[发明专利]制备木质素在水性介质中的溶液的方法

说明书

本发明涉及木质素溶解的方法，其中在制备木质素在包含碱和酚的水性介质中的溶液的步骤期间进行木质素的部分羟甲基化。根据本发明的方法制备的木质素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物。

技术领域

本发明涉及木质素溶解的方法，其中在制备木质素在包含碱和酚(phenol，苯酚)的水性介质中的溶液的步骤期间进行木质素的部分羟甲基化。

根据本发明的方法制备的木质素可用于制造基于木质素的酚醛树脂，其特别地可用于例如制造层压物、胶合板、单板层积材(laminated veneer lumber)和定向刨花板。

背景技术

木质素(一种芳族聚合物)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，随着从制浆过程中提取高度纯化的、固体和特别形式的木质素的技术的开发和商业化，作为目前源自于石化工业的主要的芳族化学前体的可能的可再生替代品，其引起了极大的关注。

木质素(一种多芳族网络结构)已被广泛研究作为酚-甲醛胶粘剂生产期间的酚的合适替代品。其在制造结构木材产品(例如胶合板、定向刨花板和纤维板)期间使用。在这样的胶粘剂的合成期间，部分地被木质素替代的酚在碱性或酸性催化剂的存在下与甲醛反应，形成高度交联的芳族树脂，称为热塑性酚醛树脂(novolacs)(当使用酸性催化剂时)或热固性酚醛树脂(resoles)(当使用碱性催化剂时)。目前，由于木质素的较低的反应性，仅有限量的酚可被木质素替代。

木质素在并入到树脂配制物中时可作为粉末使用。木质素也可以在碱溶液中的“液体形式”使用，以避免木质素粉尘。如果粉末木质素的水分含量相对较低(0-5％)，则其可为多尘的并且可引起呼吸道危害。如果固体的水分含量相对较高(8-50％)，则其可发粘或结块并且难以以可靠和定量的方式转移。

制备包含木质素的树脂时的一个问题是通过将木质素充分溶解在合适的液体介质中来确保充分利用木质素的固有反应性。

US4113675涉及一种用作高湿强度胶粘剂的高度可交联的羟甲基化硫酸盐木质素树脂。

Malutan等(2008),BioResources 3(1),13-20涉及木质素的羟基甲基化，并且旨在确定通过使木质素完全羟甲基化来改进木质素的反应性的反应条件。

需要促进制备木质素在水性介质中的溶液的方法，特别是制备树脂的方法。

发明内容

现已出人意料地发现，可在制备木质素在包含酚的水性介质中的溶液的步骤期间通过部分羟甲基化来提高木质素的溶解度。

因此，本发明涉及将木质素溶解在水性介质中的方法，所述方法包括以下步骤：

a)将木质素、碱、酚和甲醛在水性介质中混合；

b)混合直至获得木质素在水性介质中的溶液；

其特征在于甲醛与酚和木质素单体的总量之间的摩尔比为0.4或更小。

优选地，将木质素溶解在水性介质中的方法包括以下步骤：

a)将木质素、碱、酚和甲醛在水性介质中混合；

b)混合直至获得木质素在水性介质中的溶液；

其特征在于甲醛与酚和木质素单体的总量之间的摩尔比为0.2或更小。

更优选地，将木质素溶解在水性介质中的方法包括以下步骤：

a)将木质素、碱、酚和甲醛在水性介质中混合；

b)混合直至获得木质素在水性介质中的溶液；

其特征在于甲醛与酚和木质素单体的总量之间的摩尔比为0.1或更小以及在步骤a)之前木质素已被分离和/或纯化。