麦草碱木素酚化改性及其制备LPF胶粘剂工艺研究

利用碱性条件下酚化改性的麦草碱木素代替部分苯酚制备了高木质素/苯酚比例和胶粘强度高的木质素酚醛树脂(LPF)胶粘剂.利用傅立叶红外光谱(FT-IR)和凝胶色谱(GPC)研究了麦草碱木素在碱性条件下酚化改性前后的结构变化.FT-IR分析表明,麦草碱木素发生了酚化反应,伴随着酯基的断裂和甲氧基的脱落;GPC结果显示,木质素平均分子量降低,分子量分布范围变宽.接着,研究了木质素/苯酚比例、氢氧化钠浓度、甲醛/木质素比例、酚化温度、酚化时间、缩聚温度、缩聚时间等反应工艺参数对LPF胶粘剂性能的影响,优化了麦草碱木素酚化改性制备LPF胶粘剂的反应工艺参数.最后,比较了反应工艺参数优化的LPF胶粘剂与传统PF胶粘剂的各项性能,结果显示,麦草碱木素酚化改性后代替70 % 的苯酚制备得到的LPF胶粘剂的胶粘强度与传统PF胶粘剂相近.     

三步共聚法制备木质素基酚醛树脂胶粘剂

利用木质素部分替代苯酚,三步共聚制备了木质素基酚醛树脂胶粘剂(LPF),研究了碱浓度、醛酚比、木质素添加量对LPF的粘度、固含量、游离甲醛含量、游离苯酚含量和胶合强度的影响,并采用FT-IR、13C-NMR和TG对LPF官能团结构和热固化特性进行了表征。结果表明:采用三步共聚法分步加入甲醛溶液,更有利于羟甲基化反应和后续的缩聚反应,并且可操作性好。胶粘剂的最优制备工艺为:碱的质量分数15%(以木质素和苯酚总质量为基准);醛、酚物质的量比2.0∶1;木质素添加量为苯酚物质的量分数30%。制得的LPF胶粘剂的粘度为183.2 mPa·s,固体质量分数45.05%,游离甲酵质量分数0.22%,胶合强度0.85 MPa,均达到GB/T 14732—2006要求。木质素的添加还改善了酚醛树脂的热固化特性。     

木质素在脲醛树脂胶粘剂中的应用

为解决脲醛树脂(UF)胶粘剂中游离甲醛含量偏高等问题,首先确定了n[甲醛(F)]∶n[尿素(U)]的合适比例,然后以羟甲基化木质素作为UF的改性剂,制备木质素改性UF胶粘剂。研究了木质素的种类及用量对UF各项性能的影响。结果表明:UF中游离甲醛含量随n(F)∶n(U)比例增加而增大;在UF改性过程中,硝酸木质素对游离甲醛的捕捉能力优于硫酸木质素,当w(硝酸木质素)=30%(相对于尿素总质量而言)时,游离甲醛含量(0.126%)相对最低;木质素加入的同时还有助于提高改性UF胶粘剂的胶接强度和耐水性。     

中温固化高邻位酚醛树脂胶粘剂制备与性能研究

以Ba(OH)2/NaOH为复合催化剂,采用两步加入甲醛法合成了高邻位PF(酚醛树脂)胶粘剂;然后以间苯二酚为改性剂,比较了不同n(甲醛)∶n(苯酚)配比、催化剂用量和反应时间等对PF胶粘剂性能的影响。结果表明:当反应时间为2.0 h、n(甲醛)∶n(苯酚)=1.7∶1.0,w(NaOH)=2.0%、w(Ba(OH)2)=3.0%和w(间苯二酚)=10.0%(均相对于苯酚质量而言)时,所得产物的性能相对较优;催化剂Ba(OH)2的引入,能有效提高邻位羟甲基含量、降低固化温度和加快固化速率;间苯二酚的引入,可有效加快PF胶粘剂的固化反应。     

