本发明专利技术提供了木质素改性酚醛树脂、其生产方法及包括其的砂轮。该合成方法包括：步骤A，将质量比为1:0.3～1:0.5的酚类化合物和玉米芯木质素混合后调节pH值至0.1～1.0得到第一反应体系，进行酚化反应；步骤B，向完成酚化反应的第一反应体系加入醛类化合物形成第二反应体系，进行缩聚反应，醛类化合物与酚类化合物的摩尔比为0.4:1～0.7:1；步骤C，将完成缩聚反应的第二反应体系进行脱水和脱酚，得到木质素改性酚醛树脂。利用上述合成方法得到的木质素改性热塑性酚醛树脂粘结性能较好、产率较高，酚类化合物消耗少，合成成本较低；且各反应只需要在普通反应釜中进行，对生产设备无特殊要求，进一步降低了合成成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及酚醛树脂领域，具体而言，涉及一种木质素改性酚醛树脂、其生产方法及包括其的砂轮。
技术介绍
酚醛树脂具有良好的耐酸性能、力学性能、耐热性能，广泛应用于防腐蚀工程、胶粘剂、阻燃材料、砂轮制造等行业，砂轮的制造通常是采用粘合剂将具有一定硬度的磨料粘合在一起，经过高温焙烧工艺制造而成，其中，砂轮的强度、抗冲击性、耐热性及抗腐蚀能力主要决定于结合剂的性能，因此制造砂轮的结合剂一般采用重均分子量较小的热塑性酚醛树脂。但是，制备这类热塑性酚醛树脂的酚类化合物消耗量高、树脂产率低、价格昂贵；而且采用目前的热塑性酚醛树脂制造出的砂轮韧性差、质地硬、磨削生热量大、易烧伤工件。木质素分子中含有芳香基、酚羟基、醇羟基、羰基、甲氧基、羧基和共轭双键等许多不同的活性官能团，而且具有可再生、可降解、无毒等优点，因此其在酚醛树脂的合成中的应用受到越来越多的关注，目前的研究集中在碱性木质素在合成酚醛树脂中应用，但是由于不同来源、不同性能的木质素的性能也有所差异，以其为原料合成的酚醛树脂的性能也会有所不同，并且合成方法的不 同也直接影响酚醛树脂产物的性能，进而增加了合成优质酚醛树脂的困难。
技术实现思路
本专利技术提供了一种木质素改性酚醛树脂、其生产方法及包括其的砂轮，改善了酚醛树脂的粘结性能。根据本专利技术的一个方面，提供了一种木质素改性酚醛树脂的合成方法，上述合成方法包括:步骤A，将质量比为1:0.3 1:0.5的酚类化合物和玉米芯木质素混合后调节pH值至0.1 1.0得到第一反应体系，进行酚化反应；步骤B，向完成酚化反应的第一反应体系加入醛类化合物形成第二反应体系，进行缩聚反应，醛类化合物与酚类化合物的摩尔比为0.4:1 0.7:1 ;步骤C，将完成缩聚反应的第二反应体系进行脱水和脱酚，得到木质素改性酚醛树脂。进一步地，上述酚化反应和/或缩聚反应在回流条件下进行。进一步地，上述酚化反应在120 180°C下进行，上述缩聚反应在90 100°C下进行。进一步地，上述步骤B在加入醛类化合物之前将第一反应体系调节至88 92°C。进一步地，上述步骤C包括:将完成缩聚反应的第二反应体系在常压下加热至150°C，进行脱水；在相对压力< -0.09MPa的真空度下进行脱酚，得到木质素改性酚醛树脂。进一步地，上述酚类化合物选自苯酚或间苯二酚；醛类化合物选自甲醛或多聚甲醛；酚化反应时加入的酸选自草酸、硫酸、盐酸、对甲苯磺酸、硝酸、苯磺酸或甲磺酸。进一步地，上述玉米芯木质素的制备方法包括:将玉米芯制备糠醛时不溶于酸性溶剂的残渣洗涤至中性；将洗涤后的残渣与碱液进行混合形成混合物，并使混合物在100°C下进行碱解；将完成碱解的混合物的pH值调节至3.0 4.0，析出玉米芯木质素粗品，将玉米芯木质素粗品洗涤、干燥得到玉米芯木质素。进一步地，上述碱液为质量浓度为3 5%的NaOH溶液或KOH溶液，且洗涤后的残渣与碱液的用量比为10 20g/100ml。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种木质素改性酚醛树脂，采用上述的合成方法生产得到。根据本专利技术的又一方面，还提供了一种砂轮，包括磨料和粘合剂，粘合剂为上述的木质素改性酚醛树脂。应用本专利技术的技术方案，玉米芯木质素的长分子链上的醚键和碳碳双键等结构在酚类化合物提供的溶剂环境中以及酸性条件下被破坏，同时玉米芯木质素与酚类化合物进行酚化反应，通过复杂的分子链断裂及重新缩聚，将酚类化合物接入到玉米芯木质素的长分子链上，增加了玉米芯木质素分子中活性点的数量；然后，经过酚化反应的玉米芯木质素继续与醛类化合物发生缩聚·反应，并最终生成大分子量的热塑性的木质素改性酚醛树脂；经过脱水和脱酚的过程，将上述木质素改性酚醛树脂分离出来。利用上述合成方法得到的木质素改性热塑性酚醛树脂粘结性能较好、产率较高、工艺简单，酚类化合物消耗少，因而合成成本较普通酚醛树脂低；且各反应只需要在普通反应釜中进行，酚化过程不需要高压条件，反应过程稳定，对生产设备无特殊要求，进一步降低了合成酚醛树脂的成本。具体实施例方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行详细的说明，但如下实施例仅是用以理解本专利技术，而不能限制本专利技术，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。