專利名稱：一種離子液體液化木質(zhì)素制備酚醛樹脂的方法
一種離子液體液化木質(zhì)素制備酚醛樹脂的方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于膠粘劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用離子液體液化木質(zhì)素制備酚醛膠粘劑的方法。
背景技術(shù)：
隨著可持續(xù)發(fā)展的要求和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，可生物降解的環(huán)境友好產(chǎn)品的研制與開發(fā)越來(lái)越受到國(guó)際的關(guān)注和重視。在酚醛樹脂中，以苯酚和甲醛縮聚形成的酚醛樹脂應(yīng)用最廣泛其膠合制品的膠接強(qiáng)度強(qiáng)、耐水、耐熱、耐腐蝕等性能都很好，但是酚醛樹脂存在著熱壓溫度高、時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)，在使用中受到一定的限制，同時(shí)由于苯酚是石化產(chǎn)品， 所以酚醛樹脂膠黏劑的價(jià)格較高。木質(zhì)素是植物纖維原料的三大組分(纖維素、半纖維素和木質(zhì)素)之一，是一種僅次于纖維素的第二多含量的高分子材料，而且是自然界唯一能提供可再生芳香基化合物的非石油資源。工業(yè)木質(zhì)素主要來(lái)源于造紙制漿工業(yè)的廢液因而具有廉價(jià)、可再生、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。木質(zhì)素是由苯丙烷類結(jié)構(gòu)單元組成的復(fù)雜化合物，結(jié)構(gòu)單元之間通過醚鍵和碳-碳鍵連接在一起形成的無(wú)規(guī)聚合物。木質(zhì)素分子中含有酚羥基、醇羥基等含活性氫的基團(tuán)，可以在一定的條件下可以與苯酚、甲醛、異氰酸酯等多種原料發(fā)生反應(yīng)生成木質(zhì)素基酚醛、脲醛和聚氨酯等樹脂，節(jié)約了苯酚的消耗，減少了甲醛的殘余量、這對(duì)于天然資源的再利用、保護(hù)環(huán)境具有重要的意義。
天然木質(zhì)素分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分子量高、木質(zhì)素本身芳環(huán)的取代基位阻較大，與酚醛樹脂不能有效的反應(yīng)。通過對(duì)木質(zhì)素的改性能使這一問題得到改善，但是改性后的木質(zhì)素膠粘劑仍存在問題分子量高、粘度大，影響了木質(zhì)素膠粘劑的廣泛應(yīng)用。
目前有學(xué)者采用液化技術(shù)使木質(zhì)素液化為具有一定活性基團(tuán)的可利用的低分子液化產(chǎn)物，液化后的產(chǎn)物經(jīng)過處理可以作為生產(chǎn)膠粘劑的原料。目前的液化方法主要有兩類高溫液化和在催化劑下的低溫液化。不管是低溫液化還是高溫液化都是將木質(zhì)素直接用苯酚、多元醇或環(huán)狀碳酸酯等有機(jī)溶劑進(jìn)行液化。。高溫高壓液化方法需要在高溫高壓下進(jìn)行，不易操作，且需要消耗大量的能源；低溫液化方法需要采用酸性或堿性催化劑，對(duì)設(shè)備具有一定的腐蝕性，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。
室溫離子液體不僅是一種綠色化學(xué)溶劑，而且可作為催化劑轉(zhuǎn)化生物質(zhì)為石油衍生的有機(jī)化學(xué)品。Effendi等在生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化的綜述中提出利用木質(zhì)素的酚解反應(yīng)，在堿催化劑選可制取再生酚醛樹脂。因此本發(fā)明的目的在于使用離子液體液化木質(zhì)素制備酚醛樹脂。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是利用離子液體液化木質(zhì)素制備酚醛樹脂。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為
(1)木質(zhì)素液化
以離子液體為液化試劑，加入木質(zhì)素，在常壓下于70 150°C加熱反應(yīng)0.
