[发明专利]用于模塑料的木质素改性糠醛苯酚树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种酚醛树脂及其制备方法，尤其涉及一种用于模塑料的木质素改性糠醛苯酚树脂及其制备方法。

背景技术

由酚类化合物(主要是苯酚)和醛类化合物(主要是甲醛)在催化剂作用下缩聚而成的酚醛树脂(PF)由于价格低廉、耐热、耐烧蚀、阻燃、燃烧发烟少等广泛应用于清漆、胶粘剂、涂料、膜塑料、层压塑料、泡沫塑料、防腐蚀用胶泥以及离子交换树脂等。酚醛树脂的生产和使用会给环境带来一定程度的污染，影响整个生态环境。在酚醛树脂的生产中，产生大量的废水，废水中主要是酚类和醛类物质，由原料苯酚和甲醛产生，若含酚废水不经处理就任意排放，对人类、鱼类以及农作物都会带来严重危害，而含酚废水的处理会大大增加产品成本。同时由于石油价格猛涨，酚醛树脂及相关行业面临的难关是原料苯酚和甲醛价格大幅度提高，造成我国酚醛树脂相关企业利润急剧下降，严重影响酚醛树脂行业的发展。甲醛到目前为止仍是最重要的并且常常作为酚醛树脂的唯一的醛。但甲醛一般以低浓度的水溶液催在，保管和运输困难，制备树脂时脱水操作复杂而且造成成本较高，并容易造成污染。

木质素是广泛存在于植物体内的天然多酚类化合物。在自然界，木质素的储量仅次于纤维素，而且每年都以500亿吨左右的速度再生，制浆造纸工业每年要从植物中分离出1.4亿吨纤维素，同时得到5000万吨左右的木质素副产品，但迄今为止，超过95％的分离木质素仍直接排入江河污染环境或浓缩后烧掉。这不仅极大浪费了资源，也对环境造成了严重污染。木质素主要有碳、氢、氧三种元素组成，结构十分复杂，一般认为木质素由苯丙烷基通过碳氧键和碳碳键连接构成，共有三种基本结构(非缩合型结构)，即愈创木基结构、紫丁香基结构和对羟苯基结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种环保、低成本、软化点高、综合性能好的用于制备模塑料的木质素改性糠醛苯酚树脂机器制备方法，制备方法简单，有效的利用了污染物木质素，成本低，用该原料制备的模塑料力学性能、绝缘性能好，成本低。

本发明采用如下技术方案：

一种用于模塑料的木质素改性糠醛苯酚树脂，其分子量范围为1000-11000，软化点温度为106℃—135.5℃，可通过如下方法来制备：将苯酚和碱催化剂混合，加热到100℃—150℃，再滴加糠醛到上述混合物中，滴加时间为1.5小时—3.5小时，滴加后再反应3.5小时—6.0小时，得到糠醛苯酚树脂，然后加入木质素，在150℃-200℃下反应4小时—8小时至无水释出为止，减压蒸馏，制得木质素改性糠醛苯酚树脂，

其中，苯酚和碱催化剂的质量比为100∶(0.2～5)，苯酚和糠醛的摩尔比为1∶(1～3)，木质素与苯酚的质量比为(10～300)∶100。

一种上述用于模塑料的木质素改性糠醛苯酚树脂的制备方法，先将苯酚和碱催化剂混合，加热到100℃—150℃，再滴加糠醛到上述混合物中，滴加时间为1.5小时—3.5小时，滴加后再反应3.5小时—6.0小时，得到糠醛苯酚树脂，然后加入木质素，在150℃-200℃下反应4小时—8小时至无水释出为止，减压蒸馏，制得木质素改性糠醛苯酚树脂，

其中，苯酚和碱催化剂的质量比为100∶(0.2～5)，苯酚和糠醛的摩尔比为1∶(1～3)，木质素与苯酚的质量比为(10～300)∶100。上述技术方案中，所用的木质素为木材水解工业、造纸工业废弃物中的稀酸水解木素、浓酸木素、硫酸盐木素、碱木素、木素磺酸盐、脱甲基化木质素或羟甲基化木质素中的一种。所用的碱催化剂是氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碱土金属的氢氧化物中的一种。所用的碱催化剂优选氢氧化钠或氢氧化钾。所用的苯酚和碱催化剂量的质量比优选为100:(1～2)。苯酚和糠醛的摩尔比优选为1:(1-2)。木质素与苯酚的质量比优选为(50～200):100。

本发明获得如下技术效果：

1.本发明利用我国丰富的木质素资源部分替代苯酚制备酚醛树脂，使生产成本显著降低，同时降低了苯酚的用量，从而减少苯酚废水的排放，从而降低了废水处理成本，从而使得该生产方法环保，成本低。

2.本发明利用糠醛完全代替甲醛生产酚醛树脂，具有以下优点：糠醛不含水，保管和运输较甲醛经济，制造树脂时放水操作简便，使减压蒸馏抽水时间减少，树脂收率较高，树脂的机械性能较好，成本也低；另外，糠醛，又称呋喃甲醛，是杂环类有机化合物，是以阔叶木材、油菜壳、棉籽壳、甘蔗渣、玉米芯、稻壳等可再生农林生物质资源为原料经水解得到的醛类物质，其反应活性很高，来源广泛，成本较低。

3.本发明利用糠醛完全替代甲醛制备酚醛树脂，产品软化点提高，树脂的机械性能较好，成本降低；