專利名稱：一種竹材液化方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及竹材領域，主要是一種竹材液化方法。
背景技術(shù)：
由于竹材的特殊結(jié)構(gòu)，竹材的加工利用率低于40%，60%以上變成加工剩余物作為燃料或被廢棄，不僅浪費資源，而且污染環(huán)境。竹材作為一種難溶、難熔的天然高分子材料，不能像塑料、金屬和玻璃一樣通過加熱、加壓等方式進行加工。因此，竹廢棄物的加工利用受到了一定的限制。研究發(fā)現(xiàn)，竹材液化后的產(chǎn)物具有一定的流動性，能夠用作膠粘劑、酚醛樹脂、酚醛泡沫、聚氨酯硬泡、聚氨酯軟泡、聚氨酯半硬泡、纖維和碳纖維等多種新型高分子材料的原料，使竹材的利用率達到了 100%，從而拓寬了竹材的應用領域。
傳統(tǒng)的液化方法主要是將竹材廢棄物粉碎后直接用苯酚、多元醇或環(huán)狀碳酸酯等單一有機溶劑在高溫高壓下液化或加入催化劑在高溫、常壓下液化。本發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，采用混合液化劑液化竹材可以快速、高效率液化竹材，且液化產(chǎn)物作為合成高分子的原材料，可以改善高分子材料的各項性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是要克服上述技術(shù)的不足，而提供一種竹材液化方法，采用本發(fā)明提供的方法不僅降低了液化殘渣率，而且原料來源豐富、環(huán)保。采用本方法獲得的竹材液化產(chǎn)物可以直接用于制備酚醛膠粘劑、酚醛模塑材料、聚氨酯泡沫塑料、纖維和碳纖維等多種新型高分子材料。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案這種竹材液化方法，將混合液化劑、阻聚劑和酸性催化劑混合均勻后通過加熱反應器加熱到100°c，加入竹粉，邊攪拌邊加熱至120-170°C進行竹材液化反應；所述混合液化劑包括酚和聚乙二醇和丙三醇混合物，液化體系中各組分酚聚乙二醇和丙三醇混合物阻聚劑酸性催化劑竹粉的質(zhì)量比例為5-95 95-5 :1-4 :1-6 :20-50。作為優(yōu)選，所述酚為反應單體和平均官能度大于2的苯酚、間甲酚、鄰甲酚、對甲酚、對叔丁基苯酚、1，3，4- 二甲酚、1，2，5- 二甲酚、對壬基酚、間苯二酚或1，3，5- 二甲酚。作為優(yōu)選，所述聚乙二醇和丙三醇混合物為聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600和聚乙二醇1000中的一種和丙三醇的混合物，聚乙二醇與丙三醇的質(zhì)量比為90/10、80/20,70/30,60/40,50/50,40/60,30/70,20/80,10/90 中的一種。所述的聚乙二醇和丙三醇混合物中，聚乙二醇首選聚乙二醇400，與丙三醇的質(zhì)量比首選80/20或70/30。作為優(yōu)選，所述阻聚劑為碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯中的一種。作為優(yōu)選，所述酸性催化劑為硫酸、鹽酸、磷酸、甲酸、乙酸、苯磺酸、苯甲酸的一種或兩種混合酸。作為優(yōu)選，所述竹材液化反應在帶有攪拌、冷凝回流裝置的反應釜中進行。作為優(yōu)選，所述竹粉為20-400目的竹加工廢棄物。
作為優(yōu)選，所述加熱反應器為油浴或微波，竹材液化的時間為微波5-30分鐘，油浴60-120分鐘。作為優(yōu)選，所述的液化反應結(jié)束后，液化產(chǎn)物用有機溶劑1，4_ 二氧六環(huán)、丙酮、乙醇或甲醇洗滌，測定竹粉液化率。本發(fā)明有益的效果是本發(fā)明提供的竹材液化方法，不僅可以實現(xiàn)竹材液化，而且竹材的液化率比較高，液化產(chǎn)物用途廣泛，可用于替代苯酚制備生物基酚醛樹脂、又可用于替代部分聚醚或聚酯多元醇制備聚氨酯泡沫，還可用于制備纖維和碳纖維等多種新型高分子材料的原料，使竹材利用率達100%。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合舉例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的舉例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實施例I將竹加工剩余物烘干、粉碎，過20目篩備用。將95質(zhì)量份苯酚加入帶有冷凝器、攪拌器和溫度計的反應容器中，依次加入5質(zhì)量份聚乙二醇400與丙三醇混合物(80/20)、2質(zhì)量份碳酸乙烯酯、3質(zhì)量份硫酸,25質(zhì)量份竹粉,充分攪拌，140°C下油浴液化120min后，取出降溫至室溫，用無水乙醇洗滌、過濾后，得竹粉的液化率為98. 6%。實施例2
