木材液化

综合论述了近２０ａ来国外木材液化的研究状况。以酚为溶剂、有或无催化剂的木材液化为例,论述了液化木材制备流程及其性质、木材液化过程中的反应和影响因素。阐述了在我国开发木材液化研究的意义。     

酸性催化剂对木材苯酚液化能力的影响

为了探讨酸性催化剂对木材 (杉木和三倍体毛白杨 )苯酚液化的影响 ,该研究采用磷酸 (85 % )、低浓硫酸(36 % )、盐酸 (37% )、草酸 (99 5 % ) 4种弱酸性无机酸 ,在不同温度下进行了木材的液化试验 .结果表明 ,磷酸和低浓硫酸是木材苯酚液化效果较好的催化剂 .在温度为 15 0℃、液化时间为 2h、液体比 (苯酚 木材 )为 4、催化剂含量为10 %的条件下 ,采用磷酸或低浓硫酸 ,可以分别使木材液化后的残渣率降至 3 2 %和 4 0 % .     

木材酸性液化条件下苯酚的作用机理

论述了酸性条件下木材液化中苯酚的作用机理.苯酚作为亲核试剂,引起了木材组分一些主要化学键的断裂,使得木材组分大分子降解为小分子;苯酚作为反应试剂,与其中一些降解生成的小分子反应生成具有酚类结构的化合物;苯酚作为溶剂,使生成的酚类结构化合物溶解,并减缓或阻止了已生成的活性小分子之间的缩聚反应.催化剂酸提供质子(H )以及酸性环境,使化学键的断裂更为容易,同时也改变了液化反应途径.     

废弃CCA防腐木材的苯酚液化及CCA成分去除工艺研究

为了寻找更适合于废弃CCA防腐木材的回收处理方法,该文采用正交试验方法,研究了液化时间、温度、硫酸和磷酸加入量对樟子松CCA防腐处理木材苯酚液化效率的影响,并对液化后残渣中的铜、铬、砷去除率进行测定和分析,得到了CCA防腐处理木材的苯酚液化优化工艺参数和金属元素去除率的优化工艺参数。结果表明:①温度160℃、时间2 h、磷酸和硫酸加入量分别为1%和2%时,CCA防腐木材的苯酚液化残渣率可达到10.67%。②当温度160℃、时间1 h、磷酸和硫酸加入量分别为3%和4%时,CCA防腐木材中的金属去除效果最好,铜去除率达到100%,铬去除率为99.34%,砷去除率为42.73%。      

木材苯酚液化物的纳米纤维制备工艺

为拓宽木材液化产物的应用领域,提高木材产品的附加值,解决木材微米、纳米级纤维材料的加工难题,在对木材苯酚液化产物特性研究的基础上,提出了静电纺制具有纳米级尺度的木材纤维材料的工艺路线.利用木材苯酚液化产物为前驱体,通过加入反应剂如六次甲基四胺等调制纺丝液,在合适的温度下高压静电纺制成纳米级纤丝,然后将纤丝在HCl和HCHO混合溶液中加热固化,最终获得强度较高的木材纤维.同时分析了在制备过程中可能影响纤维形成的纺丝液因素和纺丝工艺因素,认为纺丝液的温度和施加的电压是影响纳米纤维成形的主要因素.该纤维可进一步炭化或活化加工成用途广泛、性能优良的碳纤维和活性碳纤维材料.     

沙柳木材苯酚液化工艺及其结构表征

为进一步研究沙柳木材苯酚液化的最佳制备工艺,以苯酚为液化剂,稀硫酸为催化剂,对沙柳木材进行液化试验,研究反应温度、催化剂用量、液比和反应时间对液化率的影响,并借助FTIR技术分析了沙柳木材及其液化产物的成分.结果表明,对沙柳木材苯酚液化影响最大的因素是液比,其次是反应温度、催化剂用量、反应时间;沙柳木材苯酚液化较适宜的试验条件是:液比7∶1,反应温度160℃,催化剂加量10％,反应时间120 min.沙柳木材液化后,红外谱图上出现了新的特征峰,说明木粉中化学组分的分子结构发生了变化,形成了更多的官能团.     

