杉木苯酚液化物树脂的合成及应用

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为缓解酚醛树脂原料对石油及其衍生物的依赖,降低成本,拓展生物质材料的应用领域,提高其利用价值,本论文以杉木为原料,在苯酚中经酸催化降解得到液态杉木苯酚液化物,较系统地研究了液化物树脂合成工艺对树脂理化和胶合性能的影响;探讨不同热压工艺参数对杉木液化物树脂胶合性能的影响,并通过正交试验及验证试验获得其最佳工艺条件;借助FTIR等手段初步分析了木材液化及树脂化的基团变化和反应历程;参照常规酚醛树脂对树脂的成本进行了评价。主要结论如下:1.随着甲醛/苯酚(F/P)摩尔比的提高,两种料液比(1:2和1:3)条件下液化物树脂中游离苯酚均表现出明显下降的趋势,游离甲醛基本呈线性增长的趋势;提高氢氧化钠/苯酚(NaOH/P)摩尔比使得料液比1:2条件下树脂中游离酚含量逐渐增大,而对料液比1:3条件影响不明显,提高碱加入量能有效降低树脂中游离醛含量;提高树脂化温度能显著降低树脂中游离酚和游离醛的含量。2.随甲醛加入量的增加树脂胶合强度先减小后增大,摩尔比1.8时胶合强度最低;胶合强度随NaOH/P摩尔比的增大而增大,但反应体系pH过高反而会降低胶合强度;随着树脂化温度的升高,料液比1:2在80℃时胶合强度达到最大,而料液比1:3树脂在树脂化温度85℃处胶合强度最低;研究结果表明杉木液化物树脂(LWR)最佳配方为:料液比1:2,F/P摩尔比1.8,NaOH/P摩尔比0.7,树脂化温度80℃。3.杉木液化物树脂较优热压工艺条件为:热压温度125℃,热压压力1.0MPa,热压时间1.0min/mm,固化剂加入量0.1%。4.杉木液化物树脂各项理化性能与常规PF相近,均满足国标GB/T 14732-93要求;压制的五层杨木胶合板胶合强度达到Ⅰ类胶合板要求,甲醛释放量(0.2mg·L-1)远低于胶合板国标GB 9486-2004中的E0级要求。液化反应中苯酚与木材组分发生了明显酚化反应,酸性条件下纤维素的晶格结构遭到破坏,半纤维素被降解,木素液化降解成低分子物质;杉木液化物树脂FTIR谱图具有典型酚醛树脂的特征吸收峰。杉木液化物树脂的原料成本比常规PF低15%左右。
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