一种水溶性树脂及其制造方法技术

一种综合利用造纸黑液的方法，本发明专利技术通过将苯酚、甲醛或苯酚、甲醛、环氧氯丙烷，在稀硫酸（盐酸）催化下生成的中间体与黑液或硫酸盐木质素或碱木质素以及必要时投入的另外的酚、醛、硫酸，反应生成醇溶性树脂，并将醇溶性树脂经过破碎，淘洗后与甲醛、氨水或甲醛、氨水、火碱反应制成具有良好质量及一致性的水溶性树脂。该种树脂可用于人造板，塑料等行业。本发明专利技术可产生很高的经济效益和环境效益。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种以木质素为主要原料的水溶性树脂及其制造方法，适用于对造纸黑液进行综合利用。所谓造纸黑液，一般是指在碱法制浆中所产生的蒸煮废液。由于造纸工业采用的植物原料中其纤维素含量一般不到50%，其它组份是由木质素、半纤维素、醣类及矿物质等构成。也就是说在从植物原料中分离纤维素的蒸煮过程中，占总组成一半左右的原料组份会进入到蒸煮废液中。目前我国大部分的造纸黑液被直接排入江河湖泊，这样既造成了严重的公害，同时蒸煮液中所含的大量木质素、半纤维素和醣类等有用物质也被白白丢弃。显而易见，若能有效地将上述有用物质利用起来，便可在创造财富的同时消除对环境的危害。在黑液所含的固体物中，有机物一般占70%，无机物占30%左右。在有机物中木质素类约占20-40%，糖类挥发性有机酸等约占30%。不难看出，如果能将木质素利用起来，对环境的好处是不言而喻的。要特别指出的是“木质素以及其反应产物是拥有丰富的酚基等侧链结构的，有一定数量的数种对一羟基肉桂醇无规则氧化偶合而产生的统计聚合物”。是一种宝贵的，可用于生产多种树脂的原料。然而非常遗憾的是，尽管人们在利用木质素制造各种树脂方面进行不少研究，但是不论在国内或国外至今仍不能大规模，有效地进行工业化生产，究其原因，很大程度上由于现有技术及产品存在着如下缺点一、用较简单方法生产出的水溶性树脂的质量及一致性差，用复杂方法制造的水溶性树脂成本太高。而导致质量及一致性差的重要原因是由于合成的水溶性树脂难于与体系内其它杂质分离，这不单是指，在利用纯碱木质素或纯硫酸盐木质素在强碱催化下合成的水溶性树脂中存在的碱份等在需要与树脂分离时难以做到，更重要的是在直接用黑液与其它化学物质反应合成的水溶性树脂，与原体系存在的所有矿物质等成份混杂在一起难以分离。例如“广州人民造纸厂等单位利用碱法制浆二次黑液浓缩后代替苯酚与甲醛缩合生产胶合板粘合刘。其过程是先将二次黑液蒸发，浓缩至含固量50%，以苯酚∶甲醛∶烧碱∶浓黑液∶水＝17∶37∶18∶18∶10的配比进行缩合，生产出一种LH-1型黑液树脂胶。采用这项工艺生产的粘合剂比传统的节约一半苯酚，降低成本30%。但用这种粘合剂生产的胶合板的抗拉破坏强度偏低。本方案国内尚无生产性装置，更无运行经验。”(造纸工业污染防治技术对策研究(75-1-11(4-2-1)))二、以乙醇甲醇为溶剂的树脂，社会需求量很小。加之有些要求在强酸条件下进行合成，其反应所产生的合成废液之酸污染的威胁等都极大地制约着此类树脂的生产和应用。三、现有各种技术的综合适应性差。一种技术，一套装置，只产单一产品，使得生产系统难以应付多变的市场，生命力脆弱。本专利技术之目的是提供一种能有效地克服现有技术及产品上述缺点的，以木质素为主要原料的水溶性树脂及其制造方法。本专利技术也可以概括为树脂合成和树脂改性两个阶段。本专利技术的关键是在树脂合成阶段采取了在弱酸条件下对满足一定比例关系的甲醛和苯酚，或甲醛，苯酚和环氧氯丙烷，进行预反应制成中间体后，同合成阶段所需的其余醛或酚投加到黑液或纯硫酸盐木质素与水的混合液，或纯碱木质素与水的混合液中，并在综合考虑树脂的产率，合成废液的去向对合成废液化学性质的要求等的前提下，确立并调整体系的酸度及进行合成过程制成一种既不溶于水，又可被下一步的改性过程顺利地改性为水溶性树脂的醇溶性树脂的措施，在改性阶段采取了将上述过程合成的树脂或用其它方法合成的能够满足要求的醇溶性树脂，进行破碎淘洗，并加入一定量的甲醛，氨水或甲醛氨水和火碱，与其反应。并在操作过程中采取了一系列有效的技术手段，促使改性过程顺利完成。下面对本专利技术做进一步说明。见附图在合成过程中，可采用将甲醛与苯酚按克分子比为1∶0.8-1∶1.2的比例，在稀硫酸(盐酸)催化下，在85℃-95℃下，反应数分钟制成中间体。并将此中间体投入黑液中或纯硫酸盐木质素与水的混合液，或纯碱木质素与水的混合液中。