处理木质素以及制备粘合剂组合物的方法技术

本发明专利技术涉及用于处理木质素的方法，所述方法包括以下步骤：a)在水性组合物中溶解木质素，所述水性组合物含有选自酚类的化合物，同时将所述组合物的温度保持在0‑60℃；以及b)使所述组合物反应，同时将所述组合物的温度保持在60‑100℃，将所述组合物的pH值保持在6‑14。本发明专利技术还涉及制备粘合剂组合物的方法以及所述粘合剂组合物的不同应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】处理木质素以及制备粘合剂组合物的方法专利
本专利技术涉及处理木质素的方法及其用于制备粘合剂组合物的用途，以及涉及所述粘合剂组合物不同的应用。专利技术背景木质素是一种天然聚合物，其可从例如木材中提取。由于木质素是一种天然的生物聚合物，已在研究将木质素取代合成材料用作胶水中的一个组分，从而得到更加环境友好的胶黏剂组合物。具体的，现有技术的目标是能替换酚醛树脂如苯酚甲醛树脂中的合成酚。木质素可用于减少树脂组合物中合成酚的量。之前，在木质素-苯酚-甲醛树脂的生产过程中，已使用木质素替代苯酚。不过，目前已知的基于木质素的树脂不适用于所有使用传统酚醛树脂的应用。例如，目前已知的基于木质素的树脂不适用于高压层叠体。高压层叠体(HPL)也称为可塑层叠体，可通过在热和压力的影响下，使用热固性树脂作为粘合剂将多层纸、织物或其它芯材料融合在一起来制备。本专利技术人认识到，人们需要一种方法，所述方法能在树脂中得到较高的苯酚替代并从而得到更加环境友好的粘合剂组合物，所述粘合剂组合物具有用于不同应用(例如高压层叠体)的适宜的性质。专利技术目的本专利技术的目的是提供一种处理木质素的新方法并且提供一种制备用于不同应用的粘合剂组合物的方法。本专利技术的目的是提供新的粘合剂组合物和胶黏剂组合物以及它们的用途。
技术实现思路
根据本专利技术处理木质素的方法，其特征如权利要求1所述。制备根据本专利技术的粘合剂组合物的方法，其特征如权利要求10所述。通过根据本专利技术的方法可得到的粘合剂组合物，其特征如权利要求20所述。根据本专利技术的胶黏剂组合物，其特征如权利要求21所述。根据本专利技术所述的用途，其特征如权利要求19、22、23和24所述。附图简述包括附图以提供对本专利技术的进一步理解，附图构成说明书的一部分，举例说明本专利技术的一些实施方式，与说明书一起帮助解释本专利技术的原理。在附图中：图1是说明根据本专利技术一个实施方式的用于处理木质素的方法的流程图；和图2是说明根据本专利技术的一个实施方式的用于制备粘合剂组合物的方法的流程图。专利技术详述本专利技术涉及用于处理木质素的方法，所述方法包括以下步骤：a)将木质素溶解在水性组合物中，所述组合物包含选自酚类的化合物，同时将所述组合物的温度保持在0-60℃；以及b)使所述组合物反应，同时将所述组合物的温度保持在60-100℃并将所述组合物的pH保持在6-14的pH值。本专利技术还涉及一种制备粘合剂组合物的方法，所述方法包括以下步骤：a)将木质素溶解在水性组合物中，所述组合物包含选自酚类的化合物，同时将所述组合物的温度保持在0-60℃；b)使所述组合物反应，同时将所述组合物的温度保持在60-100℃并将所述组合物的pH保持在6-14的pH值；以及c)将在步骤b)中形成的组合物与交联剂混合并在60-100℃的温度下加热所述组合物，同时将所述组合物的pH保持在6-14的pH值。在本专利技术的一个实施方式中，在步骤a)中，将木质素溶解在组合物中，所述组合物由水和至少一种选自酚类的化合物组成。在本专利技术的一个实施方式中，将木质素溶解在选自酚类的化合物的水性组合物中。在本专利技术的一个实施方式中，所述选自酚类的化合物选自下组：苯酚、甲酚、间苯二酚以及它们的组合。在本专利技术的一个实施方式中，所述选自酚类的化合物是苯酚。在本专利技术的一个实施方式中，在步骤a)中向所述组合物中加入碱。在本专利技术的一个实施方式中，在步骤b)中向所述组合物中加入碱。在本专利技术的一个实施方式中，在步骤a)和步骤b)中向所述组合物中加入碱。在本专利技术的一个实施方式中，所述碱包括碱金属的氢氧化物。步骤b)包括使所述组合物反应，即步骤b)包括允许反应在所述组合物中发生。在本专利技术的一个实施方式中，步骤b)包括允许所述组合物与碱反应，其中所述碱包括碱金属的氢氧化物。本专利技术的专利技术人惊讶地发现，将木质素溶解到例如苯酚和水的组合物中，通过使用特定的温度而使木质素实际上不与苯酚反应，将有益地影响制备粘合剂组合物的步骤，如果需要的话，能制备低pH值的粘合剂组合物。在不将本专利技术限制于任何为何可得到上述益处的特定理论的情况下，应考虑到，当将木质素溶解在例如苯酚和水的组合物中时，没有共价键形成，但对于在制备所述粘合剂组合物的过程中发生的进一步反应，木质素和苯酚的反应位点均存在于空间有益的位置。本专利技术的专利技术人发现，通过本专利技术的方法可制备基于木质素的粘合剂组合物，其适用于例如制备高压层叠体。在本专利技术的一个实施方式中，在步骤b)中通过将温度和pH调节至稳定水平来使木质素与选自酚类的化合物反应。在本专利技术的一个实施方式中，步骤b)是为了碱化(alkalating)木质素进行的。所述碱化(alkalation)步骤使得所述木质素被活化。在不将本专利技术限制于任何为何相比于未碱化的木质素，木质素的碱化导致形成更活化的或更具反应性的木质素的特定理论的情况下，应考虑到，所述碱化打开了木质素大分子结构，从而去除了木质素结构中通常使反应性基团失去功能的空间位阻。碱化也可在木质素大分子上添加带电荷的基团。在本专利技术的一个实施方式中，用根据本专利技术的方法处理木质素来活化所述木质素。使用碱化的木质素例如制备一种粘合剂组合物的益处在于，所述粘合剂组合物相容性和反应行为比在常规情况下好得多，在常规情况中未处理的木质素已被用于制备工艺的烧煮或聚合阶段。本专利技术人惊讶地发现当将木质素溶解在苯酚中时，所述苯酚在空间上接近于木质素的反应位点。当在根据本专利技术的方法的步骤c)中使这些反应物组分与交联剂(例如甲醛)反应时，使用的交联剂会相等地与两个组分反应，使得形成具有高比例的生物基材料的粘合剂组合物。