摘要利用废弃ACQ防腐杉木笨酚液化物与甲醛在碱性环境中反应，进行热固型酚醛树脂合成实蹌;通过正交试 验方法研究了单因素变量对树脂化反应的影响。得出最优化的树脂化合成工艺为：合成温度801,合成时间120min,氢 氧化钠/淡化物摩尔比（mr画少）=0.6，甲醛/液化物摩尔比（mrF/P ) = 2.0„在此工艺条件下制备的酚醛树脂压制的肢 合板胶合铎度达到1.33MPa,符合GB/T17657-1999中I类胶合板的铎度要求„

 

关键词ACQ防虡木材，苯酚液化,树脂化,胶黏剂，酚醛树脂

 

木材液化作为生物质利用的主要途径之一[1]•，受到国内 外学者的普遍关注与研究。木材防腐处理是延长木材使用寿 命、节约木材的有效措施，而防腐木材废弃后容易产生环境污 染。各类可再生的生物质釺维物质及其组成部分如树皮、木 质素、废纸、竹材、葡萄藤等被用于替代苯酚合成酚醛树 脂[27]，利用废弃ACQ防腐杉木液化优化工艺条件下所得液 化物[8],合成酚醛树脂，对环境保护有十分重要的意义。

 

本研究探讨了树脂化时间、温度、氢氧化钠/液化物摩尔 比、甲醛/液化物摩尔比对树脂化性能的影响,初步对ACQ防 腐木的树脂化工艺进行了优化。

 

1实验部分 1.1材料

 

木材:废弃ACQ防腐杉木，用植物粉碎机加工成80目木 粉(网筛孔径0. 2mm)，103土2C下干燥12h,放入干燥器中留 作实验原料。

 

药品:苯酚(分析纯);硫酸(分析纯)，浓度98%，采用蒸馏 水配制成浓度36%的低浓度硫酸;丙酮(分析纯)：甲醛(分析 纯)，浓度37%;氢氧化钠溶液，浓度40%。

1.2方法

 

将干燥后的木粉、苯酚、硫酸按液比3. 5、硫酸加人量9% 的配比加入装有冷凝装置的250mL三口烧瓶中，升温至 150T：,待苯酚融化后以转速1058r/miri搅拌反应2.5h，反应 物迅速冷却至室温〔8]。在真空0.0951^条件下抽滤液化 物,得到的液化物收于玻璃瓶中备用。35°C以下将质量分数 为40%的氢氧化钠溶液和蒸馏水一次加入到装有液化物的烧 瓶中，在带有冷凝装置的501水浴中，充分搅拌5min;根据液 化物物质的量(以苯酚计)缓慢滴加一定比例的甲醛溶液至烧 瓶中，然后将水浴温度提高到设定温度(每Umb升高lOt：), 到达设定温度后计时，进行合成反应。反应结束后，将得到的 酚醛树脂在冷水中冷却至30°C以下，放人玻璃瓶中，编号备 用。

 

将面粉按5%的质量比与树脂均匀混合，热压温度 1501，热压压力1.2MPa,热压时间7min,芯板双面涂胶量 280g/m2条件下，将合成的酚醛树脂与芯板压制成胶合板。 试件的锯割按照GB/T9846. 7-2004中A型试件要求进行,胶 合板强度依据GB/T17657-1999中I类胶合板的强度要求(胶 合强度大于0.7MPa)进行检测。

 

2结果与分析

 

2.1液化物树脂胶和强度实验结果

 

为确定液化物树脂化的优化工艺参数,需要考虑各因素 交变作用时的影响效果。本研究采用1(45)正交表,根据单 因素的作用规律,选取适当的因素与水平进行试验=正交试 验因素设计表及湿态胶合强度结果见表1。

表1正交试验方案及结果L1S (4s)

序号 温度/°c 时间/min mrsacyH/p twf/p 湿态胶合 强度/MPa

1 75 100 0.5 1.6 0. 95

2 75 120 0.6 1.8 1.16

3 75 140 0.7 2 1.13

4 75 160 0.8 2.2 1.05

5 80 100 0.6 2 1.12

6 80 120 0.5 2.2 1.17

7 80 140 0.8 1.6 1.10

8 80 160 0.7 1.8 1.07

9 85 100 0.7 2.2 1.04

10 85 120 0.8 2 0. 99

11 85 140 0.5 1.8 0.92

12 85 160 0.6 1.6 0. 94

13 90 100 0.8 1.8 0.97

14 90 120 0.7 1.6 1.04

15 90 140 0.6 2.2 1.10

16 90 160 0.5 2 1. 14

2.2 防腐木液化物树脂优化工艺

正交试验方案及方差分析结果如表2所示。

表2各影响因素的极差分析结果一胶合强度

胶合强度MPa

因素 水平 均值 极差R

A树脂化温度/X： 75 1. 073 0.142

80 1.115

85 1.093

90 1.063

B树脂化时间/mb 100 1.020 0.070

120 1.090

140 1.063

160 1.050

CmrNaUH/P 0.5 1.045 0.052

0.6 1.080

0.7 1.070

0.8 1.028

Dmrp/p 1.6 1.007 0.088

1.8 1.030

2.0 1.095

2.2 1,090

空列 0. 083

 

2.2.1各因素对湿态狡合强度的影响

 

通过对树脂化温度、树脂化时间、4个因 素对废弃ACQ防腐木液化物树脂化湿态胶合强度平均值影 响的研究可知,随着树脂化温度的提高,胶合强度先快速上升

后下降,树脂化温度为80X：时，胶合强度达到最大值为 1.115MPa;随着树脂化时间的提高，胶合强度先快速上升后 下降.树脂化温度为80°C时，胶合强度达到最大值为 1. 09MPa;随着的提高，胶合强度先上升后下降，当 JnrNaOH/P 为0.6时,胶合强度达到最大值为1.08MPa;随着 mrm的提高，胶合强度呈现上升的趋势，且当仰■时为2.0 时，胶合强度达到最大，为1.095MPa。

 

2.2.2优化工艺

 

表2为废弃AC.Q防腐木液化物树脂压制的杨木三层胶 合板干态胶合强度正交试验结果。由表2可知，优化条件为： A2B2C2D3,即优化条件如表3所示。试验选取的4个因素对 防腐木液化物树脂化湿态胶合强度的影响规律依次是:A>D >B>C,即树脂化时间>mrF/p >树脂化温度>。 根据表3优化条件的具体参数，按照树脂化实验步骤进行验 证试验，得到湿态晈合强度为1. 33MPa。

表3验证试验设计及结果

试验号 温度/时间/ ? min WNbOH/P 强度/  mrp/p  MPa 平均湿态 强度/MPa

1 80 120 0.6 2. 0 1, 34 1. 33

2 80 120 0.6 2. 0 1. 32

 

3结论

 

通过4个因素的正交实验结果表明:废弃ACQ防腐木液

 

化物合成酚醛树脂的最佳工艺参数为:树脂化温度80C，树脂

 

化时间120min，mr^oH/p为0. 6，mrF/P为2. 0。在此工艺条件