废纸的苯酚液化及其生成物的树脂化研究

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近年来,由于石油、天然气等资源的日益枯竭,如何高效利用生物质资源变得迫在眉睫。液化作为生物质利用的主要途径之一,受到国内外学者的普遍关注。生物质苯酚液化产物可用于制造胶黏剂、模塑材料、发泡材料和碳纤维素等,应用前景十分广泛。废纸作为一种回收的生物质资源,长期仅限于再生纸的制造方面,其利用的范围还有待广泛和深入。为了进一步研究纸的利用价值并提高其利用率,对其进行苯酚液化利用研究,不但可以增加废纸的经济附加值,扩展废纸的利用领域,还可以缓解目前木质资源紧缺的现状。本论文主要用正交试验方法对废纸的苯酚液化工艺、废纸液化物树脂化工艺进行了研究,并且利用多种仪器分析方法:扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶转换红外光谱(FTIR)和差热分析仪(DTA)对废纸液化物、液化物树脂的结构、性能进行了表征分析。本论文得到以下结论:(1)用硫酸作催化剂对废纸进行苯酚液化处理时,液化的优化工艺参数为:液比为4.5,催化剂用量为12%,液化温度150℃、液化时间2.5h,此时,液化效率最佳,到达了99%。(2)通过单因素和正交试验对废纸废纸液化物进行树脂化研究,最终确定了优化的树脂化工艺条件:甲醛与液化物摩尔比为2.1,树脂化温度74℃,树脂化时间3h,氢氧化钠与液化物摩尔比为0.5。经国家人造板与木竹制品质量监督检验中心检测,在此工艺条件下制备的胶粘剂压制的胶合板强度为1.42MPa,达到GB/T9846-2004中Ⅰ类胶合板的要求的强度。(3)采用IR仪器分析发现,废纸液化后产生了更多的活性芳核衍生物,总体活性也随之增强;采用XRD仪器分析发现,随着温度、时间、催化剂用量、液比的升高,废纸液化物残渣的结晶度均呈现先增加后减少的趋势;采用SEM仪器分析发现,废纸液化处理后,废纸液化物里面还残存着未液化完全的微细纤维;采用DTA仪器分析发现,废纸液化物树脂峰顶温度低于常规树脂。
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