將竹加工剩余物烘干、粉碎，過20目篩備用。將5質(zhì)量份苯酚加入帶有冷凝器、攪拌器和溫度計的反應容器中，依次加入95質(zhì)量份聚乙二醇400與丙三醇混合物(80/20)、2質(zhì)量份碳酸乙烯酯、3質(zhì)量份硫酸25質(zhì)量份竹粉,充分攪拌，170°C下油浴液化90min后,取出降溫至室溫，用1，4_ 二氧六環(huán)洗滌、過濾后，得竹粉的液化率為92. 3%。實施例3將竹加工剩余物烘干、粉碎，過20目篩備用。將90質(zhì)量份苯酚加入帶有冷凝器、攪拌器和溫度計的反應容器中，依次加入10質(zhì)量份聚乙二醇400與丙三醇混合物(70/30)、3質(zhì)量份碳酸乙烯酯、4質(zhì)量份硫酸,33質(zhì)量份竹粉,充分攪拌，160°C下油浴液化90min后，取出降溫至室溫，用無水甲醇洗滌、過濾后，得竹粉的液化率為92. 3%。實施例4將竹加工剩余物烘干、粉碎，過20目篩備用。將70質(zhì)量份苯酚加入帶有冷凝器、攪拌器和溫度計的反應容器中，依次加入30質(zhì)量份聚乙二醇400與丙三醇混合物(80/20)、4質(zhì)量份碳酸丙烯酯、6質(zhì)量份硫酸,40質(zhì)量份竹粉,充分攪拌，150°C下油浴液化60min后，取出降溫至室溫，用丙酮洗滌、過濾后，得竹粉的液化率為85. 6%。實施例5將竹加工剩余物烘干、粉碎，過20目篩備用。將50質(zhì)量份苯酚加入帶有冷凝器、攪拌器和溫度計的反應容器中，依次加入50質(zhì)量份聚乙二醇400與丙三醇混合物(70/30)、3質(zhì)量份碳酸丙烯酯、5質(zhì)量份硫酸,50質(zhì)量份竹粉,充分攪拌，160°C下油浴液化120min后，取出降溫至室溫，用丙酮洗滌、過濾后，得竹粉的液化率為98. 6%。實施例6
將竹加工剩余物烘干、粉碎，過20目篩備用。將30質(zhì)量份苯酚加入帶有冷凝器、攪拌器和溫度計的反應容器中，依次加入70質(zhì)量份聚乙二醇400與丙三醇混合物(80/20)、2質(zhì)量份碳酸乙烯酯、I質(zhì)量份硫酸,20質(zhì)量份竹粉,充分攪拌，120 °C下油浴液化120min后，取出降溫至室溫，用1，4_ 二氧六環(huán)洗滌、過濾后，得竹粉的液化率為85. 6%。實施例7將竹加工剩余物烘干、粉碎，過20目篩備用。將10質(zhì)量份苯酚加入帶有冷凝器、攪拌器和溫度計的反應容器中，依次加入90質(zhì)量份聚乙二醇400與丙三醇混合物(80/20)、3質(zhì)量份碳酸乙烯酯、2質(zhì)量份硫酸,30質(zhì)量份竹粉,充分攪拌，170°C下油浴液化30min后，取出降溫至室溫，用1，4_ 二氧六環(huán)洗滌、過濾后，得竹粉的液化率為82%。實施例8將竹加工剩余物烘干、粉碎，過20目篩備用。將10質(zhì)量份苯酚加入帶有冷凝器、攪拌器和溫度計的反應容器中，依次加入90質(zhì)量份聚乙二醇400與丙三醇混合物(80/20)、 3質(zhì)量份碳酸乙烯酯、2質(zhì)量份硫酸，30質(zhì)量份竹粉，充分攪拌，微波液化30min后，取出降溫至室溫，用1，4_ 二氧六環(huán)洗滌、過濾后，得竹粉的液化率為82%。實施例9將竹加工剩余物烘干、粉碎，過20目篩備用。將90質(zhì)量份苯酚加入帶有冷凝器、攪拌器和溫度計的反應容器中，依次加入10質(zhì)量份聚乙二醇400與丙三醇混合物(70/30)、4質(zhì)量份碳酸乙烯酯、3質(zhì)量份硫酸，50質(zhì)量份竹粉，充分攪拌，微波液化20min后，取出降溫至室溫，用無水甲醇洗滌、過濾后，得竹粉的液化率為90%。實施例10將竹加工剩余物烘干、粉碎，過20目篩備用。將50質(zhì)量份苯酚加入帶有冷凝器、攪拌器和溫度計的反應容器中，依次加入50質(zhì)量份聚乙二醇400與丙三醇混合物(80/20)、I質(zhì)量份碳酸乙烯酯、6質(zhì)量份硫酸,20質(zhì)量份竹粉,充分攪拌，170°C下微波液化5min后,取出降溫至室溫，用丙酮洗滌、過濾后，得竹粉的液化率為92%。