶接强度。富酚油中含有大量酚类物质，因此可以起到类似的作用。但富酚油中含有较多大分子酚类物质，这些物质苯环上活性空位较少，活性较低，需要经过激活后才能与甲醛进行羟甲基化反应。优选的使用量为尿素质量的4％～30％，本发明中的使用量为5％～20％。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明采用碱-酸-碱工艺，在反应初期就加入富酚油。在较低温度下，既保证了酚类物质与甲醛的羟甲基化反应，又避免了富酚油中酚类物质自身聚合反应的发生。在缩聚阶段，羟甲基酚类物质与羟甲基脲形成亚甲基桥键，改变了树脂的骨架结构，提高了树脂的胶接强度，降低了人造板的甲醛释放量。另一方面，将原本利用价值较低的生物质资源充分利用起来，同时拓宽了生物质快速热解产物的利用领域，具有广阔的市场前景及现实意义。由本发明制得的改性脲醛树脂具有较好的初粘及耐水性，较未改性脲醛树脂，改性脲醛树脂的性能有了较大提高。其胶接强度可以提高7～27％，甲醛释放量可以降低8.5％～30.1％。

附图说明

图1：本发明一种生物油改性脲醛树脂的制备流程图。

具体实施方式