[发明专利]液体木质素组合物、基于木质素的树脂以及提高木质素的溶解度的方法

说明书

本发明涉及液体木质素混合物，其含有3‑50重量％的甲醇、12‑50重量％的木质素和5‑85重量％的水性碱溶液，其中所述水性碱溶液的浓度为在水中1‑50重量％的碱，基于所述碱溶液在与混合物的其他组分混合之前的重量计。所述液体木质素混合物可用于制造基于木质素的酚醛树脂，其特别地可用于制造层压材料。

技术领域

本发明涉及液体木质素混合物，其含有3-50重量％的甲醇，12-50重量％的木质素和5-85重量％的水性碱溶液，其中所述水性碱溶液的浓度为在水中1-50重量％的碱，基于所述碱溶液在与混合物的其他组分混合之前的重量计。所述液体木质素混合物可用于制造基于木质素的酚醛树脂，其特别地可用于制造层压材料(层合物)。

背景技术

木质素，一种芳香族聚合物，是例如木材中的主要成分，是地球上仅次于纤维素的最丰富的碳源。近年来，随着从制浆工艺中提取高度纯化的、固体的和特殊(particularized)形式的木质素的开发和商业化，作为目前源自石化工业的主要芳香族化学前体的可能的可再生替代品，其已经吸引了显著的关注。

木质素，为一种多环芳香族网络状物质(network)，作为生产酚醛胶粘剂过程中的酚的合适替代品已经被广泛的研究。其在制造结构木制品(比如胶合板、定向刨花板和纤维板)的过程中使用。在这些胶粘剂的合成过程中，酚(部分地由木质素替代)与甲醛在碱性或酸性催化剂的存在下反应以形成高度交联的芳香族树脂，其称作线型酚醛树脂(novolacs，使用酸性催化剂时)或热固性酚醛树脂(resoles，使用碱性催化剂时)。目前，由于木质素反应性较低，仅有有限量的酚可由木质素替代。

木质素在其被引入至树脂配制物时作为粉末使用。木质素还可以在碱溶液中以“液体形式”使用以避免木质素粉尘(dust)。如果粉末木质素的水分含量相对低(0-5％)，则其可以是粉尘状的并且可产生呼吸道危害。如果固体物的水分含量相对高(8-50％)，则其可以是粘稠的(sticky)或块状的并且难以以可靠和定量的方式运输。

关于使用木质素碱溶液的主要问题在于如果木质素含量提高到某一水平，则木质素溶液的粘度变得过高。在用于层压材料的树脂中，树脂的固体含量通常比例如胶合板高，并且木质素溶液中的水的量使得难以生产具有更高固体含量的树脂。

US3216839描述了游离木质素在基本上为甲醇或仅有少量水的溶液中的溶解性。据描述，仅在高浓度的甲醇下和不存在碱的情况下观察到溶解效应。

对于一些类型的应用，比如层压材料的制备中，因此需要能够提高所使用的树脂中的木质素含量。

发明内容

已经令人惊奇的发现加入3-50重量％(重量百分比)的甲醇可提高木质素在碱溶液中的溶解度。木质素的提高的溶解度允许向混合物中加入更高浓度的木质素。

因此本发明涉及一种混合物，其含有3-50重量％的甲醇、12-50重量％的木质素和5-85重量％的水性碱溶液，其中所述水性碱溶液的浓度为在水中1-50重量％的碱，基于所述碱溶液在与混合物的其他组分混合之前的重量计。

本发明还涉及使用所述溶液获得的树脂和所述树脂在制造层压材料中的用途。本发明还涉及使用所述树脂制造的层压材料。

本发明还涉及一种提高木质素的溶解度的方法，包括向含有5-85重量％的水性碱溶液和10-50重量％的木质素的混合物加入3-50重量％的甲醇的步骤。

具体实施方式

在整个本说明书中，表述木质素意在涵盖任意类型的木质素，例如源自阔叶木、针叶木或一年生植物(annular plants)的木质素。优选地，木质素是例如硫酸盐法(Kraft)中产生的碱性木质素。随后可通过使用WO2006031175中公开的方法将木质素从黑液中分离出来。