木质素改性酚醛树脂胶粘剂的制备方法
【专利摘要】本发明公开一种木质素改性酚醛树脂胶粘剂的制备方法，具体步骤为：1)将苯酚、甲醛溶液和水加入反应器，在搅拌下加入木质素和单宁，其中甲醛与苯酚的摩尔比为1.8～3.0∶1；2)往步骤1)中反应器内缓慢加入第一批碱溶液后，升温至60～80℃，恒温反应1～2小时；再往反应器中加入第二批碱溶液，在同样的温度下继续反应0.5～1小时后，升温至85～100℃，恒温反应0.5～1小时即可制得木质素改性酚醛树脂胶粘剂。该方法生产效率高，生产成本低，产品固化速度快，粘接强度高，游离甲醛含量低。
【专利说明】木质素改性酚醛树脂胶粘剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及木材胶粘剂【技术领域】，具体讲是一种木质素改性酚醛树脂胶粘剂的制
备方法。
【背景技术】
[0002]胶粘剂是人造板产品最重要的组分之一，对人造板产品的质量具有很大的影响。近十年来，国际原油价格已上涨了数倍，由于原油的不可再生，其在未来的涨势也不会停止。随着原油价格的上涨，以石油为原料的合成胶粘剂的生产成本也将随之节节上升。如果采用可再生的天然材料来全部或部分替代以石油为原料的合成材料来生产此类胶粘剂，无疑会大大降低其生产成本；同时利用天然材料来合成胶粘剂，对保护环境，减少碳的排放具有重大的积极意义，是目前绿色工业发展的方向。目前，中国是世界上最重要的人造板生产国之一，其人造板的产量已超过了欧美，成为世界第一。由此可见，在中国每年相应的胶粘剂用量应该以千万吨甚至以亿吨来计算，其市场前景十分广阔。
[0003]利用木质素替代苯酚生产木质素改性酚醛树脂胶粘剂已有广泛的报道，并有一些相应的研究成果申请了专利。如专利CN102061141B可以利用木质素替代50~60%的石油基苯酚原料，反应平 稳易控制，易工业化生产，胶合板甲醛释放量达到Etl级，胶合强度达到国家I类板要求，为环保生物质基木材胶粘剂的开发和废弃物的资源化利用提供了新的途径。专利CN101358120B采用酸解脱糖，降低碱木质素中大量的醇羟基含量，再通过碱解、降解、亲核加成反应对碱木质素进行改性，大大提高碱木质素的化学反应活性，制备改性酚醛树脂工艺所需有毒苯酚量少，残余苯酚和甲醛低，具有生产工艺和产品性能绿色化的优点。但是现有的木质素改性酚醛树脂胶粘剂的缺点是其固化反应速度较慢，使其应用受到一定的影响。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺点:提供一种生产效率高，生产成本低，固化速度快，粘接强度高，游离甲醛含量低的木质素改性酚醛树脂胶粘剂的制备方法。
[0005]本发明的技术解决方案如下:一种木质素改性酚醛树脂胶粘剂的制备方法，具体步骤为:
1)将苯酚、甲醛溶液和水加入反应器，在搅拌下加入木质素和单宁，其中甲醛与苯酚的摩尔比为1.8~3.0: I ；
2)往步骤I)中反应器内缓慢加入第一批碱溶液后，升温至60~80°C，恒温反应I~2小时；再往反应器中加入第二批碱溶液，在同样的温度下继续反应0.5~I小时后，升温至85~100°C，恒温反应0.5~I小时即可制得木质素改性酚醛树脂胶粘剂。
[0006]所述甲醛溶液的质量浓度为37~50%。
[0007]所述木质素的加入量按重量计为苯酹重量的I~150%。[0008]所述单宁的加入量按重量计为苯酚重量的I~100%。
[0009]所述碱溶液的质量浓度为37~50%。
[0010]作为优选,所述碱溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化钙溶液中的一种。
[0011]所述第一批碱溶液加入量按重量计为苯酚、木质素和单宁总重量的4~24%。
