一種改性糠醇樹脂的方法技術

本發明專利技術是通過糠醇與甲醛和羥甲基化的三聚氰胺發生縮合反應，得到的一種三聚氰胺改性糠醇樹脂的配方和方法。通過探索到的三聚氰胺甲醛樹脂反應的最佳工藝條件，對三聚氰胺、甲醛、和糠醇的共聚反應的原料摩爾比進行實驗探究，即在堿性條件下，PH為8.5?10.5，將三聚氰胺、甲醛和糠醇按一定的物質的量配比于油浴鍋內加熱反應一段時間，使它們分子之間發生聚合反應，然后通過木質素磺酸類催化劑在近中性條件下催化樹脂固化。得到了固化時間適宜并且常溫存儲時間長的樹脂溶液配方，解決了糠醇樹脂固化時間太長和酸性條件下催化固化的問題。這種糠醇樹脂配方，操作簡單方便，原料來源廣泛，得到的樹脂還可以自由著色，可以在工業上進行推廣。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術提出了一種新配方，通過三聚氰胺、甲醛與糠醇共聚的新方法來改性糠醇樹脂，改善糠醇樹脂需要在酸性條件下固化的特點，使其在近中性條件下固化，用于木材改性時對材料具有保護作用，同時亦降低了糠醇樹脂應用的成本，屬于特殊化學品加工領域。
技術介紹
糠醇是一種無色或者淡黃色的液體，有淡淡的芳香氣味，暴露在空氣和陽光下顏色會加深。糠醇通常是通過可再生資源生產得到，農作物廢料(如甘蔗汁、向日葵稈、玉米、米糠、棉花殼)中的戊糖裂解脫水制得糠醛，再通過一個簡單的糠醛還原作業(在工業生產中即糠醛加氫)加工制得。糠醇樹脂是呋喃樹脂的一種，是一種熱固性聚合物，它是糠醇在酸性催化劑作用下縮聚形成的一種棕紅色的粘稠的液體，其聚合反應為放熱反應本身縮聚進程會很緩慢，固化后的糠醇樹脂為不溶的固體聚合物，具有耐酸、耐堿、耐高溫、防水、防腐等性能。糠醇被應用于涂料、粘合劑、防腐蝕膠泥及其他防腐蝕材料，也可用作染料、清漆、樹脂的優良溶劑。糠醇是一種重要的化工輕工原料，常作為呋喃樹脂的原料，可合成多種性能的糠醛樹脂、膠黏劑和增塑劑等，還可以作為火箭的燃料。20世紀50年代，有人提出將糠醇用于木材改性，從而開辟了糠醇應用的新市場。但是糠醇的固化時間長、生產成本比較高，使它的應用受到了很大的限制。三聚氰胺甲醛樹脂又稱密胺樹脂，它是三聚氰胺與甲醛縮聚后生成的線型或者支鏈型的大分子化合物，是一種常見的化工原料。三聚氰胺甲醛樹脂是一種用途廣泛的熱固性樹脂，固化后無色透明，耐光耐高溫，甚至可在150℃使用，具有自熄性、抗電弧性和良好的力學性能，樹脂可自由著色，應用范圍廣。甲醛與三聚氰胺的反應容易進行，中性、酸性或弱堿性介質，或者一定的溫度條件下都可以很容易反應完全，生成三聚氰胺甲醛樹脂。目前，工廠里的生產工藝，一般情況下可分為一步法和兩步法。一步法是指羥甲基化反應和醚化反應都是在酸性介質中進行的，它的生產周期短，操作簡單，容易控制，便于生產，但是產品質量達不到要求。因此，現在的廠家一般采用兩步法的生產工藝。此項工藝的反應過程是分階段進行的，第一階段是三聚氰胺與甲醛在中性或弱堿性介質中進行加成反應，產生不同羥甲基化三聚氰胺的混合體，其中比較穩定的是三羥甲基三聚氰胺；第二階段是樹脂化階段，在酸性介質中發生的多羥甲基化三聚氰胺分子間或者分子內的縮聚反應，形成次甲基鍵或醚鍵連接的線型或者支鏈型大分子。但是三聚氰胺甲醛樹脂溶液不穩定，存儲期短，在數天內即形成凝膠，為延長貯存期，通常以噴霧干燥法制成粉末固態樹脂并隔絕空氣貯存，在使用時再稀釋成水溶液備用。三聚氰胺甲醛樹脂是常見的一種木材改性劑，糠醇樹脂也被應用于木材改性，它們兩者結合的新方法會否有更好的效果？甲醛和三聚氰胺在弱堿性條件下會發生羥甲基化反應，而糠醇與甲醛和羥甲基化的三聚氰胺甲醛在一定條件下可以發生縮合反應。本專利技術對三聚氰胺、甲醛和糠醇的共聚反應的原料摩爾比進行實驗探究，且對共聚后的產物進行常溫存儲和烘箱固化的觀察，發現反應后的聚合物常溫存儲期長，固化時間較短，可在近中性條件下進行固化，且改性后三聚氰胺-甲醛-糠醇樹脂可自由著色。
技術實現思路
糠醇樹脂的固化時間比較長，不能滿足現代工藝的要求。一種用三聚氰胺、甲醛、糠醇共聚改性糠醇樹脂的方法。1.本專利技術包含一種用三聚氰胺、甲醛和糠醇發生羥甲基化、共聚反應改性糠醇的方法，其特征在于包括下述步驟：步驟(1)：采用三聚氰胺、甲醛和糠醇為原料；步驟(2)：稱取三聚氰胺、甲醛和糠醇放入反應器中混合，三聚氰胺與甲醛和糠醇的物質的量的比為1∶1∶0.5-1∶5∶5；步驟(3)：然后用NaOH溶液(5-10％w/v)調節步驟(2)得到的溶液，使pH在8.5-10.5；步驟(4)：在攪拌作用下，加熱反應器到85-110℃，在此溫度下反應10-30min后取出，得到活化的三元共聚原液。步驟(5)：將步驟(4)制得的三元共聚原液用檸檬酸或者木質素磺酸類等催化劑調節其pH到6-7.5范圍內；步驟(6)：將上述步驟(5)的混合溶液在85-120℃條件下固化得到三聚氰胺-甲醛-糠醇共聚樹脂。2.本專利技術還包含用改性糠醇處理木材等原料的方法，其特征在于包括下述步驟：步驟(7)：將木材原料或者其他材料采用上述步驟(5)的混合溶液加壓浸漬；步驟(8)：將步驟(7)所述木材原料在85-120℃條件下固化得到三聚氰胺-甲醛-糠醇共聚樹脂改性的木材。改性糠醇共聚的樹脂固化時間較短且可在近中性情況下固化，可自由著色。具體實施方式分別稱取三聚氰胺、甲醛、糠醇于燒杯中，將甲醛與糠醇混合攪拌均勻后，用NaOH調節溶液pH，測量并記錄溶液的pH值后，轉移到三口燒瓶內，在機械攪拌的作用下在油浴鍋內加熱，達到85-110℃后，反應一段時間將之取出。再用木質素磺酸類等催化劑調節溶液的pH值，取部分溶液于燒杯中用錫箔紙封口放入烘箱內加熱，觀察并記錄其完全固化的時間。下面結合實施實例對本專利技術作進一步詳細的描述，但本專利技術的實施方式不限于此。實例1稱取63g三聚氰胺，74.2g37％甲醛和25g糠醇(三聚氰胺、甲醛和糠醇的物質的量的比為1∶1.83∶0.5)于燒杯中并充分混合均勻，再用NaOH調節混合液pH值為10.5后轉移到三口燒瓶內，在機械攪拌的作用下，放置在98℃油浴鍋內加熱，當燒瓶內溫度達到98℃后，再反應15min取出。取出的溶液用檸檬酸調節pH值于6.5，觀察并記錄其完全固化的時間為12h。實例2稱取63g三聚氰胺，81g37％甲醛和50g糠醇(三聚氰胺、甲醛和糠醇的物質的量的比為1∶2∶1)于燒杯中并充分混合均勻，再用NaOH調節混合液pH值為9.58，一起轉移到三口燒瓶內，在機械攪拌的作用下，放置在108℃油浴鍋內加熱，當燒瓶內溫度達到108℃后，再反應15min取出。取出的溶液用檸檬酸調節pH值于6.5，觀察并記錄其完全固化的時間為1h。實例3稱取31.5g三聚氰胺，60.75g37％甲醛和50g糠醇(三聚氰胺、甲醛和糠醇的物質的量的比為1∶3∶2)于燒杯中并充分混合均勻，再用NaOH調節混合液pH值為9.65后轉移到三口燒瓶內，在機械攪拌的作用下，放置在85℃油浴鍋內加熱，當燒瓶內溫度達到98℃后，再反應15min取出。取出的溶液用檸檬酸調節pH值于6.55，觀察并記錄其完全固化的時間為7h。實例4稱取31.5g三聚氰胺，81g37％甲醛和75g糠醇(三聚氰胺、甲醛和糠醇的物質的量的比為1∶4∶3)于燒杯中并充分混合均勻，再用NaOH調節混合液pH值為9.4，轉移到三口燒瓶內，在機械攪拌的作用本文檔來自技高網...

