酶解木質素的異丙醇-水共溶劑降解及制備酚醛樹脂的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、酚醛樹脂因其具備高膠合強度、耐水、耐熱及化學穩(wěn)定性好等優(yōu)點,被廣泛應用于木材加工行業(yè)中,但是酚醛樹脂也有其局限性:游離酚醛含量高,石油原料的高成本、不可再生等缺點,以及隨著石化資源的日益枯竭和人們環(huán)保意識的逐漸提高,使人們迫不及待的尋找一種新型的、價格低廉的、環(huán)境友好型的、可再生的生物質材料來替代苯酚。木質素作為一種自然界中重要的、儲量豐富的可再生酚類化合物,適合替代苯酚。酶解木質素作為一種新型木質素,從生產(chǎn)第二代燃料乙醇殘渣中獲取,較

2、好的保留了木質素的化學活性,但是與苯酚相比,有分子量過大、反應活性低等缺點,因此長期以來限制了它的應用。
  本文采用堿溶酸沉預處理生物乙醇殘渣得到酶解木質素,之后在異丙醇-水共溶劑中降解成較低分子的木質素。采用單因素法系統(tǒng)的研究了異丙醇-水共溶劑降解反應和加入固體堿催化劑的降解反應的反應溫度、反應時間、固液比對降解產(chǎn)率和甲醛值的影響,比較兩種降解產(chǎn)物,以最優(yōu)條件降解木質素,產(chǎn)物用于部分替代苯酚合成木質素-酚醛樹脂并熱壓成膠合板。

3、同時也探究木質素的替代率對樹脂膠黏劑性能的影響,并與未降解木質素合成的酚醛樹脂膠黏劑對比。最后研究表明:本實驗方法可以部分降解酶解木質素,降低木質素的分子量,提高木質素的活性,并且用酶解木質素改性酚醛樹脂既能提高酚醛樹脂的性能,也能減少苯酚的用量。
  酶解木質素的降解是在異丙醇-水共溶劑中進行的,在一定范圍內升高溫度,有利于增加產(chǎn)率和甲醛值。另外也討論了反應時間和固液比對降解產(chǎn)物的影響,得到異丙醇-水共溶劑降解酶解木質素的最優(yōu)反

4、應條件為:反應溫度250℃;反應時間60min;固液比1∶10,此時降解產(chǎn)物的產(chǎn)率和甲醛值分別是64.38%和0.2992 g。采用GPC、FTIR、1H NMR、TG和DSC對異丙醇-水共溶劑降解產(chǎn)物表征,GPC結果顯示分子量降低,多分散性減少;FTIR和1H NMR結果表明酶解木質素在降解的過程中醚鍵(α-O-4,β-O-4等鍵)斷裂,酚羥基和脂肪族羥基的含量增加;同時TG和DSC的結果表明,相比于降解之前的木質素,異丙醇-水共溶劑

5、降解木質素的玻璃態(tài)轉化溫度減小。
  酶解木質素在以異丙醇-水共溶劑為反應介質,固體堿為催化劑的條件下進行固體堿催化降解。類似于異丙醇-水共溶劑降解木質素反應,溫度對木質素產(chǎn)率和甲醛值影響最大,在一定范圍內升高溫度,有利于提高產(chǎn)率,增加甲醛值。另外也優(yōu)化了反應時間,得到異丙醇-水共溶劑降解酶解木質素的優(yōu)化條件為:反應溫度250℃;反應時間180min;固液比為1∶10,此時降解產(chǎn)物的產(chǎn)率和甲醛值分別是75.80%和0.3683g。

6、GPC,F(xiàn)TIR和1H NMR的分析結果表明酶解木質素在催化降解的過程中分子量減少,醚鍵(α-O-4,β-O-4等鍵)斷裂,降解的木質素酚羥基和脂肪族羥基的含量增加。同時TG和DSC的結果表明,催化降解木質素的玻璃轉化溫度減小。通過比較兩種降解產(chǎn)物的降解產(chǎn)率,甲醛值和各種表征結果,得出的結論是:相比于異丙醇-水共溶劑降解木質素,催化降解木質素應該更適合于酚醛樹脂膠黏劑的合成。
  降解后的木質素部分替代苯酚合成酚醛樹脂,替代率可以

7、達到70%,除了游離甲醛含量高于國家標準,其他的性能,包括固含量,游離酚含量,可被溴化物含量,膠合強度均滿足國家標準(GB/T14732-2006)。紅外分析表明木質素-酚醛樹脂和酚醛樹脂擁有相似的化學結構。但對于樹脂的熱性能來說,TG和DSC的結果表明木質素的加入可以降低樹脂的固化溫度。為了探究降解處理對木質素在酚醛樹脂合成中替代率的影響,測定了未降解木質素改性酚醛樹脂(LPF)的性能作對比。在相同降解木質素/未降解木質素替代率下,D

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