[0012]所述第二批碱溶液的加入量按重量计为苯酚、木质素和单宁总重量的4~24%。
[0013]所述水的加入量以保证所述木质素改性酚醛树脂胶粘剂的固含量控制在40~60%之间。
[0014]本发明的有益效果是:本发明以天然可再生材料木质素部分替代传统的苯酚为原料，合成木质素酚醛树脂。本发明加入一定量的单宁可以降低木质素对木质素改性酚醛树脂胶粘剂固化速度的影响，同时本发明中原料的科学的配比结合本发明简单的制备方法使得按照本发明的方法制备的木质素改性酚醛树脂胶粘剂具有固化速度快，粘接强度高，游离甲醛含量低的优点，该胶粘剂可降低对环境的影响，且大大降低了生产成本、也提高了人造板的生产效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明实施例一、实施例二所制备的木质素改性酚醛树脂胶粘剂与商用酚醛树脂胶粘剂胶接强度的比较。
[0016]图2为本发明实施例一、实施例二所制备的木质素改性酚醛树脂胶粘剂与商用酚醛树脂胶粘剂的胶接强度随热压时间变化的曲线图。
【具体实施方式】
[0017]下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。
[0018]实施例一
1)将100g苯酚、258g质量浓度为37%的甲醛溶液和100g水加入反应器，在搅拌下加A 60g木质素和40g单宁；
2)往步骤I)中的反应器内缓慢加入第一批碱溶液(IOg质量浓度为50%的NaOH溶液)后，升温至60°C，恒温反应1.5小时，再往反应器中加入第二批碱溶液(IOg质量浓度为50%的NaOH溶液)，在60°C下继续反应0.5小时后，升温至90°C，恒温反应I小时，冷却，即可制得木质素改性酚醛树脂胶粘剂。
[0019]实施例二
1)将100g苯酚、230g质量浓度为37%的甲醛溶液和90g水加入反应器，在搅拌下加入35g木质素和18g单宁；
2)往步骤I)中的反应器内缓慢加入第一批碱溶液(IOg质量浓度为50%的NaOH溶液)后，升温至80°C，恒温反应2小时，再往反应器中加入第二批碱溶液(IOg质量浓度为50%的NaOH溶液)，在80°C下继续反应I小时后，升温至100°C，恒温反应0.5小时即可制得木质素改性酚醛树脂胶粘剂。
`[0020]实施例三
I)将100g苯酚、220g质量浓度为37%的甲醛溶液和IlOg水加入反应器，在搅拌下加A 100g木质素和50g单宁；
2)往步骤I)中的反应器内缓慢加入第一批碱溶液(20g质量浓度为50%的NaOH溶液)后，升温至75°C，恒温反应2小时，再往反应器中加入第二批碱溶液(20g质量浓度为50%的NaOH溶液)，在75°C下继续反应I小时后，升温至90°C，恒温反应0.5小时即可制得木质素改性酚醛树脂胶粘剂。
[0021]实施例四
1)将100g苯酚、160g质量浓度为37%的甲醛溶液和95g水加入反应器，在搅拌下加入30g木质素和40g单宁；
2)往步骤I)中的反应器内缓慢加入第一批碱溶液(12g质量浓度为50%的NaOH溶液)后，升温至65°C，恒温反应2小时，再往反应器中加入第二批碱溶液(12g质量浓度为50%的NaOH溶液)，在65°C下继续反应I小时后，升温至95°C，恒温反应I小时即可制得木质素改性酚醛树脂胶粘剂。
[0022]实施例五
1)将100g苯酚、200g质量浓度为37%的甲醛溶液和120g水加入反应器，在搅拌下加A 80g木质素和60g单宁；
2)往步骤I)中的反应器内缓慢加入第一批碱溶液(18g质量浓度为50%的NaOH溶液)后，升温至60°C，恒温反应2小时，再往反应器中加入第二批碱溶液(18g质量浓度为50%的NaOH溶液)，在 60°C下继续反应I小时后，升温至95°C，恒温反应I小时即可制得木质素改性酚醛树脂胶粘剂。