最后，應當指出，以上實例僅是本發(fā)明較有代表性的例子。顯然，本發(fā)明的技術(shù)方案并不限于上述實例，還可以有許多變形，本領域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導出或聯(lián)想到的所有變形，均應認為是本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種竹材液化方法，其特征是將混合液化劑、阻聚劑和酸性催化劑混合均勻后通過加熱反應器加熱到100°C，加入竹粉，再加熱至120-17(TC進行竹材液化反應；所述混合液化劑包括酚和聚乙二醇和丙三醇混合物，液化體系中各組分酚聚乙二醇和丙三醇混合 物阻聚劑酸性催化劑竹粉的質(zhì)量比例為5-95 :95-5 :1-4 :1_6 :20_50。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的竹材液化方法，其特征是所述酚為反應單體和平均官能度大于2的苯酚、間甲酚、鄰甲酚、對甲酚、對叔丁基苯酚、1，3，4-二甲酚、1，2，5-二甲酚、對壬基酚、間苯二酚或1，3，5- 二甲酚。
3.根據(jù)權(quán)利要求I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為聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600和聚乙二醇1000中的一種和丙三醇的混合物，聚乙二醇與丙三醇的質(zhì)量比為 90/10、80/20、70/30、60/40、50/50、40/60、30/70、20/80、1 0/90中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的竹材液化方法，其特征是所述阻聚劑為碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的竹材液化方法，其特征是所述酸性催化劑為硫酸、鹽酸、磷酸、甲酸、乙酸、苯磺酸、苯甲酸的一種或兩種混合酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的竹材液化方法，其特征是所述竹材液化反應在帶有攪拌、冷凝回流裝置的反應釜中進行。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的竹材液化方法，其特征是所述竹粉為20-400目的竹加工廢棄物。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的竹材液化方法，其特征是所述加熱反應器為油浴或微波，竹材液化的時間為微波5-30分鐘，油浴60-120分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的竹材液化方法，其特征是所述的液化反應結(jié)束后，液化產(chǎn)物用有機溶劑I，4- 二氧六環(huán)、丙酮、乙醇或甲醇洗滌，測定竹粉液化率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種竹材液化方法，將混合液化劑、阻聚劑和酸性催化劑混合均勻后通過加熱反應器加熱到100℃，加入竹粉，邊攪拌邊加熱至120-170℃進行竹材液化反應；所述混合液化劑包括酚和聚乙二醇和丙三醇混合物，液化體系中各組分酚∶聚乙二醇和丙三醇混合物∶阻聚劑∶酸性催化劑∶竹粉的質(zhì)量比例為5-95∶95-5∶1-4∶1-6∶20-50。本發(fā)明有益的效果是本發(fā)明提供的竹材液化方法，不僅可以實現(xiàn)竹材液化，而且竹材的液化率比較高，液化產(chǎn)物用途廣泛，可用于替代苯酚制備生物基酚醛樹脂、又可用于替代部分聚醚或聚酯多元醇制備聚氨酯泡沫，還可用于制備纖維和碳纖維等多種新型高分子材料的原料，使竹材利用率達100%。
文檔編號C08H8/00GK102731797SQ20121023646
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者張金萍, 杜孟浩, 胡立松 申請人:中國林業(yè)科學研究院亞熱帶林業(yè)研究所