酶解木質(zhì)素的糠醇精制處理及制備酚醛樹脂的研究.pdf

1、酶解木質(zhì)素來源利用植物原料生產(chǎn)燃料乙醇剩余的殘?jiān)胸S富的苯環(huán)、酚羥基和醚鍵等官能團(tuán)，具有較高的反應(yīng)活性，可用于制備多種木質(zhì)素基生物質(zhì)材料。酚醛樹脂是工業(yè)生產(chǎn)室外級膠合板和刨花板常用的木材膠粘劑，它擁有粘接強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好和耐水性好的特點(diǎn)，但同時(shí)存在價(jià)格昂貴、原材料來源不可再生的缺點(diǎn)。利用酶解木質(zhì)素部分替代苯酚制備酚醛樹脂，不僅可以降低成本，減少對不可再生的石化資源的依賴，又可以有效利用工業(yè)廢棄物，促進(jìn)燃料乙醇行業(yè)的發(fā)展。
　

2、　本文以糠醇為溶劑，對酶解木質(zhì)素原料精制處理后，部分替代苯酚，在堿性條件酚化改性后合成了木質(zhì)素基酚醛樹脂膠粘劑。采用單因素實(shí)驗(yàn)法，在糠醇精制工藝中考察了時(shí)間、溫度和液比（溶劑與原料的質(zhì)量比）對木質(zhì)素得率的影響，在酚化改性研究中考察了時(shí)間、溫度和氫氧化鈉用量（酚類物質(zhì)與NaOH的摩爾比）對木質(zhì)素酚化的影響，并探究了木質(zhì)素替代率對酚醛樹脂膠粘劑各性能的影響。
　　酶解木質(zhì)素原料在糠醇溶劑的精制工藝中，溫度的升高和液比的增加均能提高木質(zhì)

3、素得率，時(shí)間對木質(zhì)素得率基本無影響，綜合考慮經(jīng)濟(jì)因素和精制效果，酶解木質(zhì)素在糠醇溶劑中的精制工藝條件選擇為:時(shí)間15min，溫度140℃，溶劑用量與原料質(zhì)量比5∶1。FTIR、XRD和XPS分析表明糠醇溶劑對木質(zhì)素的溶解具有很好的選擇性，原料中的糖類物質(zhì)和灰分在精制過程中能夠以殘?jiān)男问匠?，產(chǎn)物的木質(zhì)素含量高達(dá)92％-96％，可基本看作是純木質(zhì)素產(chǎn)品。
　　與堿溶酸沉法、二氧六環(huán)提取和乙醇提取方法相比，糠醇精制處理的木質(zhì)素得率更

4、高一些。元素分析表明糠醇-木質(zhì)素與堿溶酸沉-木質(zhì)素的C、H、O、N元素含量最相近，說明經(jīng)糠醇精制處理得到的木質(zhì)素產(chǎn)物的有機(jī)成分與純木質(zhì)素基本相同。通過FTIR、GPC及1H-NMR對木質(zhì)素產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)分析表明，糠醇-木質(zhì)素有著更高含量的愈創(chuàng)木基單元，因此其反應(yīng)活性比堿溶酸沉-木質(zhì)素和二氧六環(huán)-木質(zhì)素都要高，有利于酶解木質(zhì)素在酚醛樹脂中的應(yīng)用。
　　木質(zhì)素在堿性條件中酚化改性的優(yōu)化工藝參數(shù)確定為:酚化時(shí)間1h，酚化溫度90℃，氫氧化鈉

5、用量1∶0.6（酚類物質(zhì)與NaOH的摩爾比）。酚化改性使木質(zhì)素的酯鍵發(fā)生了斷裂，并伴隨著甲氧基的脫落或β-O-4結(jié)構(gòu)的斷裂，提高了木質(zhì)素的化學(xué)反應(yīng)活性，有利于木質(zhì)素與甲醛的聚合反應(yīng)。
　　當(dāng)木質(zhì)素替代苯酚的量在10％-50％范圍內(nèi)時(shí)，木質(zhì)素改性酚醛樹脂(LPF)的粘接強(qiáng)度是優(yōu)于純酚醛樹脂的，當(dāng)木質(zhì)素替代率達(dá)到60％時(shí)，LPF膠的膠合強(qiáng)度低于純酚醛樹脂，但仍符合國家標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ類膠合板的要求。同時(shí)，木質(zhì)素的引入可大幅度的降低酚醛樹脂的游離