[發(fā)明專利]落葉松樹皮快速熱解油改性酚醛樹脂膠黏劑

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710123403.5
• 申請日: 2007-06-22
• 公開（公告）號: CN101328396A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 常建民;鄭凱
• 申請（專利權(quán)）人: 常建民;鄭凱
• 主分類號: C09J161/14
• 分類號: C09J161/14;C08G8/34
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于制造木質(zhì)復合材料的低成本環(huán)保型熱解油改性酚醛(PF)樹脂膠黏劑的制備方法，屬于材料科學與技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

膠黏劑作為人造板生產(chǎn)的重要原料，是影響人造板性能的關(guān)鍵因素，它對提高人造板的性能和擴大其使用范圍有著重要意義。目前，木材用膠黏劑主要以“三醛”膠為主，占整個木材及人造板工業(yè)用膠黏劑的80％以上，在“三醛膠”中，PF樹脂是僅次于脲醛樹脂用量的第二大木材用膠黏劑。它具有優(yōu)異的膠接強度、良好的耐水性、耐熱性及化學穩(wěn)定性，它是目前室外用人造板的主要膠種。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，整體消費結(jié)構(gòu)正向建筑業(yè)傾斜，室外用人造板產(chǎn)量的逐漸提高，PF樹脂顯示出了廣闊的發(fā)展空間。但從2000年起，苯酚價格有了顯著上漲，截至2007年4月，國內(nèi)苯酚價格以達到14000元/t左右的高價位上。針對上述問題，人們對PF樹脂進行了廣泛的改性。在保證PF樹脂優(yōu)良物理、化學性能的前提下，降低PF樹脂的生產(chǎn)成本成為研究的熱點。

我國木質(zhì)植物資源十分豐富，木材剩余物可達近億t。然而目前木質(zhì)資源的利用水平仍然很低，除少量用于燃料和人造板原料外，大部分作為垃圾處理。以木材剩余物等木質(zhì)植物為原料生產(chǎn)的熱解油，可部分替代苯酚制備低成本環(huán)保型的熱解油改性PF樹脂，不僅滿足我國耐候、環(huán)保型人造板生產(chǎn)的需要，也是大規(guī)模、高品質(zhì)、高附加值利用木質(zhì)植物資源的最有效方法之一。因此，深入開展樹皮熱解機理及熱解油改性PF樹脂制備工藝及其制板技術(shù)的研究對于我國人造板行業(yè)的發(fā)展具有重要實用價值。

Chum，Helena等(1989)采用生物質(zhì)熱解油為原料合成了PF樹脂。他們通過預先處理把粗制生物油分離成水溶性碳水化合物組分和富含酚類物質(zhì)的組分。對酚類物質(zhì)組分進行水洗和去酸處理后得到了20％到25％的酚類和中性物質(zhì)。利用這些物質(zhì)可替代50％的苯酚制備PF樹脂。凝膠時間介于傳統(tǒng)PF樹脂和間苯二酚樹脂之間。然而，這種利用精制后的熱解油合成PF樹脂的方法，大大增加了此種PF樹脂的成本。

美國可再生能源實驗室(NREL，1993；Chum?H?et?al，1993)進行了利用木材廢棄物代替石油制造人造板用膠黏劑的研究。該機構(gòu)利用鋸末、樹皮和其他生物質(zhì)材料，通過旋風式快速熱解裝置制造了“類苯酚”油狀物，從該油狀物中提取的酚類物質(zhì)可代替大約50％的苯酚用于PF樹脂的制備。制備的熱解油PF樹脂表現(xiàn)出了良好的性能。同樣，這種利用精制后的熱解油作為原料的方法，大大增加了此種PF樹脂的成本。

X-M.Wang等(1997)利用鋸末閃速熱解獲得的酚類熱解油組分代替苯酚制備了膠合板用PF樹脂。膠黏劑采用的甲醛與苯酚的摩爾比分別為0.9、1.2、1.4，NaOH與苯酚的摩爾比為0.3、0.5。測試結(jié)果與普通PF樹脂相對照。施膠量為0.15-0.3kg/m²，芯層涂膠，陳化時間為10min。熱壓時間為3.5min到6min，壓力為1.38MPa，熱壓溫度為160℃。剪切強度和濕木破率與普通PF樹脂壓板對比。結(jié)果顯示，將F/P比從0.9提高到1.4可提高濕木破率，但并沒有顯著提高干強度。提高F/P比例可促進膠的耐水性。

Kellery，Stephen?S等(1997)采用快速熱解油中的富含酚類物質(zhì)制備了PF樹脂。不同的酚類物質(zhì)組分對PF樹脂的性能具有顯著影響。研究采用25％-45％的酚類物質(zhì)代替苯酚單體制備PF樹脂，其性能與普通商用PF樹脂相似。同樣，這種利用精制后的熱解油作為原料的方法，大大增加了此種PF樹脂的成本。

2000年，希臘膠黏劑研究協(xié)會的科研小組成功研究了熱解油制造膠黏劑的技術(shù)。實驗結(jié)果表明，精制后的熱解油可代替50％的苯酚用于制造膠黏劑。這種新型膠黏劑可用于OSB和膠合板生產(chǎn)。該小組還指出，若要明顯降低成本，苯酚的代替量要達到40％，而且熱解油的價格不能高于苯酚價格的50％(TSIANRZIS，2000)。

加拿大Laval大學的Carlos?Amen-Chen、Felisa?Chan(2001)和Wang?X.M(2001)等進行了針葉樹皮真空熱解油PF樹脂制造OSB的研究。他們研究發(fā)現(xiàn)由樹皮熱解產(chǎn)生的富酚類熱解油可代替苯酚與甲醛反應(yīng)制備甲階PF樹脂，用于OSB的膠合，壓板實驗證明其產(chǎn)品性能可以滿足加拿大OSB產(chǎn)品標準。