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摘要：
为了缓解道路工程对石油沥青的依赖，同时提高木质材料的使用价值，拓宽木材液化技术的应用领域，在木材苯酚液化的基础上，结合道路工程和是由沥青的技术特性，提出了木材苯酚液化产物制备热塑性树脂和黏胶代替石油沥青的构想。利用木材苯酚酸性催化条件下得到的液化产物，通过树脂化处理或制备黏胶，以及直接加入沥青中直接改性沥青的，得到良好的沥青取代物或提高沥青的性能，并且对各过程中的影响因素作了详细的分析，提出了理论可行的技术方案。
【中图分类号】F762.4
【文献标识码】A
【文章编号】2236-1879（2017）07-0173-01
1木材液化产物及液化产物制备沥青改性剂及沥青取代物的构想
1.1 木材苯酚液化及产物特性。
木材材料的苯酚液化方法可以分为分为催化剂液化法和无催化剂液化法两大类，而催化剂液化法又可以分为酸性催化法和碱性催化法。若采用无催化剂液化法进行液化，通常需在耐压反应器中进行，液化温度通常为240～270 ℃，因此也可称为高温高压液化法。夫世进和白石信[1-3]夫将合适比例的苯酚和木粉放入耐压反应管中，在250 ℃左右反应，若反应充分，木材可实现全部液化。无催化液化法，虽然需要的苯酚量较少，方法简便。但要求设备有较高的耐压、耐热能力，同时消耗能源多，成本高，高温产生挥发性物质损耗木材，其损失率可达10%，故没有继续深入研究。
1.2 木材苯酚液化及制备沥青改性剂及沥青取代物的思路。
从木材苯酚液化及产物特性分析可以看出：木材苯酚液化产物可以用于生产沥青取代物。基于这样的构想，首先将废旧木材通过合适的工艺进行液化，得到液化产物，且该产物可以通过后续工艺的处理后，后续产物具备热塑性树脂或黏胶的特性；然后将合适的木材液化产物进行树脂化工艺或黏胶化，最终得到沥青取代物。
通过上述方法制备沥青取代物，首先不需要经过复杂的工艺，降低生产成本，同时解决了大量废旧木材浪费和利用率低的问题，提高了木材的价值和利用率。
2主要工艺路线
2.1 木材苯酚液化产物的制备。
同样采用苯酚液化，不用催化剂条件下得到的产物是有明显差异的，选择合适的催化剂是关键。基于以上结论，选择酸性还是碱性催化剂是第一步。考虑到碱性催化剂的高温液化产物的热流动性和力学性能较差，且酸性催化剂的产物具备热塑性的特点，故可采用酸性催化剂。有研究表明：强酸中硫酸的催化效果最好，盐酸次之[4]；Mun等[5]液化木材时分别选用了环碳酸鹽和苯酚的液化体系，发现用有机磺酸如对甲苯磺酸、甲基磺酸的催化效果比无机酸效果好；
2.2 液化产物的树脂化。
液化产物的树脂化处理是得到理想产物较为关键的一步。研究发现，在树脂化过程中，时间、温度、甲醛用量、氢氧化钠用量对其影响较大。刘春雨[7]在使用废弃白蜡枝娅材作为原材料进行树脂化的研究中发现：温度越高、甲醛用量越多、时间越长，液化产物的树脂粘度越高，随着碱加入量的提高，树脂粘度有一个先增后降的过程；时间对树脂粘度影响最大，其次是树脂化温度，氢氧化钠/木材液化物摩尔比和甲醛/木材液化物摩尔比。
3 总结与展望
利用木材液化制备沥青改性剂及沥青取代物属新兴的研究领域，目前直接相关的研究极少。但是利用木材液化产物制备沥青改性剂及沥青取代物工艺简单，生产成本低，原材料可再生且来源丰富，具有广阔的市场前景。不仅提高了木材的产品价值，高效利用废弃木材，同时处理的木材垃圾，缓解石油沥青的压力。但是由于该项研究还处于起步阶段，尚有大量的研究工作需要进行和进一步探索，如黏胶和热塑性树脂研究成果能否有效的替代石油沥青，以及黏胶和热塑性树脂研究过程中实验方案的进一步改进等等，因此，道路工程科研人员与木材科研人员应该为此加大合作和研究力度，为这创世纪的构想不断努力，争取早日实现木材液化制备沥青改性剂及沥青取代物产业化并推广应用。
参考文献
[1]Pu S， Shiraishi N. Liquefaction of Wood without a CatalystⅠTime course of wood liquefaction with phenols and effects of wood/phenol ratios [J]. Mokuzai Gakkaishi， 1993， 39（4） ： 446 - 452.
[2]Pu S， Shiraishi N. Liquefaction of Wood without a Catalyst ⅡWeight loss by gasification during wood liquefaction and effects of temperature and water [J]. Mokuzai Gakkaishi，1993， 39 （4） ： 453 - 458.
[3]Pu S， Shiraishi N. Liquefaction of Wood without a Catalyst Ⅳ Effect of additives， such as acid， salt， and neutral organic solvent [J]. Mokuzai Gakkaishi， 1994， 40 （ 8） ： 824 -829.
[4]梁英， 粱凌云. 玉米秸秆液化工艺研究[J]. 安徽农业科学，2009， 37（27）：13428-13429.
[5]MUN S P， GILMOUR IA， JORDAN P J. Effect of organic sulfonicacids as catalysts during phenol liquefaction of Pinus radiata bark[ J] . Journal of Industrial and Engineering Chemistry， 2006， 12（ 5 ）： 720- 726.
[6]刘春雨. 白蜡枝桠材混合溶剂液化及其树脂化利用[D]. 北京： 北京林业大学，2010.