木质素基酚醛树脂泡沫塑料的结构与性能研究

研究了木质素基可发性酚醛树脂(LPF)及LPF泡沫塑料的结构与性能。结果表明,采用酚化木质素制备的LPF具有比酚醛树脂(PF)更低的游离甲醛(质量分数为0.35%)和更低的游离苯酚(质量分数为0.59%);傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析证明了木质素的酚化及参与树脂固化反应;体视显微镜观测结果表明,LPF泡沫塑料具有比PF泡沫塑料更高的闭孔结构;热重分析及氧指数分析结果表明,LPF泡沫塑料具有更好的热稳定性和阻燃性能;压缩强度、导热系数和吸水率测定结果表明,LPF泡沫塑料具有更好的力学性能、保温性能和防水性能。相比于传统的PF泡沫塑料,采用热化学酚化技术制备的LPF泡沫塑料,具有更加优良的力学、保温、防火、防水性能,且更加安全、环保、经济。     

木质素改性脲醛树脂胶粘剂合成工艺及性能研究

以木质素作为改性剂,采用正交试验法探讨了n(甲醛)∶n(尿素)、木质素加入量和木质素加入时间对UF(脲醛树脂)胶粘剂的游离甲醛含量和胶接强度的影响,并优选出制备改性UF胶粘剂的最佳工艺条件。结果表明:当n(F)∶n(U)=1.6∶1、w(木质素)=40%(相对于尿素质量而言)和前期加入木质素时,UF胶粘剂的游离甲醛含量(0.052 8%)满足室内装饰装修材料用胶粘剂中有害物质限量要求(GB 18583—2001)、胶接强度为6.65 MPa且耐水性明显提高。     

木质素改性酚醛树脂微球的制备与工艺研究

利用木质素部分替代苯酚与甲醛反应制备木质素改性酚醛树脂微球,研究木质素的替代量、酚醛物质的量之比、分散剂用量和催化剂用量对产物的影响.结果表明:木质素的加入显著降低了改性酚醛树脂(LPR)微球的粒径,当木质素替代量为40％(质量分数)时,苯酚和甲醛物质的量之比为1:1.3、分散剂的用量为2.5％(质量分数)、催化剂用量...     

低游离醛高羟甲基含量酚醛树脂的合成

通过实验,以CaO作催化剂合成了低游离醛高羟甲基含量酚醛树脂。采用正交试验方法研究了催化剂用量、反应温度、反应时间对酚醛树脂的游离醛含量、羟甲基含量2个指标的影响。当n(苯酚)∶n(甲醛)=1∶1 2～1 3时,最优工艺条件为:n(催化剂)∶n(苯酚)物质的量比0 02、反应温度70℃、反应时间3h。     

热塑性酚醛树脂环保合成工艺的研究

常规热塑性酚醛树脂生产的产率较低,且产生大量高浓度含酚废水,污染环境。采用一种新型催化剂,用正交实验方法研究了催化剂用量、甲醛与苯酚配比、反应温度和反应时间等对废液中游离酚含量的影响,优化了配方,显著降低了合成废液中游离酚含量。最佳工艺为:反应温度85℃,催化剂用量2.0%,n(甲醛)∶n(苯酚)=1.15∶1,反应时间4 h,得到产率为110.3%的热塑性酚醛树脂,废液中游离酚为58 mg/L。     

耐高温硼改性酚醛树脂的合成及应用

以碳酸钠为催化剂,首先利用苯酚和甲醛水溶液合成水杨醇,水杨醇进一步与硼酸反应生成硼改性PF(酚醛树脂);然后以残炭率为考核指标,采用单因素试验法探讨了催化剂类型、醛酚比、硼酚比和合成水杨醇的反应时间等对硼改性PF性能的影响,并优选出制备硼改性PF的最佳工艺条件。研究结果表明:当合成水杨醇的反应时间为2.0 h、n(苯酚)∶n(甲醛)∶n(硼酸)=1∶(1.7~2.0)∶0.3和以碳酸钠作为催化剂时,硼改性PF的800℃残炭率(65.88%)相对最高,由其制成的异型Si3N4结合SiC材料和捣打料均具有良好的应用性能。     

