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木材是天然生态材料,具有天然降解性和回收利用等环境协调性,是21世纪最有发展前景的材料。采用苯酚或多元醇等化学药剂可以使木材液化,木材中的纤维素、半纤维素和木素被转化成为具有一定生物活性的液态物质。其液化物是一种新型高分子材料,可作为原料用于胶粘剂、模塑材料和碳素纤维的制造,这样可使木材的综合利用率可以达到90%以上。因而该研究成为近年来木材科学研究的新领域。
本论文采用苯酚为液化剂,选用浓硫酸为催化剂,进行了松木木粉的液化试验。分析了液化过程的影响因素,并采用正交实验方法确定了木粉的液化工艺:反应温度为160℃,液比(W苯酚:W木粉)为5∶1,催化剂用量为1.2mmol/g(一克木粉所用的硫酸量)时,反应60min条件下的残渣率为3.59%,酸值和羟基值分别1.99mgNaOH/g,435.41mgNaOH/g。采用相同工艺条件对秸秆和酒糟进行了液化实验,并探讨了其液化规律。并发现随着液化反应时间的延长,液化物均出现“再凝聚的残渣”。
采用松木和秸秆及酒糟的液化物与异氰酸酯在一定条件下反应,制备得到了木材液化物的聚氨酯树脂,并对树脂化过程中的影响因素和工艺进行了研究,对树脂的基本性能进行了比较分析,确定了木材液化物树脂的合成工艺;对木材液化物树脂的胶合性能进行了测定,并采用傅立叶转换红外光谱(FTIR)对其进行表征。经红外谱图分析,证实了产品中氨基甲酸酯等官能团的存在,说明木材液化物中的酚羟基已与异氰酸酯基发生了亲核加成反应。经产品部分性能测试证明,所得胶粘剂性能良好,拉伸剪切强度可达5Mpa,达到应用要求,为今后的工业化生产提供了依据。