为了缓解道路工程对石油沥青的依赖，同时提高木质材料的使用价值，拓宽木材液化技术的应用领域，在木材苯酚液化的基础上，结合道路工程和是由沥青的技术特性，提出了木材苯酚液化产物制备热塑性树脂和黏胶代替石油沥青的构想。利用木材苯酚酸性催化条件下得到的液化产物，通过树脂化处理或制备黏胶，以及直接加入沥青中直接改性沥青的，得到良好的沥青取代物或提高沥青的性能，并且对各过程中的影响因素作了详细的分析，提出了理论可行的技术方案。
【中图分类号】F762.4
【文献标识码】A
【文章编号】2236-1879（2017）07-0173-01
1木材液化产物及液化产物制备沥青改性剂及沥青取代物的构想
1.1 木材苯酚液化及产物特性。
木材材料的苯酚液化方法可以分为分为催化剂液化法和无催化剂液化法两大类，而催化剂液化法又可以分为酸性催化法和碱性催化法。若采用无催化剂液化法进行液化，通常需在耐压反应器中进行，液化温度通常为240～270 ℃，因此也可称为高温高压液化法。夫世进和白石信[1-3]夫将合适比例的苯酚和木粉放入耐压反应管中，在250 ℃左右反应，若反应充分，木材可实现全部液化。无催化液化法，虽然需要的苯酚量较少，方法简便。但要求设备有较高的耐压、耐热能力，同时消耗能源多，成本高，高温产生挥发性物质损耗木材，其损失率可达10%，故没有继续深入研究。
1.2 木材苯酚液化及制备沥青改性剂及沥青取代物的思路。
从木材苯酚液化及产物特性分析可以看出：木材苯酚液化产物可以用于生产沥青取代物。基于这样的构想，首先将废旧木材通过合适的工艺进行液化，得到液化产物，且该产物可以通过后续工艺的处理后，后续产物具备热塑性树脂或黏胶的特性；然后将合适的木材液化产物进行树脂化工艺或黏胶化，最终得到沥青取代物。
通过上述方法制备沥青取代物，首先不需要经过复杂的工艺，降低生产成本，同时解决了大量废旧木材浪费和利用率低的问题，提高了木材的价值和利用率。
2主要工艺路线
2.1 木材苯酚液化产物的制备。
同样采用苯酚液化，不用催化剂条件下得到的产物是有明显差异的，选择合适的催化剂是关键。基于以上结论，选择酸性还是碱性催化剂是第一步。考虑到碱性催化剂的高温液化产物的热流动性和力学性能较差，且酸性催化剂的产物具备热塑性的特点，故可采用酸性催化剂。有研究表明：强酸中硫酸的催化效果最好，盐酸次之[4]；Mun等[5]液化木材时分别选用了环碳酸鹽和苯酚的液化体系，发现用有机磺酸如对甲苯磺酸、甲基磺酸的催化效果比无机酸效果好；
2.2 液化产物的树脂化。
液化产物的树脂化处理是得到理想产物较为关键的一步。研究发现，在树脂化过程中，时间、温度、甲醛用量、氢氧化钠用量对其影响较大。刘春雨[7]在使用废弃白蜡枝娅材作为原材料进行树脂化的研究中发现：温度越高、甲醛用量越多、时间越长，液化产物的树脂粘度越高，随着碱加入量的提高，树脂粘度有一个先增后降的过程；时间对树脂粘度影响最大，其次是树脂化温度，氢氧化钠/木材液化物摩尔比和甲醛/木材液化物摩尔比。
3 总结与展望
利用木材液化制备沥青改性剂及沥青取代物属新兴的研究领域，目前直接相关的研究极少。但是利用木材液化产物制备沥青改性剂及沥青取代物工艺简单，生产成本低，原材料可再生且来源丰富，具有广阔的市场前景。不仅提高了木材的产品价值，高效利用废弃木材，同时处理的木材垃圾，缓解石油沥青的压力。但是由于该项研究还处于起步阶段，尚有大量的研究工作需要进行和进一步探索，如黏胶和热塑性树脂研究成果能否有效的替代石油沥青，以及黏胶和热塑性树脂研究过程中实验方案的进一步改进等等，因此，道路工程科研人员与木材科研人员应该为此加大合作和研究力度，为这创世纪的构想不断努力，争取早日实现木材液化制备沥青改性剂及沥青取代物产业化并推广应用。
参考文献
[1]Pu S， Shiraishi N. Liquefaction of Wood without a CatalystⅠTime course of wood liquefaction with phenols and effects of wood/phenol ratios [J]. Mokuzai Gakkaishi， 1993， 39（4） ： 446 - 452.
[2]Pu S， Shiraishi N. Liquefaction of Wood without a Catalyst ⅡWeight loss by gasification during wood liquefaction and effects of temperature and water [J]. Mokuzai Gakkaishi，1993， 39 （4） ： 453 - 458.
[3]Pu S， Shiraishi N. Liquefaction of Wood without a Catalyst Ⅳ Effect of additives， such as acid， salt， and neutral organic solvent [J]. Mokuzai Gakkaishi， 1994， 40 （ 8） ： 824 -829.
[4]梁英， 粱凌云. 玉米秸秆液化工艺研究[J]. 安徽农业科学，2009， 37（27）：13428-13429.
[5]MUN S P， GILMOUR IA， JORDAN P J. Effect of organic sulfonicacids as catalysts during phenol liquefaction of Pinus radiata bark[ J] . Journal of Industrial and Engineering Chemistry， 2006， 12（ 5 ）： 720- 726.
[6]刘春雨. 白蜡枝桠材混合溶剂液化及其树脂化利用[D]. 北京： 北京林业大学，2010.