【技術保護點】
本專利技術包含一種用三聚氰胺和甲醛發生羥甲基化共聚反應后改性糠醇的方法，其特征在于包括下述步驟：步驟(1)：采用三聚氰胺、甲醛和糠醇為原料；步驟(2)：稱取三聚氰胺、甲醛和糠醇放入反應器中混合，三聚氰胺與甲醛和糠醇的物質的量的比為1∶1∶0.5?1∶5∶5；步驟(3)：然后用NaOH溶液(5?10％w/v)調節步驟(2)得到的溶液，使pH在8.5?10.5；步驟(4)：在攪拌作用下，加熱反應器到85?110℃，在此溫度下反應10?30min后取出，得到活化的三元共聚原液。

【技術特征摘要】
1.本發明包含一種用三聚氰胺和甲醛發生羥甲基化共聚反應后改性糠醇的方法，其特征在于包括下述
步驟：
步驟(1)：采用三聚氰胺、甲醛和糠醇為原料；
步驟(2)：稱取三聚氰胺、甲醛和糠醇放入反應器中混合，三聚氰胺與甲醛和糠醇的物質的量的比為1∶1∶
0.5-1∶5∶5；
步驟(3)：然后用NaOH溶液(5-10％w/v)調節步驟(2)得到的溶液，使pH在8.5-10.5；
步驟(4)：在攪拌作用下，加熱反應器到85-110℃，在此溫度下反應10-30min后取出，得...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊益琴，姚蒙蒙，宋君龍，余雁，
申請(專利權)人：南京林業大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32