在本专利技术典型的实施方式中，木质素改性酚醛树脂的合成方法包括如下步骤:步骤A，将质量比为1:0.3 1:0.5的酚类化合物和玉米芯木质素混合后调节pH值至0.1 1.0得到第一反应体系，进行酚化反应；步骤B，向完成酚化反应的第一反应体系加入醛类化合物形成第二反应体系，进行缩聚反应，醛类化合物与酚类化合物的摩尔比为0.4:1 0.7:1 ;步骤C，将完成缩聚反应的第二反应体系进行脱水和脱酚，得到木质素改性酚醛树脂。在上述合成方法中，玉米芯木质素的长分子链上的醚键和碳碳双键等结构在酚类化合物提供的溶剂环境中以及酸性条件下被破坏，同时玉米芯木质素与酚类化合物进行酚化反应，通过复杂的分子链断裂及重新缩聚，将酚类化合物接入到玉米芯木质素的长分子链上，增加了玉米芯木质素分子中活性点的数量；然后，经过酚化反应的玉米芯木质素继续与醛类化合物发生缩聚反应，并最终生成大分子量的热塑性的木质素改性酚醛树脂；经过脱水和脱酚的过程，将上述木质素改性酚醛树脂分离出来。利用上述合成方法得到的木质素改性热塑性酚醛树脂粘结性能较好、产率较高、工艺简单，酚类化合物消耗少，因而合成成本较普通酚醛树脂低；且各反应只需要在普通反应釜中进行，酚化过程不需要高压条件，反应过程稳定，对生产设备无特殊要求，进一步降低了合成酚醛树脂的成本。可用于本专利技术的玉米芯木质素可以采用现有技术中常规的玉米芯木质素的制备方法制备而成。在本专利技术的一种优选的实施例中，上述合成方法的酚化反应和/或缩聚反应在回流条件下进行。在回流条件下进行酚化反应，可以增大反应速率、提高反应产率，使得木质素的酚化更完全，分子链上增加的活性点更多；在回流条件下进行缩聚反应，同样可以使得合成酚醛树脂的缩聚反应更加充分地进行，获得更高的产率。为了进一步提高反应效率，优选上述木质素改性酚醛树脂合成方法的步骤A中，酚化反应在120 180°C下进行，上述木质素改性酚醛树脂合成方法的步骤B中，缩聚反应在90 100°C下进行。进一步 优选地，酚化反应为在180°C下进行的沸腾回流反应。在上述缩聚反应过程中可以采用GB-T14074.16-1993方法检测游离醛的含量，以控制缩聚反应的终点。优选地，上述木质素改性酚醛树脂合成方法的步骤B在加入醛类化合物之前将第一反应体系调节至88 92°C。冷却到较低温度后再缓慢滴加醛类化合物，可以防止滴加过程中醛类化合物的挥发，因而提高了醛类化合物的利用率，也提高了木质素改性酚醛树脂的产率。在本专利技术的又一种优选的实施例中，上述木质素改性酚醛树脂合成方法的步骤C包括:将完成缩聚反应的第二反应体系在常压下加热至150°C，进行脱水；在相对压力(-0.09MPa的真空度下进行脱酚，得到木质素改性酚醛树脂。上述实施例可以按照HG5-1342的测试方法检测游离酚的含量，以控制脱酚的效果，通过上述过程进行脱水和脱酚，可以获得纯度高、杂质含量少的木质素改性酚醛树脂。可用于本专利技术的木质素改性酚醛树脂合成方法本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种木质素改性酚醛树脂的合成方法，其特征在于，所述合成方法包括：步骤A，将质量比为1:0.3～1:0.5的酚类化合物和玉米芯木质素混合后调节pH值至0.1～1.0得到第一反应体系，进行酚化反应；步骤B，向完成所述酚化反应的第一反应体系加入醛类化合物形成第二反应体系，进行缩聚反应，所述醛类化合物与所述酚类化合物的摩尔比为0.4:1～0.7:1；步骤C，将完成所述缩聚反应的第二反应体系进行脱水和脱酚，得到所述木质素改性酚醛树脂。
【技术特征摘要】
1.一种木质素改性酚醛树脂的合成方法，其特征在于，所述合成方法包括: 步骤A，将质量比为1:0.3 1:0.5的酚类化合物和玉米芯木质素混合后调节pH值至0.1 1.0得到第一反应体系，进行酚化反应； 步骤B，向完成所述酚化反应的第一反应体系加入醛类化合物形成第二反应体系，进行缩聚反应，所述醛类化合物与所述酚类化合物的摩尔比为0.4:1 0.7:1 ; 步骤C，将完成所述缩聚反应的第二反应体系进行脱水和脱酚，得到所述木质素改性酚醛树脂。2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述酚化反应和/或所述缩聚反应在回流条件下进行。3.根据权利要求1或2所述的合成方法，其特征在于，所述酚化反应在120 180°C下进行，所述缩 聚反应在90 10(TC下进行。4.根据权利要求1或2所述的合成方法，其特征在于，所述步骤B在加入所述醛类化合物之前将所述第一反应体系调节至88 92°C。5.根据权利要求1或2所述的合成方法，其特征在于，所述步骤C包括: 将完成所述缩聚反应的第二反应体系在常压下加热至150°C，进行脱水； 在相对压力< ...
【专利技术属性】
技术研发人员：江成真，焦峰，董岳，徐秋实，
申请(专利权)人：山东圣泉化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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