必要时，投加另外的醛或酚，必要时还可投加一定量的硫酸。搅拌，加热在85℃-95℃下，在常压下反应30-90分钟，至体系内固相总量不再变化。最后将固状的树脂与合成废液分离。废液被送去回收其中的有用物质或处理。树脂除了被改性为水溶性树脂外，还可被直接使用。合成过程还可采用在预反应过程中加入与体系中木质素重量之比为1∶2.5-1∶10的环氧氯丙烷，而其它与上述方法完全相同的方法来进行。合成的树脂除了被改性为水溶性树脂外，也可直接使用。合成阶段，醛、酚的投加量可根据对树脂性能的不同要求，在重量比为醛∶木素＝1∶(1-18)，酚∶木素＝1∶(1-4)的范围或更大一些的范围内确定。一般可在酚∶木素＝1∶3，醛∶木素＝1∶9左右进行。合成阶段对酸度的控制，一般可控制在体系接近中性后，再向体系投加相当于体系总重4%左右的浓硫酸，如果基于对合成废液化学性质的要求，也可将酸度控制在较小的状态，甚至呈中性乃至碱性。如果需要也可适当增加酸度。在树脂合成前应将黑液浓缩至Be′＞25(15℃)在改性阶段采用的方法，是将树脂破碎至适当程度后，进行淘洗。然后投加水、甲醛和氨水。在必要时投加火碱，搅拌，必要时加热在60℃-80℃下反应至体系内颗粒完全消失。在改性阶段采取对被改性的树脂适度破碎和淘洗。对破碎和淘洗程度的控制是根据对水溶性树脂的质量及一致性的要求来定的。对于一致性要求高时须充分地破碎和淘洗。反之，可降低对此方面的要求。改性阶段，甲醛、氨水、火碱的投加量可按下法得出1)在制取对质量及一致性要求高，且要求尽可能降低树脂中Na+含量的水溶性树脂时，采用投加过量氨水后，调整甲醛投加量的做法。一般在甲醛的投加量低于木素重量30%时便可在不投加火碱的状况下制取溶解度为35%以下的水溶性树脂或树脂溶液。2)在制取对质量及一致性要求高，但对树脂中Na+的含量要求一般的水溶性树脂时，投加相当于被改性树脂重量4%-6%的火碱，10%左右的甲醛和与甲醛重量之比在1∶0.6-1∶1间的NH3·H2O，一般情况下使可制取理想的水溶性树脂，或树脂溶液。甲醛、氨水和火碱的投加量，还可根据需要在适当的范围内调整。3)在对树脂一致性及Na+含量等要求不太高的水溶性树脂的制取中，往往投加比上述方法投碱量多的火碱。在改性阶段是否需要加水或最少需加多少水，以充分润湿被改性的树脂颗粒表面为准。在改性阶段投加水、甲醛、氨水和火碱时，按照先加水、再加甲醛，其后加氨水，最后加火碱溶液的次序进行。并在加水和甲醛后充分搅拌均匀的前提下，在缓缓投加氨水和缓缓投加火碱溶液的同时强烈搅拌。随后保持适度搅拌至反应结果前。本专利技术对现有技术及产品的进步性主要体现在以下几个方面第一，本专利技术提出并实现了一条制造质量及一致性较好的以木质素为主要原料的水溶性树脂的技术路线。即首先合成不溶于水的醇溶性树脂以达到将体系中特别是以黑液为原料的体系中之木质素、醛、酚、儿茶酚及苯衍生物等可做为树脂原料的组份与原体系中其它组分的初步分离。接着通过有效的淘洗，进一步消除杂质。最后将此树脂经过改性阶段，制成可满足不同要求的，质量及一致性均好的水溶性树脂。整个过程巧妙地利用了木质素及其反应产物的结构和其上面各种类型基团的变化对木质素及其反应产物溶解性能的影响。可以预见此种技术路线对将来的有关研究生产类似产品将生产积极影响。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以木质素为主要原料的水溶性树脂的制造方法，由树指合成和树脂改性两个阶段组成，其特征在于：１）在合成阶段采用的方法是：将甲醛与苯酚按克分子比为１：０．８－１：１．２的比例在稀硫酸（盐酸）催化下，在８５℃－９５℃下，反应数分种制成中间体。并将此中间体投入黑液中或纯硫酸盐木质素与水的混合液或纯碱木质素与水的混合液中，必要时投加另外的醛或酚，必要时还可投加一定量的硫酸，搅拌，加热，在８５℃－９５℃下，在常压下反应３０－９０分钟至体系内固相总量不再变化。２）在改性阶段采用的方法是：将按上述方法合成的树脂冷却并破碎至适当程度后进行淘洗，然后投加水、甲醛、氨水，在必要时投加火碱，搅拌，必要时加热，在６０℃～８０℃下反应至体系内颗粒完全消失。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张利，
申请(专利权)人：张利，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]