低共熔离子液活化木质素改性PF的制备及胶接性能研究

以尿素(U)和氯化胆碱合成的低共熔离子液作为木质素的活化处理剂,将得到的活化木质素部分替代苯酚制备木质素改性PF(酚醛树脂);然后以此作为3层胶合板的胶粘剂,探讨了活化木质素对苯酚的替代率与胶合板胶接强度的关系。研究结果表明:随着木质素对苯酚替代率的增加,改性PF中的羟基、甲基和亚甲基含量均有所上升;当离子液活化木质素对苯酚的替代率为0~30%(相对于苯酚质量而言)时,制备的木质素改性PF胶粘剂能够达到GB/T 9846—2015标准中Ⅰ类胶合板的指标要求,故离子液活化木质素对苯酚的最大替代率为30%。     

木素基酚醛树脂胶粘剂的应用性能研究

采用热化学酚化技术活化木素得到木素酚化产物,以酚化产物代替苯酚制备低成本的木素酚化液基酚醛树脂(LPF)胶粘剂。采用红外光谱(FT-IR)对LPF和传统PF的结构进行了表征,通过对比试验分析了LPF的应用性能,并对LPF胶粘剂应用性能产生的机理作了一定的探讨。结果表明:酚化后的木素参与了LPF胶粘剂的合成,并具有新的不同取代基的苯环结构;LPF胶粘剂与传统酚醛树脂(PF)胶粘剂具有相似的应用性能,前者比后者具有更低的游离酚(醛)含量(游离酚<0.12%,游离醛<0.08%)、更快的干燥速率和更低的施胶量(固含量29%时施胶量为297g/m2);另外,LPF胶粘剂具有优异的胶合性能(达到了Ⅰ类胶合板的标准要求)和储存稳定性,完全满足高性能环保型胶粘剂的使用要求。     

木质素用于制备人造板胶粘剂的研究

分别采用硫酸、硝酸和盐酸从造纸黑液中提取木质素为原料,替代部分苯酚,制备木质素酚醛树脂,并测定其固含量、动力黏度(40℃)、游离甲醛含量和胶合强度等性能;考查了木质素掺入量、催化剂加入量和酚醛物质的量比对木质素酚醛树脂性能的影响.结果表明,当上述3种木质素掺入量为20%时,获得的胶粘剂性能均较好;以掺入20%硝酸木质素为例,当催化剂加入量为0.6%、酚与醛物质的量比为1:1.5时,得到性能较好的胶粘剂.用木质素替代部分苯酚,不仅可以降低生产成本,而且更环保.     

基于橡塑发泡材料生产过程中挥发气体冷凝料调制酚醛胶粘剂的研究

以橡塑发泡材料生产过程中挥发气体冷凝料作为(PF)酚醛树脂胶粘剂的改性剂,合成了LPF(改性酚醛树脂胶粘剂),并对LPF与PUF(尿素改性的酚醛树脂胶粘剂)的pH、固含量、凝胶时间、力学、热稳定性进行分析对比。研究结果发现:当n(酰胺)=0.7(相对于橡塑冷凝料总物质的量而言),LPF比PUF力学性能更优异,剪切强度达到30.85 MPa;LPF比PUF的开始分解温度高20℃。试验结果表明橡塑冷凝料在制备水溶性PF中可以替代尿素,实现工业废料的再利用。     

H-MMT投料时刻、投料比对PF树脂胶粘剂性能的影响

对MMT(蒙脱土)进行酸化处理制备H-MMT,再将H-MMT以原位聚合的方式分阶段、分份量投入PF(酚醛)树脂合成体系,制备了H-MMT改性PF树脂胶粘剂,考察H-MMT投料时刻、投料比对胶粘剂性能的影响。研究结果表明:胶粘剂的游离甲醛含量、游离酚含量、固化时间随H-MMT投料比的增加呈先降后升的趋势,投料时刻对胶粘剂性能影响较大;第二阶段、1%投料比改性的PF树脂胶粘剂游离甲醛、游离酚含量分别为0.102%和1.24%,固化时间为423 s,综合性能良好;改性胶粘剂中蒙脱土片层可能以剥离或剥离与插层共存的状态分散在树脂体系中;H-MMT改性的PF树脂胶粘剂为高邻位结构树脂,树脂中含有大量的亚甲基和亚甲基醚键基团。     