甘蔗渣苯酚液化的工艺研究

[目的]研究甘蔗渣苯酚液化的最佳工艺。[方法]通过单因素试验考察了反应时间、反应温度、苯酚与甘蔗渣质量比、催化剂用量等对甘蔗渣液化率的影响,并通过正交试验确定最佳液化工艺。[结果]在甘蔗渣苯酚液化过程中,反应温度对液化效果的影响最为显著,其次是反应时间,5%～8%催化剂用量对液化效果影响不大。甘蔗渣苯酚液化的最佳工艺：催化剂用量7%,液化温度160℃,苯酚与甘蔗渣质量比为6,液化时间110 min。在此工艺下,甘蔗渣的液化率为98.67%。[结论]该研究为甘蔗渣的综合利用提供了理论依据。     

木材界面液化的自胶合工艺参数对胶合性能的影响

针对木材的自胶合,引入溶剂催化液化法,以杨木和桉木单板为原料,进行了界面液化自胶合试验。分析了液化剂种类(苯酚、丙三醇)、涂布量(150、300、450 g/m2)、热压温度(125、150、175℃)、热压时间(10、15、20min)和树种(杨木、桉木)5个因子对胶合剪切强度的影响。结果表明:利用液化方法在木材表面构造黏稠过渡层以取代木材界面,实现木材的自胶合在技术上完全可行;单板树种对液化胶合性能有明显影响,在试验的工艺条件下,桉木的胶合性能优于杨木;丙三醇液化胶合性能高于苯酚;热压温度和时间对苯酚液化胶合性能的影响不明显,而对丙三醇影响明显。建议就木材界面液化自胶合的机理开展进一步深入研究。     

芦竹苯酚液化工艺的研究

[目的]优化芦竹的苯酚液化工艺。[方法]研究了芦竹在硫酸催化下苯酚液化时料液比(苯酚与芦竹质量比)、硫酸用量、反应温度、反应时间对芦竹苯酚液化残渣率的影响,通过傅立叶红外光谱分析了液化产物及残渣的结构。[结果]料液比对芦竹的苯酚液化影响较大;随着料液比及硫酸用量的增加残渣率明显降低;反应温度的升高有利于液化反应的进行,但到一定温度后残渣率变化不明显;液化反应主要在反应初期进行,随着时间的延长,液化效率变化不大。当料液比为3∶1,催化剂用量为6%,反应温度为160℃时,反应1.5 h可将芦竹较好的液化,液化残渣率达4.93%,液化效率达95%以上。[结论]液化后芦竹组分与苯酚发生化学反应,反应活性增强。     

废弃刨花板苯酚液化的影响因素及最佳工艺参数

为了搞清废弃刨花板在浓硫酸催化苯酚液化过程中，温度、时间、催化剂硫酸用量和料液比（刨花板粉∶苯酚）等因子对液化效果的影响，得到合理的液化工艺参数,该研究在分析影响因子的基础上，采用正交试验方法确定了浓硫酸催化刨花板苯酚液化的工艺参数。结果表明:采用硫酸催化剂进行木材的苯酚液化时，液化反应物的残渣率随着液化温度的提高、液化时间的延长、料液比的减小而减少，但随着催化剂用量的增加呈现出先降低后增加的趋势。极差分析表明:①废弃刨花板的最佳液化工艺为液化温度140℃，液化时间1.5 h，料液比1∶4.5，催化剂硫酸用量6%。在此液化条件下，其液化残渣率为9.6%。②实验室自制刨花板在液化温度140℃、液化时间1.5 h、料液比1∶3.5、催化剂硫酸用量为6%的液化条件下，残渣率可达到8.9%。      

玉米淀粉多元醇液化工艺研究

通过单因素实验法,研究了液化剂配比、液化时间、液化温度、催化剂用量、玉米淀粉与液化剂配比对玉米淀粉液化效果和液化产物羟值的影响。结果表明,硫酸是玉米淀粉多元醇液化的有效催化剂;玉米淀粉最佳液化工艺为：玉米淀粉与液化剂质量比为1：6,硫酸用量为液化剂质量的3％,液化剂中PEG400和甘油质量比为7：3,液化时间25min,液化温度150℃,此条件下液化残渣率为2．0％,所制备的玉米淀粉液化产物羟值为447．0mgKOH／g。     

