[发明专利]产生丹宁的方法及其应用

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明涉及一种提取丹宁(tannin)的方法，由该方法得到的丹宁及其应用。更具体地说，本发明涉及一种生产丹宁的方法，该丹宁待用于木材粘合剂或粘结剂中作为主组分。

2.相关技术的说明

丹宁广泛存在于植物中。丹宁通常已知为一种易溶于水、其水溶液具有高收敛性且具有鞣制皮革性能的物质的通用名。从化学上讲，丹宁并不是简单的物质，而是复杂有机化合物的集合体。

丹宁在其化学性能上被分类成可水解丹宁和缩合丹宁，前者通过用稀酸加热而水解生成没食子酸、鞣花酸等，后者聚合生成不溶于水的栎鞣红。特别是缩合丹宁与醛反应成为聚合物。

如上所述，丹宁是植物中存在的复杂有机化合物的集合。然而，根据常规的定义，丹宁是“易溶于水、其水溶液具有高收敛性且具有鞣制皮革性能的物质”，且水作为提取溶剂是最便宜的。因此，可水解丹宁和缩合丹宁用水、温水或热水提取。

另一方面，丹宁在工业上在多数情况下被用作鞣剂。此外，丹宁被用作各种金属离子的沉淀剂。丹宁的其他用途包括用作日本药典(JapanesePharmacopoeia)的丹宁酸、木材粘合剂或其填料。在任何情况下，将用温水或热水作为提取剂提取的丹宁用作基剂，且必要时可以用有机溶剂进一步提纯丹宁或用碱等改性丹宁。

作为缩合丹宁，工业用丹宁从铁杉树皮、栲树皮、桉树木和桉树皮、松树皮、落叶松树皮、云杉树皮等中提取。该缩合丹宁被用作鞣剂。另一方面，用温水或热水从刺槐树皮或白雀木提取的丹宁在二十世纪六十年代后半期以来一直通过利用缩合丹宁与醛反应变成聚合物的性能而用作木材粘结剂或粘合剂。

此外，从二十世纪五十年代开始，种植于智利、新西兰和澳大利亚的辐射松(Pinus radiata)树皮也以与来自刺槐树皮和白雀木的丹宁相同的方式用作木材粘合剂。作为提取溶剂，类似地使用温水或热水，或在辐射松(Pinus radiata)树皮情况下使用热水或温水的碱性水溶液(澳大利亚专利518703(1981))。

然而，特别是用碱性水溶液提取丹宁使得收率提高，但其与醛的反应活性丧失。结果粘合和粘结力降低，不能得到适用于粘合剂的丹宁。

此外，在与常规提取一样用温水或热水作为提取溶剂从辐射松(Pinusradiata)树皮提取丹宁的情况下，必须长时间提取丹宁以提高其收率。然而，当用温水或热水长时间提取丹宁时，尽管其收率增加，但与醛反应的丹宁的含量(下文称作“纯度”)降低，且丹宁溶液的粘度增加到在其应用为配制粘合剂时难以涂布的程度。因此，作为粘合剂的主要试剂的丹宁质量降低，从而不能使用该丹宁。

因此，对改进的研究一直着重于使用温水或热水作为提取溶剂在短时间内提取丹宁而不改变其化学结构的提取操作上(加拿大专利1285555(1985))；澳大利亚专利申请61467/90(1900)；澳大利亚临时专利申请PO09260(1997))。

改进的结果在于与常规实例中一样，使用沸水作为提取溶剂得到了30.5％的丹宁收率和85.9％的纯度。但丹宁固含量为40-45％(此时具有足够的粘合强度)的溶液的粘度太高(即，18,000mPa·s)，因而该改进一直未投入实际应用中。

如上所述，丹宁是复杂有机化合物的集合。因此认为所得丹宁的构成组分随提取溶剂、提取方法和原料而变化。此外，还认为这些提取条件随用途而变化。然而，固有的观念是“丹宁是水溶性的”，且对于任何植物资源一直将热水、沸水或含少量加入其中的添加剂如亚硫酸氢钠的含水溶剂用作丹宁提取溶剂，因为这些溶剂便宜。特别是对于提取作为木材粘结剂或粘合剂的丹宁，尚未使用水、温水或热水以外的提取溶剂。

发明概述

因此，本发明的目的是获得不受植物资源种类影响且构成组分变化小的丹宁。特别地，本发明的目的是从栲树、松树、刺槐树、桉树、橡树、铁杉等(特别是树皮)获得可用作木材粘结剂或粘合剂的丹宁。这些树种大量种植并用于木材工业或纸浆工业中，以高收率和高含量得到与醛反应的丹宁且丹宁溶液的粘度低。

本发明的另一目的是从辐射松(Pinus radiata)树皮得到可以用作木材等的粘合剂的丹宁，辐射松以快速生长树种主要种植于新西兰、澳大利亚和智利且用于提供木材和纸浆原材。