木質(zhì)素酚醛樹脂膠粘劑的制備及其性能研究.pdf

1、酚醛樹脂具有卓越的粘附性、優(yōu)良的耐火性和阻燃性等一系列優(yōu)異的性質(zhì)，因此被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，然而其原料苯酚和甲醛都來自石油化工業(yè)，具有不可再生的缺點(diǎn)，鑒于石油的日益枯竭和化石原料價(jià)格上漲，人們一直在尋找一種可再生原料生產(chǎn)酚醛樹脂。生物質(zhì)資源中，木質(zhì)素是廣泛存在于植物細(xì)胞壁中的一種天然高分子，它是自然界中儲(chǔ)量?jī)H次于纖維素的第二大可再生資源。木質(zhì)素的合理、高效利用，對(duì)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)都有著重要的意義。由于天然木質(zhì)素和酚醛樹脂都具有相似的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，

2、結(jié)合木質(zhì)素在植物細(xì)胞壁中表現(xiàn)出來的粘結(jié)作用，將其用于制備具有研究?jī)r(jià)值。本論文主要工作如下:
　　木質(zhì)素酚醛樹脂膠粘劑制備工藝的優(yōu)化。木質(zhì)素來源不同，其結(jié)構(gòu)差異也較大，將其用于合成酚醛樹脂膠粘劑也需要不同的工藝條件。本文以玉米秸稈木質(zhì)素為原料，采用共聚的方法，直接將其用于制備木質(zhì)素酚醛樹脂膠粘劑。采用粘度、固含量、游離甲醛、膠合強(qiáng)度等參數(shù)作為木質(zhì)素酚醛樹脂膠粘劑的評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)木質(zhì)素酚醛樹脂膠粘劑的制備工藝進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后的制備工藝為

3、:堿用量為10％;醛酚摩爾比為1.8∶1;反應(yīng)時(shí)間為4h;木質(zhì)素添加量為25％，在此工藝下，木質(zhì)素酚醛樹脂膠粘劑的粘度為70 mPa.s，固含量為40.9％，游離甲醛含量為0.131％，所壓制膠合板的膠合強(qiáng)度為0.72±0.2 MPa，均達(dá)到GB/T14732及GB/T9846-2004的要求。
　　在研究中發(fā)現(xiàn)木質(zhì)素添加量超過40％后，木質(zhì)素酚醛樹脂膠粘劑的膠合強(qiáng)度已經(jīng)低于國(guó)標(biāo)，因此需要對(duì)木質(zhì)素進(jìn)行增活，以期制備性能優(yōu)良的木質(zhì)素

4、酚醛樹脂膠粘劑。
　　本文首先采用酚化或羥化的方法活化木質(zhì)素，對(duì)活化后的酚化木質(zhì)素及羥甲基化木質(zhì)素進(jìn)行紅外光譜分析和定量測(cè)定，表明兩種活化手段分別將苯酚或甲醛引入木質(zhì)素結(jié)構(gòu)中。所制備的活化木質(zhì)素酚醛樹脂膠粘劑的粘度、固含量與酚醛樹脂接近，而游離甲醛含量偏高。酚化活化后木質(zhì)素的酚羥基含量由4.06％增加至4.36％，酚化木質(zhì)素酚醛樹脂的膠合強(qiáng)度也沒有明顯增加;經(jīng)羥甲基化后，木質(zhì)素的羥值從由48.74mgKOH/g增加至207.89

5、mgKOH/g，羥甲基木質(zhì)素酚醛樹脂膠合強(qiáng)度由0.72 MPa增加至1.15 MPa。
　　本文進(jìn)一步研究在亞臨界水的條件下液化木質(zhì)素，并將液化木質(zhì)素用于制備酚醛樹脂。發(fā)現(xiàn)260℃、3.4 MPa時(shí)，木質(zhì)素主要被液化為酚、醛、酮類有機(jī)物，液化產(chǎn)物乙酸乙酯可溶部分中，酚類化合物的相對(duì)含量在70％以上。延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間或增大反應(yīng)壓強(qiáng)都有利于木質(zhì)素的液化。制備得到的液化木質(zhì)素酚醛樹脂膠粘劑的物理性能與酚醛樹脂接近，其中液化木質(zhì)素的添加量可達(dá)