其中構(gòu)成離子液體的陰離子為鹵離子，氯鋁酸離子，羧酸根，取代或非取代的芳基磺酸鹽、芳基二磺酸鹽，磷酸酯鹽。
所述的方法堿性催化劑是氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鈣、氫氧化鎂，優(yōu)選為氫氧化鈉。
所述的方法甲醛的加入可采用多次加料方式加入。
所述的方法，其中木質(zhì)素使用油浴加熱。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)；
1.原料來(lái)源豐富，環(huán)保；
2.本發(fā)明使用室溫離子液體，液化條件溫和，對(duì)設(shè)備腐蝕性小，提高了液化效率，24h，得到木質(zhì)素液化產(chǎn)物；
(2)酚醛膠粘劑的合成
木質(zhì)素液化產(chǎn)物冷卻后，將木質(zhì)素液化產(chǎn)物與甲醛按木質(zhì)素與甲醛的質(zhì)量之比 1 1 1 3混合在堿性催化條件下加入反應(yīng)，堿性催化劑與木質(zhì)素液化產(chǎn)物的質(zhì)量比為 1 2 1 4，堿性催化劑以質(zhì)量濃度30% 45%的溶液形式加入，在常壓條件下升溫至 40 60°C反應(yīng)5 15min，然后升溫至80 100°C反應(yīng)1 3小時(shí)，用倒泡法測(cè)定粘度至符合膠粘要求時(shí)停止加熱，得到膠粘劑。
所述的木質(zhì)素通過離子液體溶解秸稈得到
所述離子液體與木質(zhì)素的質(zhì)量比為1 1 20 1。
所述離子液體是由烷基咪唑、烷基吡啶、季銨鹽等構(gòu)成的單核及雙核含氮化合物與陰離子構(gòu)成(由于季銨鹽型離子液體在高溫下不穩(wěn)定，所以使用較少)，結(jié)構(gòu)通式為
權(quán)利要求
1.一種離子液體液化木質(zhì)素制備酚醛膠粘劑的方法，其特征是具體步驟如下(1)木質(zhì)素液化以離子液體為液化試劑，加入木質(zhì)素，在常壓下于70 150°C加熱反應(yīng)0. 5h Mh，得 到木質(zhì)素液化產(chǎn)物；(2)酚醛膠粘劑的合成木質(zhì)素液化產(chǎn)物冷卻后，將木質(zhì)素液化產(chǎn)物與甲醛按木質(zhì)素與甲醛的質(zhì)量之比 1 1 1 3混合在堿性催化條件下加入反應(yīng)，堿性催化劑與木質(zhì)素液化產(chǎn)物的質(zhì)量比為 1 2 1 4，堿性催化劑以質(zhì)量濃度30% 45%的溶液形式加入，在常壓條件下升溫至 40 60°C反應(yīng)5 15min，然后升溫至80 100°C反應(yīng)1 3小吋，用倒泡法測(cè)定粘度至 符合膠粘要求時(shí)停止加熱，得到膠粘劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述木質(zhì)素通過離子液體溶解秸稈得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述離子液體與木質(zhì)素的質(zhì)量比為 1 1 20 1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述液化木質(zhì)素的離子液體是由烷基 咪唑、烷基吡啶、季銨鹽等構(gòu)成的單核及雙核含氮化合物與陰離子構(gòu)成(由于季銨鹽型離 子液體在高溫下不穩(wěn)定，所以使用較少)，結(jié)構(gòu)通式為
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述堿性催化劑是氫氧化鉀、氫氧化 鈉、氫氧化鈣、氫氧化鎂，優(yōu)選為氫氧化鈉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于甲醛的加入可采用多次加料方式加入。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的木質(zhì)素液化的方法，使用油浴加熱。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用離子液體液化木質(zhì)素制備酚醛樹脂的方法。其特征是采用由烷基咪唑、烷基吡啶、季銨鹽等構(gòu)成的單核及雙核含氮陽(yáng)離子與陰離子組成的在室溫下呈液態(tài)的離子液體作為液化試劑液化木質(zhì)素，再利用該液化產(chǎn)物制備酚醛樹脂的方法。該液化方法方法與傳統(tǒng)的苯酚/硫酸法相比具有過程簡(jiǎn)單，液化率高，腐蝕性低，過程清潔，液化劑具有結(jié)構(gòu)可調(diào)性，可重復(fù)使用，有利于環(huán)境保護(hù)等特點(diǎn)，同時(shí)利用木質(zhì)素制得的酚醛樹脂不含揮發(fā)性的酚，降低了甲醛的釋放量，節(jié)能環(huán)保。
文檔編號(hào)C08H8/00GK102492384SQ20111038243
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月28日
發(fā)明者丁振東, 夏曉莉, 季文艷, 宋啟霞, 張華 , 施金才, 王海軍, 許冰冰, 馬潔 申請(qǐng)人:江南大學(xué)