环保酚醛树脂改性大豆蛋白胶粘剂的研究

以普通酚醛树脂(PF)和戊二醛改性的酚醛树脂(PFG)作为大豆蛋白胶粘剂的改性剂。研究结果表明:PF和PFG都能显著提高大豆蛋白胶粘剂的胶合强度和耐水性能,后者具有较低的游离甲醛和游离苯酚,是一种相对环保的酚醛树脂,更适宜做大豆蛋白胶粘剂的改性剂。2者具有类似的主体结构,后者由于具有较高韧性使其改性的大豆蛋白胶粘剂具有较高的机械强度和耐水性,但改性后大豆蛋白胶粘剂的固化温度高于PF改性后的大豆蛋白胶粘剂的固化温度。模型化合物反应表明酚醛树脂改性大豆蛋白胶粘剂时,发生共缩聚反应的位点更可能发生在蛋白质的支链型氨基上。     

尿素对木质素酚醛树脂胶粘剂性能的影响

考察了尿素对木质素酚醛树脂(LPF)胶粘剂性能的影响,结果表明,在LPF胶粘剂中加入质量分数2%~3%(以总溶液质量为基准,下同)尿素后,胶粘性能明显提高,胶粘强度由2.02 MPa提高到2.21 MPa,游离甲醛质量分数由0.16%降至0.05%,黏度由858 mPa.s降低至306 mPa.s。红外光谱分析表明,尿素与LPF胶粘剂中的游离甲醛反应生成了脲醛树脂,在固化过程中脲醛树脂的羟基与LPF胶粘剂的羟基发生缩合反应,提高了LPF胶粘剂的胶粘强度。     

硼酸钠/钾一步法催化合成硼酚醛树脂的研究

在水溶液中以硼酸钠或硼酸钾为催化剂,采用一步法合成了硼酚醛树脂(BPF),并探讨了n[苯酚(P)]∶n[甲醛(F)]比例、反应时间、催化剂类型及掺量对产物各项性能的影响。研究结果表明:在水溶液中,硼酸钠或硼酸钾对P/F的缩合反应具有催化作用,而且硼氧键参与了反应,并存在于PF(酚醛树脂)的分子链中;n(P)∶n(F)比例对反应产物的残炭率影响不大,选择n(P)∶n(F)=1∶1.3时较适宜;随着催化剂掺量的增加,游离酚含量下降,产物黏度和固含量增大,有利于提高反应速率;延长反应时间有利于降低游离酚含量,达到一定时间后游离酚含量趋于稳定;硼酸钾对P/F的缩合反应具有同样的催化作用和改性作用,并且改性效果与硼酸钠基本相当。     

尿素和MgO改性木质素基酚醛树脂研究

以尿素和纳米氧化镁(MgO)为改性剂,利用木质素部分替代苯酚,三步共聚制备了木质素基酚醛树脂胶粘剂,系统考察了尿素添加量、MgO添加量、木质素添加量等过程参数对木质素基酚醛树脂胶粘剂的密度、黏度、固含量和游离甲醛含量的影响,并采用FTIR和DSC对木质素基酚醛树脂胶粘剂官能团结构和热固化特性进行表征。结果表明,在尿素和MgO协同催化作用下,木质素添加量可以提高到45%,并且热固化性能显著提高。     

复合催化间苯二酚/膨润土改性酚醛树脂胶粘剂研究

以苯酚和甲醛为原料,选取氢氧化钡[Ba(OH)2]/氢氧化钠(NaOH)为复合催化剂,采用两步加入甲醛法合成了中温固化酚醛树脂(PF)胶粘剂;然后以间苯二酚、膨润土为改性剂,探讨了改性剂含量、反应时间等对改性PF胶粘剂性能的影响,并通过对改性PF胶粘剂的黏度、密度、固含量以及胶接强度等测试,比较了改性PF胶粘剂合成条件的影响。研究结果表明:间苯二酚作为改性剂可明显提高胶粘剂的耐水性能;合成的改性PF胶粘剂的储存期超过60 d,但延长反应时间会使PF胶粘剂的储存期缩短;膨润土对PF胶粘剂性能的影响较复杂;间苯二酚与膨润土同时加入时,前者对PF胶粘剂的性能改进起决定作用。