在本说明书中，除非有另外说明，术语“木质素”应理解为来源于任何合适的木质素来源的木质素。所用木质素可以是基本纯净的木质素。术语“基本纯净的木质素”应理解为至少90％纯净的木质素，优选为至少95％纯净的木质素。在本专利技术的一个实施方式中，所述基本纯净的木质素最多含有10％其他成分，优选最多含有5％其他成分。萃取物和碳水化合物，例如半纤维素，可作为所述其他成分的示例。在本专利技术的一个实施方式中，所述木质素中碳水化合物的含量少于10重量-％，优选少于6重量-％，更优选少于4重量-％。木质素中碳水化合物的量可通过使用高性能阴离子交换色谱和脉冲电流分析检测仪(HPAE-PAD)，按照SCAN-CM71标准进行测定。在本专利技术的一个实施方式中，所述木质素的灰分百分比少于7.5重量-％，优选少于5重量-％，更优选少于3重量-％。通过以下方法来测定灰分含量：碳化和快速燃烧木质素样品，从而碱性盐不会在有机物质燃烧前熔融(例如，20-200℃下30分钟，之后调整温度至200-600℃保持1小时，再调整温度至600-700℃保持1小时)，并最终将所述木质素样品在700℃点燃并燃烧1小时。木质素样品的灰分含量是指燃烧和点燃后样品残留的质量，灰分含量以样品干含量的百分比表示。在本专利技术的一个实施方式中，木质素的重均分子量(Mw)为1000-15000g/mol，优选为2000–10000g/mol，更优选为3000–8000g/mol。木质素的分子量可用高性能尺寸排阻色谱以以下方式测定：进行两个平行测量。0.1MNaOH作为洗脱剂使用。使用分子量为1100–73900g/mol的聚苯乙烯磺酸钠标样进行了校准。使用标准质量硫酸盐法木质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理木质素的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：a)将木质素溶解在水性组合物中，所述组合物包含选自酚类的化合物，同时将所述组合物的温度保持在0‑60℃；以及b)使所述组合物反应，同时将所述组合物的温度保持在60‑100℃并将所述组合物的pH保持在6‑14的pH值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.26 FI 201361771.一种用于处理木质素的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：a)将木质素溶解在水性组合物中，所述组合物包含选自酚类的化合物，同时将所述组合物的温度保持在0-60℃，且所述组合物的pH保持在4-10的pH值；以及b)为了碱化木质素，使所述组合物与碱反应，同时将所述组合物的温度保持在60-100℃并将所述组合物的pH保持在6-10的pH值，所述的碱是碱金属的氢氧化物，且以步骤b)中组合物的总重量为基准计，所述碱的浓度为0.1-11重量-％。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选自酚类的化合物选自下组：苯酚、甲酚、间苯二酚以及它们的组合。3.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，步骤b)包括允许所述组合物与碱反应，其中所述碱包括碱金属的氢氧化物。4.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤a)中将所述组合物的温度保持在15-55℃。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤a)中将所述组合物的温度保持在20-50℃。6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤a)中将所述组合物的温度保持在30-45℃。7.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤a)中所述组合物的pH保持在4.5-9.5的pH值。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤a)中所述组合物的pH保持在5-9的pH值。9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤a)中所述组合物的pH保持在5.5-8.5的pH值。10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤b)中所述组合物的pH保持在6.5-9.5的pH值。11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在步骤b)中所述组合物的pH保持在7-9的pH值。12.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤b)中，在70-95℃的温度下加热所述组合物。13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在步骤b)中在75-90℃的温度下加热所述组合物。14.一种用于制备粘合剂组合物的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：a)将木质素溶解在水性组合物中，所述组合物包含选自酚类的化合物，同时将所述组合物的温度保持在0-60℃，且所述组合物的pH保持在4-10的pH值；b)为了碱化木质素，使所述组合物与碱反应，同时将所述组合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·皮耶塔里宁，S·瓦尔科宁，O·林格那，
申请(专利权)人：芬欧汇川集团，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI