CN102731797A

CN102731797A - 一种竹材液化方法

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Publication number: CN102731797A
Application number: CN2012102364624A
Authority: CN
Inventors: 张金萍; 杜孟浩; 胡立松
Original assignee: Research Institute of Subtropical Forestry of Chinese Academy of Forestry
Current assignee: Research Institute of Subtropical Forestry of Chinese Academy of Forestry
Priority date: 2012-07-10
Filing date: 2012-07-10
Publication date: 2012-10-17

Abstract

本发明涉及一种竹材液化方法，将混合液化剂、阻聚剂和酸性催化剂混合均匀后通过加热反应器加热到100℃，加入竹粉，边搅拌边加热至120-170℃进行竹材液化反应；所述混合液化剂包括酚和聚乙二醇和丙三醇混合物，液化体系中各组分酚∶聚乙二醇和丙三醇混合物∶阻聚剂∶酸性催化剂∶竹粉的质量比例为5-95∶95-5∶1-4∶1-6∶20-50。本发明有益的效果是：本发明提供的竹材液化方法，不仅可以实现竹材液化，而且竹材的液化率比较高，液化产物用途广泛，可用于替代苯酚制备生物基酚醛树脂、又可用于替代部分聚醚或聚酯多元醇制备聚氨酯泡沫，还可用于制备纤维和碳纤维等多种新型高分子材料的原料，使竹材利用率达100%。

Description

一种竹材液化方法

技术领域

本发明涉及竹材领域，主要是一种竹材液化方法。

背景技术

由于竹材的特殊结构，竹材的加工利用率低于40%，60%以上变成加工剩余物作为燃料或被废弃，不仅浪费资源，而且污染环境。竹材作为一种难溶、难熔的天然高分子材料，不能像塑料、金属和玻璃一样通过加热、加压等方式进行加工。因此，竹废弃物的加工利用受到了一定的限制。研究发现，竹材液化后的产物具有一定的流动性，能够用作胶粘剂、酚醛树脂、酚醛泡沫、聚氨酯硬泡、聚氨酯软泡、聚氨酯半硬泡、纤维和碳纤维等多种新型高分子材料的原料，使竹材的利用率达到了100%，从而拓宽了竹材的应用领域。

传统的液化方法主要是将竹材废弃物粉碎后直接用苯酚、多元醇或环状碳酸酯等单一有机溶剂在高温高压下液化或加入催化剂在高温、常压下液化。本发明人在研究中发现，采用混合液化剂液化竹材可以快速、高效率液化竹材，且液化产物作为合成高分子的原材料，可以改善高分子材料的各项性能。

发明内容

本发明的目的正是要克服上述技术的不足，而提供一种竹材液化方法，采用本发明提供的方法不仅降低了液化残渣率，而且原料来源丰富、环保。采用本方法获得的竹材液化产物可以直接用于制备酚醛胶粘剂、酚醛模塑材料、聚氨酯泡沫塑料、纤维和碳纤维等多种新型高分子材料。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种竹材液化方法，将混合液化剂、阻聚剂和酸性催化剂混合均匀后通过加热反应器加热到100℃，加入竹粉，边搅拌边加热至120-170℃进行竹材液化反应；所述混合液化剂包括酚和聚乙二醇和丙三醇混合物，液化体系中各组分酚：聚乙二醇和丙三醇混合物：阻聚剂：酸性催化剂：竹粉的质量比例为5-95：95-5：1-4：1-6：20-50。

作为优选，所述酚为反应单体和平均官能度大于2的苯酚、间甲酚、邻甲酚、对甲酚、对叔丁基苯酚、1,3,4-二甲酚、1,2,5-二甲酚、对壬基酚、间苯二酚或1,3,5-二甲酚。

作为优选，所述聚乙二醇和丙三醇混合物为聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600和聚乙二醇1000中的一种和丙三醇的混合物，聚乙二醇与丙三醇的质量比为90/10、80/20、70/30、60/40、50/50、40/60、30/70、20/80、10/90中的一种。所述的聚乙二醇和丙三醇混合物中，聚乙二醇首选聚乙二醇400，与丙三醇的质量比首选80/20或70/30。

作为优选，所述阻聚剂为碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯中的一种。

作为优选，所述酸性催化剂为硫酸、盐酸、磷酸、甲酸、乙酸、苯磺酸、苯甲酸的一种或两种混合酸。

作为优选，所述竹材液化反应在带有搅拌、冷凝回流装置的反应釜中进行。

作为优选，所述竹粉为20-400目的竹加工废弃物。

作为优选，所述加热反应器为油浴或微波，竹材液化的时间为微波5-30分钟，油浴60-120分钟。

作为优选，所述的液化反应结束后，液化产物用有机溶剂1，4-二氧六环、丙酮、乙醇或甲醇洗涤，测定竹粉液化率。

本发明有益的效果是:本发明提供的竹材液化方法，不仅可以实现竹材液化，而且竹材的液化率比较高，液化产物用途广泛，可用于替代苯酚制备生物基酚醛树脂、又可用于替代部分聚醚或聚酯多元醇制备聚氨酯泡沫，还可用于制备纤维和碳纤维等多种新型高分子材料的原料，使竹材利用率达100%。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合举例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的举例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

将竹加工剩余物烘干、粉碎，过20目筛备用。将95质量份苯酚加入带有冷凝器、搅拌器和温度计的反应容器中，依次加入5质量份聚乙二醇400与丙三醇混合物（80/20）、2质量份碳酸乙烯酯、3质量份硫酸，25质量份竹粉，充分搅拌，140℃下油浴液化120min后，取出降温至室温，用无水乙醇洗涤、过滤后，得竹粉的液化率为98.6%。

实施例2

将竹加工剩余物烘干、粉碎，过20目筛备用。将5质量份苯酚加入带有冷凝器、搅拌器和温度计的反应容器中，依次加入95质量份聚乙二醇400与丙三醇混合物（80/20）、2质量份碳酸乙烯酯、3质量份硫酸25质量份竹粉，充分搅拌，170℃下油浴液化90min后，取出降温至室温，用1，4-二氧六环洗涤、过滤后，得竹粉的液化率为92.3%。

实施例3

将竹加工剩余物烘干、粉碎，过20目筛备用。将90质量份苯酚加入带有冷凝器、搅拌器和温度计的反应容器中，依次加入10质量份聚乙二醇400与丙三醇混合物（70/30）、3质量份碳酸乙烯酯、4质量份硫酸，33质量份竹粉，充分搅拌，160℃下油浴液化90min后，取出降温至室温，用无水甲醇洗涤、过滤后，得竹粉的液化率为92.3%。

实施例4

将竹加工剩余物烘干、粉碎，过20目筛备用。将70质量份苯酚加入带有冷凝器、搅拌器和温度计的反应容器中，依次加入30质量份聚乙二醇400与丙三醇混合物（80/20）、4质量份碳酸丙烯酯、6质量份硫酸，40质量份竹粉，充分搅拌，150℃下油浴液化60min后，取出降温至室温，用丙酮洗涤、过滤后，得竹粉的液化率为85.6%。

实施例5

将竹加工剩余物烘干、粉碎，过20目筛备用。将50质量份苯酚加入带有冷凝器、搅拌器和温度计的反应容器中，依次加入50质量份聚乙二醇400与丙三醇混合物（70/30）、3质量份碳酸丙烯酯、5质量份硫酸，50质量份竹粉，充分搅拌，160℃下油浴液化120min后，取出降温至室温，用丙酮洗涤、过滤后，得竹粉的液化率为98.6%。

实施例6

将竹加工剩余物烘干、粉碎，过20目筛备用。将30质量份苯酚加入带有冷凝器、搅拌器和温度计的反应容器中，依次加入70质量份聚乙二醇400与丙三醇混合物（80/20）、2质量份碳酸乙烯酯、1质量份硫酸，20质量份竹粉，充分搅拌，120℃下油浴液化120min后，取出降温至室温，用1，4-二氧六环洗涤、过滤后，得竹粉的液化率为85.6%。

