G-E-04_木质素-酚醛树脂复合胶粘剂性能研究
木质素-酚醛树脂复合胶粘剂性能研究
穆有炳1王春鹏1赵临五1储富祥1
（中国林业科学研究院林产化学工业研究所;生物质化学利用国家工程实验室；
国家林业局林产化学工程重点开放性实验室,江苏南京210042）摘要：以工业碱木质素（KL）为原料，采用羟甲基化反应提高木质素反应活性，利用共混工艺制备了木质素-酚醛树脂复合胶粘剂，并测定了复合胶黏剂的凝胶时间和对木材单板的湿润性及胶合强度，结果表明：研制的木质素酚醛树脂，对木材是湿润性较好，用KL替代30～50％的苯酚时，其胶合强度达到国家Ⅰ类胶合板的要求，加入30%的木质素后，加速了共混胶的凝胶。
关键词：碱木质素酚醛树脂改性
进年来，虽然利用碱木质素替代苯酚制备木质素基酚醛树脂胶粘剂屡见报道，但大多是先将碱木质素提取纯化后再制备木质素基酚醛树脂胶粘剂，制胶工艺复杂，原料经纯化后剩余物不能有效利用，造成二次污染[1]。本文直接碱木质素为原料，不经提取纯化处理，采用羟甲基化反应将碱木质素活化制得羟甲基化木质素树脂（KLF），与酚醛树脂共混制得木质素－酚醛树酯胶粘剂，对产物的结构和性能进行了分析。
试验部分
1主要原材料
碱木质素：山东某造纸厂硫酸盐法纸浆废料。
2木质素-酚醛树脂复合胶粘剂的制备[2]
将羟甲基化后的碱木质素与酚醛树脂按一定比例混合，搅拌均匀即得木质素酚醛复合胶粘剂，制备方法见参考文献，
其指标如下：
pH值：11.5；固体含量：47.8％；粘度：600~800MPa.s；游离甲醛：<0.25％；游离酚：<0.15％。
3 胶合板制备
单板：杨木单板400mm×400mm×1.7mm，含水率8～12%。
施胶量：KLF与酚醛树脂按不同比例混合，并加入10～20％的面粉（以酚醛树脂计），搅匀后按280～320g/m2(双面)施胶，人工辊涂。
压板工艺：涂胶后闭合陈放2～4h后热压。热压条件：温度：140±5℃；压力：
1.0MPa；热压时间：1min/mm板厚。
基金项目：国家林业局推广项目（2008-13），948重大项目（2006-4-C03），国家863计划（2007AA100704）
作者简介：穆有炳(1985-)，男，湖北恩施人，硕士研究生，主要从事胶粘剂及生物质材料研究工作
*通讯作者：储富祥(1963-)，男，江苏人，博士，研究员，主要从事胶粘剂及生物质材料研究工作
据Young－Dupre公式, 即Wa= -γ
(1+ cosθ) 可得, 粘附功Wa<0,说明共混胶
v- l
能湿润杨木单板。
2 胶合强度测试
将KLF与PF按不同比例共混后压板测试其胶合强度，见图2：
图2中，随着木质素含量和共混比例（KL/PF）的增加，胶合强度呈降低的趋势。不同KL/PF共混比，相同木质素羟甲基化时木质素与甲醛比例，其胶合强度随着共混比的增加，下降趋势较大；不同木质素羟甲基化时质素与甲醛比例，相同KL/PF共混比，其胶合强度随着木质素用量的增加，下降趋势较缓。当KL/PF 共混比为2：3、1：1时，即用羟甲基木质素取代40％～50％酚醛树脂时，其胶合强度基本都大于0.9MPa，而且当木质素与甲醛的比例高达30：1时，其胶合强度仍能达到国家Ⅰ类板的标准；取代60％的酚醛树脂，胶合强度都不合格。为保证胶合强度最好且能最大限度的代替酚醛树脂，羟甲基化反应时木素与甲醛的比例需小于10：1，但木素量越小，游离甲醛越高。这方面在笔者早期工作中已有深入研究，见参考文献有详细报道。
3 凝胶时间测试
图3中，曲线的两端分别为PF和KLF的凝胶时间，PF为335s，而KLF的凝胶时间较长，几乎是PF的1.5倍。复配后，HKLF取代量由30％增加到60％时，凝胶时间逐渐增加，同样比例复配后的共混胶，随着HKLF中甲醛含量的增多，所需凝胶时间逐渐减少，这是由于木质素羟甲基化时所用甲醛越多，羟甲基含量越高的缘故。KLF取代30％的酚醛树脂时，当KLF中KL:F为1：1～10：1时，复配后的凝胶时间比PF略短，因为此时树脂中只含有30％的HKLF，PF 占主要地位，随着KLF中羟甲基的引入，加速了共混胶的凝胶，而KL:F为30：1时，羟甲基含量很少，达不到加速凝胶的程度。
结论
研制的木质素酚醛树脂，对木材是湿润性较好，用KL 替代30～50％的苯酚时，其胶合强度达到国家Ⅰ类胶合板的要求，加入30%的木质素后，加速了共混胶的凝胶。
参考文献：
[1] 孙其宁,秦特夫,李改云.木质素活化及在木材胶粘剂中的应用进展[J].高分子通报,2008(9):55-60.
[2] 穆有炳,王春鹏,赵临五等.E 0级碱木质素-酚醛复合胶粘剂的研究[J].现代化工,2008,28(S2):221-224.
[3] Nour-eddine E1Mansouri.Structural characterization of technical lignins for t he production of adhesives :Application to lignosulfonate,kraft ,soda-anthraquino ne,organosolv and ethanol process lignins[J].Industrial Crops and Products.2006,24:8-16.
Study on Composite Adhesive of Lignin /Phenol-formaldehyde Resin
MU You-bing,W ANG Chun-peng,ZHAO Lin-wu,CHU Fu-xiang 1
(Institute of Chemical Industry of Forest Products, CAF ;National Engineering Lab.for Biomass Chemical Utilization;Key and Open Lab.on Forest Chemical Engineering,SFA, Nanjing 210042 ,China )
Abstract: The lignin-phenol-formaldehyde resin adhesive was prepared by blending modified technical lignin and phenol-formaldehyde resin. The lignins were modified by hydroxymethylation to increase their reactivity. When 30~50% of phenol-formaldehyde resin(PF)was replaced by hydroxymethylated lignins, the bonding strength could meet the standard of type I plywood.
Key words:
lignin phenol-formaldehyde resin modified