[發(fā)明專利]一種常溫固化型生物質(zhì)熱解油基結(jié)構(gòu)膠黏劑的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711437500.1
• 申請(qǐng)日: 2017-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN108102591B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任學(xué)勇;劉姍;賈賀然;楊雪銀;任浩博;曹文澤;常建民;楊科研
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C09J163/04
• 分類號(hào): C09J163/04;C08G59/08;C08G8/28;C08G8/22;C08G8/10
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務(wù)所 11430
• 代理人: 梁婧文

本發(fā)明利用綠色可再生且廉價(jià)的生物質(zhì)熱解油為原料，與間苯二酚、苯酚、甲醛、環(huán)氧氯丙烷等進(jìn)行分步合成反應(yīng)，制備出一種常溫固化型生物質(zhì)熱解油基結(jié)構(gòu)膠黏劑。本發(fā)明所述膠黏劑不僅將農(nóng)林廢棄物變成了高附加值的綠色化工原料，擴(kuò)寬了生物質(zhì)熱解油的高值化利用途徑；而且為結(jié)構(gòu)膠黏劑行業(yè)提供了新的綠色膠種，同時(shí)綜合了環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂的優(yōu)點(diǎn)，具有較好的力學(xué)強(qiáng)度、耐熱性和一定的柔韌性，改善了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)膠黏劑的潤濕性、易于浸潤木材表面，所膠接材料強(qiáng)度大、木破率高，可以很好地適應(yīng)和滿足木結(jié)構(gòu)等體系對(duì)膠粘劑的綜合需求，具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種常溫固化型生物質(zhì)熱解油基結(jié)構(gòu)膠黏劑的制備方法，屬于生物質(zhì)綠色建材和膠黏劑領(lǐng)域。

背景技術(shù)

木結(jié)構(gòu)歷史悠久，是人類最早采用的建筑結(jié)構(gòu)形式之一，具有綜合能耗低、材料綠色環(huán)保、室內(nèi)環(huán)境親和力強(qiáng)、抗震性能好、建設(shè)周期短等優(yōu)點(diǎn)，受到社會(huì)各界的熱愛和廣泛關(guān)注。隨著木結(jié)構(gòu)建筑行業(yè)的快速發(fā)展，木結(jié)構(gòu)建材用膠黏劑的需求量不斷擴(kuò)大。膠黏劑是木材加工行業(yè)重要的化工原料，已經(jīng)成為衡量木材工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。特別地，結(jié)構(gòu)膠黏劑是決定木結(jié)構(gòu)材料成本、力學(xué)強(qiáng)度、使用性能和耐久性的關(guān)鍵。然而，目前我國用的木結(jié)構(gòu)用膠黏劑主要依靠進(jìn)口，難以適應(yīng)我國木結(jié)構(gòu)材料快速發(fā)展的局面。因此，研發(fā)環(huán)保、低成本且可常溫固化的結(jié)構(gòu)膠黏劑產(chǎn)品對(duì)于木結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要的科學(xué)意義和實(shí)際價(jià)值。

在木結(jié)構(gòu)建材用結(jié)構(gòu)膠黏劑領(lǐng)域，常見的種類主要包括間苯二酚甲醛樹脂膠黏劑、聚氨酯膠黏劑、三聚氰胺樹脂膠膠黏劑和環(huán)氧樹脂類膠黏劑等，目前這些膠黏劑的生產(chǎn)主要依靠價(jià)格昂貴且不可再生的石化原料。生物質(zhì)熱解油具有化學(xué)活性好、原料可再生、綠色環(huán)保以及成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，是制備膠黏劑的良好可再生原料。生物質(zhì)熱解油是以農(nóng)林廢棄物等為原料熱裂解液化而得到的液態(tài)產(chǎn)物，富含酚類、醛類、酮類、酸類、酯類以及熱解木質(zhì)素等組分，原料來源廣泛、綠色環(huán)保且生產(chǎn)成本低廉。此外，熱解油來源于木材等有機(jī)生物質(zhì)原料，對(duì)于木結(jié)構(gòu)等有機(jī)材料具有一定的天然親和力。熱解油中的熱解木質(zhì)素是生物質(zhì)原料中木質(zhì)素組分熱解生產(chǎn)的酚類衍生物，含有酚羥基、羰基、羧基以及甲氧基等多種活性基團(tuán)，這些功能基團(tuán)的存在使得熱解木質(zhì)素具有很強(qiáng)的反應(yīng)活性，可以用于制備高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)膠黏劑。

木材是一種典型的粘彈性材料，因此木結(jié)構(gòu)建筑用結(jié)構(gòu)膠黏劑不僅要求具有較高的力學(xué)強(qiáng)度，而且要求具有一定的韌性和良好的耐候性。目前，在國家大力發(fā)展綠色木質(zhì)建材及裝配式建筑的背景下，對(duì)木結(jié)構(gòu)膠黏劑提出了更高要求，一方面要求結(jié)構(gòu)膠黏劑生產(chǎn)原料朝綠色化方向發(fā)展、采用可再生的生物質(zhì)原料，另一方面還要求膠黏劑具有較好的綜合性能。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供一種常溫固化型生物質(zhì)熱解油基結(jié)構(gòu)膠黏劑的制備方法，利用綠色可再生且廉價(jià)的生物質(zhì)熱解油為原料與間苯二酚、苯酚、甲醛、環(huán)氧氯丙烷等進(jìn)行合成反應(yīng)，制備低成本、高綜合性能的熱解油基結(jié)構(gòu)膠黏劑。在熱解油環(huán)氧-酚醛樹脂的合成過程中，一方面是熱解油、間苯二酚、苯酚、甲醛等發(fā)生縮合反應(yīng)生產(chǎn)熱解油酚醛樹脂，另一方面是熱解油酚醛樹脂中的羥甲基或酚羥基與環(huán)氧樹脂中的羥基或環(huán)氧基反應(yīng)引入環(huán)氧基鏈段。熱解油環(huán)氧-酚醛樹脂結(jié)構(gòu)膠黏劑中苯環(huán)剛性集團(tuán)的引入可以改善環(huán)氧樹脂的力學(xué)強(qiáng)度和耐熱性，而環(huán)氧基柔性鏈的引入可改善傳統(tǒng)酚醛樹脂的脆性，最終形成高交聯(lián)密度、緊密結(jié)構(gòu)和較高力學(xué)強(qiáng)度的三維網(wǎng)絡(luò)體型結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)木結(jié)構(gòu)建筑材料的高性能膠接。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明所提出的熱解油基結(jié)構(gòu)膠黏劑，其特征在于該膠黏劑由生物質(zhì)熱解油、間苯二酚、苯酚、環(huán)氧氯丙烷、甲醛、甲醇、氫氧化鈉、甲基二乙醇胺、三苯基膦和水制成的主劑中加入助劑(固化劑)制成；其中各原料組分質(zhì)量份如下：

主劑：生物質(zhì)熱解油30-60份，間苯二酚30-50份，苯酚30-50份，環(huán)氧氯丙烷50-100份，37％的甲醛溶液60-100份，無水甲醇20-40份，氫氧化鈉10-50份，甲基二乙醇胺5-10份，三苯基膦3-5份，水100-200份；