酶解木质素的异丙醇-水共溶剂降解及制备酚醛树脂的研究

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1、万方数据学校代码：10225学号：$15172学位论文酶解木质素的异丙醇．水共溶剂降解及制备酚醛树脂的研究指导教师姓名：申请学位级别：论文提交日期：授予学位单位：乔炜李淑君教授硕士2015年4月东北林业大学学科专业：林产化学加工工程论文答辩日期：2015年6月授予学位日期：2015年6月答辩委员会主席：论文评阅人：聋必符素大擎万方数据UniversityCode10225RegisterCode：S15172DissertationfortheDegreeofMasterDegradationofEnzymaticHyd

2、rolysisLignininIsopropylAlcohol-—WaterCo--solventandItsApplicationinPhenol--formaldehydeResinCandidate：Supervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Speciality：DateofOralExamination：University：WeiQiaoProf．ShujunLiMasterChemicalProcessingEngineeringOfForestProductsJune，2015

3、NortheastForestry万方数据摘要酚醛树脂因其具备高胶合强度、耐水、耐热及化学稳定性好等优点，被广泛应用于木材加工行业中，但是酚醛树脂也有其局限性：游离酚醛含量高，石油原料的高成本、不可再生等缺点，以及随着石化资源的日益枯竭和人们环保意识的逐渐提高，使人们迫不及待的寻找一种新型的、价格低廉的、环境友好型的、可再生的生物质材料来替代苯酚。木质素作为一种自然界中重要的、储量丰富的可再生酚类化合物，适合替代苯酚。酶解木质素作为一种新型木质素，从生产第二代燃料乙醇残渣中获取，较好的保留了木质素的化学活性，但是与苯酚相

4、比，有分子量过大、反应活性低等缺点，因此长期以来限制了它的应用。本文采用碱溶酸沉预处理生物乙醇残渣得到酶解木质素，之后在异丙醇一水共溶剂中降解成较低分子的木质素。采用单因素法系统的研究了异丙醇．水共溶剂降解反应和加入固体碱催化剂的降解反应的反应温度、反应时间、固液比对降解产率和甲醛值的影响，比较两种降解产物，以最优条件降解木质素，产物用于部分替代苯酚合成木质素一酚醛树脂并热压成胶合板。同时也探究木质素的替代率对树脂胶黏剂性能的影响，并与未降解木质素合成的酚醛树脂胶黏剂对比。最后研究表明：本实验方法可以部分降解酶解木质素，

5、降低木质素的分子量，提高木质素的活性，并且用酶解木质素改性酚醛树脂既能提高酚醛树脂的性能，也能减少苯酚的用量。酶解木质素的降解是在异丙醇一水共溶剂中进行的，在一定范围内升高温度，有利于增加产率和甲醛值。另外也讨论了反应时间和固液比对降解产物的影响，得到异丙醇一水共溶剂降解酶解木质素的最优反应条件为：反应温度2500C；反应时间60min；固液比I：10，此时降解产物的产率和甲醛值分别是64．38％和0．2992g。采用GPC、FTIR、1HNMR、TG和DSC对异丙醇一水共溶剂降解产物表征，GPC结果显示分子量降低，多分

6、散性减少：FTIR和1HNMR结果表明酶解木质素在降解的过程中醚键(旺．0—4，13-o一4等键)断裂，酚羟基和脂肪族羟基的含量增加；同时TG和DSC的结果表明，相比于降解之前的木质素，异丙醇一水共溶剂降解木质素的玻璃态转化温度减小。酶解木质素在以异丙醇一水共溶剂为反应介质，固体碱为催化剂的条件下进行固体碱催化降解。类似于异丙醇．水共溶剂降解木质素反应，温度对木质素产率和甲醛值影响最大，在一定范围内升高温度，有利于提高产率，增加甲醛值。另外也优化了反应时间，得到异丙醇．水共溶剂降解酶解木质素的优化条件为：反应温度250。

7、C；反应时间180min；固液比为l：10，此时降解产物的产率和甲醛值分别是75．80％和0．3683g。GPC，FTIR和1HNMR的分析结果表明酶解木质素在催化降解的过程中分子量减少，醚键(0【．O一4，D-O．4等键)断裂，降解的木质素酚羟基和脂肪族羟基的含量增加。同时TG和DSC的结果表明，催化降解木质素的玻璃转化温度减小。通过比较两种降解产物的降解产率，甲醛值和各种表征结果，得出的结论是：相比于异丙醇一水共溶剂降解木万方数据摘要质素，催化降解木质素应该更适合于酚醛树脂胶黏剂的合成。降解后的木质素部分替代苯酚合成

8、酚醛树脂，替代率可以达到70％，除了游离甲醛含量高于国家标准，其他的性能，包括固含量，游离酚含量，可被溴化物含量，胶合强度均满足国家标准(GB／T14732．2006)。红外分析表明木质素．酚醛树脂和酚醛树脂拥有相似的化学结构。但对于树脂的热性能来说，TG和DSC的结果表明木质素的加入可以降低树脂的固化温度。为了探究