[發明專利]一種酚醛樹脂粘合劑用木質素基助劑及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 200710043713.6
• 申請日: 2007-07-12
• 公開（公告）號: CN101104782A
• 公開（公告）日: 2008-01-16
• 發明（設計）人: 張雷;方紅霞;鐘澄
• 申請（專利權）人: 上海復愛綠色化學技術有限公司;嘉善復愛綠色化學技術有限公司
• 主分類號: C09J11/08
• 分類號: C09J11/08;C09J161/06;C07G1/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明屬于高分子粘合劑技術領域，具體涉及一種酚醛樹脂粘合劑的助劑及其制備方法和應用。

背景技術

酚醛樹脂作為粘合劑的應該有近百年的歷史。其中水溶性酚醛樹脂由于制備簡單，熱固后強度和抗水性俱佳，因此成為人造板中應用最廣泛的粘合劑之一。但是作為三醛膠之一，酚醛樹脂粘合劑中含較高的游離醛或游離酚，使用中會緩慢釋放出對人體有害的物質。因此在環保性能上表現較差。如何提高酚醛的環保指標是目前的一個問題。

另外，由于原油價格上漲，苯酚的成本居高不下，導致酚醛樹脂的生產成本較高，目前已經是三醛膠中價格最昂貴粘合劑，因此如何降低酚醛的成本也是目前須解決的問題。

木質素作為一種天然高分子在粘合劑中的應用有較為獨特的優勢，在酚醛中使用木質素的歷史也有近30年。由于木質素的分子結構中具有酚羥基和醛基兩種特征基因，因此，人們在酚醛樹脂合成中一般采用木質素作為原料代替或部分代替苯酚與甲醛反應，形成木質素一酚醛樹脂。按照專利US?parent?4320026，US?4303562，4113542.2794790等專利中的描述，最通用的合成路線都是以木質素為原料溶于苯酚，再加入甲醛，反應。區別在于使用不同的木質素原料，包括堿木素，木質素硫酸鹽，木質素磺酸鹽，以及不同的應用領域如模塑粉，三合板等。但是實踐證明，木質素引入酚醛樹脂膠粘劑中會導致膠粘劑的抗水性下降，而抗水性是酚醛樹脂膠粘劑最顯著的優勢。如何提高木質素基酚醛樹脂膠粘劑的抗水性是該類技術最大的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠提高酚醛樹脂膠粘劑環保性能的酚醛樹脂粘合劑的助劑及其制備方法和應用。

本發明提出的能夠提高酚醛樹脂膠粘劑環保性能的助劑，是一種分子量大于10000，經過羥甲基化反應的木質素和輔助成分組成。為了提高抗水性，對木質素通過超濾的方法，得到分子量大于10000的木質素。但是超高分子量的木質素反應活性低，與酚醛樹脂膠粘劑的結合較差，不能形成均相結構，這會導致分層和沉淀。為了提高活性，將超高分子量木質素進行羥甲基化反應，由此獲得了具有超高分子量和高活性的木質素。以這種木質素為基礎加入部分輔助成分組成綠色助劑，將該助劑加入酚醛樹脂膠粘劑中，在保證膠粘劑的粘結性能的前提下，可以有效降低游離醛的水平，同時較大幅度的降低膠粘劑的成本。

上述助劑中，輔助成分為Na₃PO₄、Na₂HPO₄、尿素和NaOH，其含量分別為助劑總重量的0.5-10％，0.5-10％，0.5-10％，0.5-10％。

本發明提出的超高分子、高活性的木質素的制備步驟如下：

(1)以木質素磺酸鹽為原料，進行超濾處理。原料可以選擇磺酸鈉、磺酸銨、磺酸鈣或磺酸鎂等。通過超濾設備和手段獲得超高分子量的部分，其分子量≥10000。

(2)木質素羥甲基化反應，是木質素在堿性條件下與甲醛生成羥甲基的反應。包括兩個方面，一是木質素芳環上存在的鄰位上甲基發生羥甲基化反應，二是芳環側鏈上也可發生羥甲基化反應。具體是將這種高分子量分布的木質素與甲醛水溶液在45-95攝氏度下，PH值＝8-12的條件下反應0.5-2小時，獲得羥甲基化的木質素，其中木質素與質量濃度為37％的甲醛水溶液的質量比為1∶1-1∶10。

本發明中，所述超濾處理，為常規的超濾方法，例如，超濾膜采用孔徑為0.04km的醋酸纖維膜，采用有效面積為10-15cm²板框式超濾器，超濾溫度為室溫，超濾壓力為0.1-0.25mPa。

木質素基助劑應用于酚醛樹脂膠粘劑有以下2種途徑：

1、將木質素基助劑與酚醛樹脂水溶液按照2∶8-3∶7的固含量的質量比例混合，在45-85攝氏度下反應1-2小時，在這一過程中，木質素與游離醛以及酚醛分子鏈可以進一步發生縮聚，形成與酚醛樹脂的共聚物均相體系。

2、將木質素基助劑作為反應原料與苯酚、甲醛共同反應形成木質素-酚醛的共聚物體系。在這一反應過程中，木質素取代部分苯酚的用量，取代量為10-30％。

上述2中反應途徑獲得的膠粘劑都具有游離醛含量低，成本下降的特點。其中途徑1適用于制備高固含量的酚醛樹脂水溶液，途徑2適用于制備低固含量的水膠。

具體實施方式

實施例1：高反應活性的超高分子量木質素的制備