[0023]实施例六
1)将100g苯酚、250g质量浓度为37%的甲醛溶液和130g水加入反应器，在搅拌下加A 90g木质素和80g单宁；
2)往步骤I)中的反应器内缓慢加入第一批碱溶液(15g质量浓度为50%的NaOH溶液)后，升温至75°C，恒温反应1.5小时，再往反应器中加入第二批碱溶液(18g质量浓度为50%的NaOH溶液)，在75°C下继续反应I小时后，升温至90°C，恒温反应I小时即可制得木质素改性酚醛树脂胶粘剂。
[0024]利用横切的杨木片材(尺寸为117 X 20 X 0.8 mm，含水率为7%)为粘接基材测试本发明实施例一、实施例二所制备的木质素改性酚醛树脂胶粘剂的性能。分别将商用酚醛树脂胶粘剂、本发明实施例一、实施例二所制备的木质素改性酚醛树脂胶粘剂涂覆于片材的端部表面，涂覆面积为100 mm2 (5 mmX 20 mm)，胶粘剂涂覆量约为25 g/m2。将一片涂胶的片材与另一未涂胶的片材在一定的温度下热压胶接一段时间(热压压力为IMPahS后对胶接试样做剪切拉伸，测试其剪切胶接强度。
[0025]图1为实施例一、实施例二所制备的木质素改性酚醛树脂胶粘剂与商用酚醛树脂胶粘剂胶接强度的比较(热压温度:150°C，热压时间:90秒)。其中PF为商用酚醛树脂胶粘剂，LT35R为实施例二中制备的木质素改性酚醛树脂胶粘剂，LT50R为实施例一中制备的木质素改性酚醛树脂胶粘剂。由图可以看出，本发明的木质素改性酚醛树脂胶粘剂粘接性能完全可以与目前商用酚醛树脂胶粘剂媲美，其粘接强度甚至高于商用酚醛胶粘剂。
[0026]图2为实施例一、实施例二所制备的木质素改性酚醛树脂胶粘剂与商用酚醛树脂胶粘剂的胶接强度随热压时间变化的曲线(热压温度:120°C)。从图2可以看出，本发明实施例一、实施例二所制备的木质素改性酚醛树脂胶粘剂的胶接强度随热压时间上升的速度整体上与商用酚醛树脂胶粘剂相当，甚至更快。这说明了本发明的固化速度与商用酚醛树脂胶粘剂相比没有下降，与现有木质素改性酚醛树脂胶粘剂相比，其固化速度得到了明显的提1? O`
【权利要求】
1.一种木质素改性酚醛树脂胶粘剂的制备方法，其特征在于:具体步骤为: 1)将苯酚、甲醛溶液和水加入反应器，在搅拌下加入木质素和单宁，其中甲醛与苯酚的摩尔比为1.8~3.0: 1 ； 2)往步骤I)中反应器内缓慢加入第一批碱溶液后，升温至60~80°C，恒温反应1~2小时；再往反应器中加入第二批碱溶液，在同样的温度下继续反应0.5~1小时后，升温至85~100°C，恒温反应0.5~1小时即可制得木质素改性酚醛树脂胶粘剂； 所述甲醛溶液的质量浓度为37~50% ； 所述木质素的加入量按重量计为苯酹重量的1~150% ； 所述单宁的加入量按重量计为苯酹重量的1~100% ； 所述碱溶液的质量浓度为37~50% ； 所述第一批碱溶液加入量按重量计为苯酚、木质素和单宁总重量的4~24% ； 所述第二批碱溶液的加入量按重量计为苯酚、木质素和单宁总重量的4~24%。
2.根据权利要求1所述的木质素改性酚醛树脂胶粘剂的制备方法，其特征在于:所述碱溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化钙溶液中的一种。
3.根据权利要求1所述的木质素改性酚醛树脂胶粘剂的制备方法，其特征在于:所述水的加入量以保证所述木质素改性酚醛树脂胶粘剂的固含量控制在40~60%之间。
【文档编号】C08G8/28GK103613727SQ201310628813
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】何光波, 王建和, 葛诗健, 葛文枝 申请人:宁波中加低碳新技术研究院有限公司