杉木树皮的苯酚液化研究

以苯酚为液化剂,对杉木Cunninghamia lanceolata树皮进行了液化实验。分析了反应温度、液比（苯酚与杉木树皮的质量比）、催化剂的种类和用量及液化时间对液化反应的影响。结果表明：与盐酸和磷酸相比,硫酸对杉木树皮的液化具有较好的催化效果;适宜液化工艺条件为：以72%（720 g.kg-1）硫酸为催化剂,用量为0.15 mL.g-1,液化时间为1.0 h,反应温度为150℃,液比为3,此时液化残渣率为9.97%。利用傅里叶红外光谱（FTIR）分析了杉木树皮及其液化产物的结构特征,结果显示杉木树皮的化学组分发生了明显的酚化反应。图6表1参20     

木粉多元醇液化残余物的结构表征

为了探究木粉多元醇液化过程中缩聚反应阶段液化残余物的化学基团、结晶度以及微观形态的变化,进而探明缩聚反应机理,以聚乙二醇和丙三醇为液化剂、H2SO4为催化剂,对桦木木粉液化,并用FTIR、XRD和SEM对液化残余物进行分析.结果表明:1)在O～180 min液化时间内,缩聚反应约发生在70 min以后.2)与木粉相比,...     

三倍体毛白杨及杉木苯酚液化物的结构分析

为搞清酸性条件下三倍体毛白杨和杉木苯酚液化物的结构,该研究对两种木材分别进行了液化处理,并对液化物进行了傅立叶转换红外光谱（FTIR）、核磁共振光谱（1H-NMR、13C-NMR和31P-NMR）以及电子扫描电镜（SEM）的测定分析.FTIR和NMR的分析结果表明,液化后的毛白杨和杉木均发生了结构上的明显变化,出现了纤维素和木素的基本活性结构单元,表明液化处理使木材发生了降解、酚化等化学反应.SEM测定结果表明,木材液化物中含有未完全液化的微小木材组织碎片,两种木材液化物中残存的这种物质的大小存在差异.      

不同压缩率下杉木低分子质量酚醛树脂浸注研究

【目的】在不同压缩率下对杉木的低分子质量酚醛树脂浸注进行较为系统的研究,以期为人工林杉木的树脂浸注处理提供理论依据和技术参考。【方法】采用万能力学试验机对杉木试样进行径向压缩,使其压缩率分别为10%,20%,30%和40%,通过差示量热扫描仪对不同压缩率下杉木的微孔隙变化进行分析;以水溶性低分子质量酚醛树脂为浸注液,对不同压缩率下杉木在不同浸注阶段(卸压过程、卸压后)和不同浸注时间下的树脂浸注量及相应的浸注贡献率按照杉木试材重量变化进行测算,探索杉木压缩率与增重率之间的关系;通过超景深三维显微镜观测和傅里叶红外光谱,对压缩浸注后树脂在杉木中的分布及官能团变化进行分析。【结果】1)压缩处理能有效增大杉木的微孔体积,尤其是1～20 nm和200～400 nm孔径的孔隙体积显著增加。2)杉木在压缩率为10%～40%时,随着压缩率的提高,酚醛树脂的最大浸注量从0.053 g/cm~3增加至0.265 g/cm~3,卸压过程的浸注贡献率由16.85%增加至53.19%。在试验的所有压缩率下,酚醛树脂的浸注贡献率均在30 min内达到60%。3)杉木树脂压缩浸注的增重率与压缩率呈线性正相关关系,在压缩率不超过40%的情况下,压缩率每升高1%,杉木的增重率增加0.22%。4)酚醛树脂溶液浸注杉木时,其不但能浸注到杉木细胞腔内,也能浸注到细胞壁内,并且与细胞壁成分产生化学交联。【结论】压缩处理能很好地使低分子质量酚醛树脂浸注入木材中,有效提高树脂的浸注效率。在工业浸注处理时,为了提高树脂的浸注量和浸注效率,应尽量选取较高的木材压缩率,并注重卸压阶段的浸注效果。