实施例7

将竹加工剩余物烘干、粉碎，过20目筛备用。将10质量份苯酚加入带有冷凝器、搅拌器和温度计的反应容器中，依次加入90质量份聚乙二醇400与丙三醇混合物（80/20）、3质量份碳酸乙烯酯、2质量份硫酸，30质量份竹粉，充分搅拌，170℃下油浴液化30min后，取出降温至室温，用1，4-二氧六环洗涤、过滤后，得竹粉的液化率为82%。

实施例8

将竹加工剩余物烘干、粉碎，过20目筛备用。将10质量份苯酚加入带有冷凝器、搅拌器和温度计的反应容器中，依次加入90质量份聚乙二醇400与丙三醇混合物（80/20）、3质量份碳酸乙烯酯、2质量份硫酸，30质量份竹粉，充分搅拌，微波液化30min后，取出降温至室温，用1，4-二氧六环洗涤、过滤后，得竹粉的液化率为82%。

实施例9

将竹加工剩余物烘干、粉碎，过20目筛备用。将90质量份苯酚加入带有冷凝器、搅拌器和温度计的反应容器中，依次加入10质量份聚乙二醇400与丙三醇混合物（70/30）、4质量份碳酸乙烯酯、3质量份硫酸，50质量份竹粉，充分搅拌，微波液化20min后，取出降温至室温，用无水甲醇洗涤、过滤后，得竹粉的液化率为90%。

实施例10

将竹加工剩余物烘干、粉碎，过20目筛备用。将50质量份苯酚加入带有冷凝器、搅拌器和温度计的反应容器中，依次加入50质量份聚乙二醇400与丙三醇混合物（80/20）、1质量份碳酸乙烯酯、6质量份硫酸，20质量份竹粉，充分搅拌，170℃下微波液化5min后，取出降温至室温，用丙酮洗涤、过滤后，得竹粉的液化率为92%。

最后，应当指出，以上实例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明的技术方案并不限于上述实例，还可以有许多变形，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims

1.一种竹材液化方法，其特征是：将混合液化剂、阻聚剂和酸性催化剂混合均匀后通过加热反应器加热到100℃，加入竹粉，再加热至120-170℃进行竹材液化反应；所述混合液化剂包括酚和聚乙二醇和丙三醇混合物，液化体系中各组分酚：聚乙二醇和丙三醇混合物：阻聚剂：酸性催化剂：竹粉的质量比例为5-95：95-5：1-4：1-6：20-50。

2.根据权利要求1所述的竹材液化方法，其特征是：所述酚为反应单体和平均官能度大于2的苯酚、间甲酚、邻甲酚、对甲酚、对叔丁基苯酚、1,3,4-二甲酚、1,2,5-二甲酚、对壬基酚、间苯二酚或1,3,5-二甲酚。

3.根据权利要求1所述的竹材液化方法，其特征是：所述聚乙二醇和丙三醇混合物为聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600和聚乙二醇1000中的一种和丙三醇的混合物，聚乙二醇与丙三醇的质量比为90/10、80/20、70/30、60/40、50/50、40/60、30/70、20/80、10/90中的一种。

4.根据权利要求1所述的竹材液化方法，其特征是：所述阻聚剂为碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯中的一种。

5.根据权利要求1所述的竹材液化方法，其特征是：所述酸性催化剂为硫酸、盐酸、磷酸、甲酸、乙酸、苯磺酸、苯甲酸的一种或两种混合酸。

6.根据权利要求1所述的竹材液化方法，其特征是：所述竹材液化反应在带有搅拌、冷凝回流装置的反应釜中进行。

7.根据权利要求1所述的竹材液化方法，其特征是：所述竹粉为20-400目的竹加工废弃物。

8.根据权利要求1所述的竹材液化方法，其特征是：所述加热反应器为油浴或微波，竹材液化的时间为微波5-30分钟，油浴60-120分钟。

9.根据权利要求1所述的竹材液化方法，其特征是：所述的液化反应结束后，液化产物用有机溶剂1，4-二氧六环、丙酮、乙醇或甲醇洗涤，测定竹粉液化率。