煤基腐植酸改性建筑人造板粘合剂的研究与制备

论文摘要

随着石油资源的日益枯竭,能源危机的加重,导致一些从原油中提炼出的化工试剂的价格大幅增长,如建筑人造板粘合剂的原材料大部分都来源于石油化工高昂的原材料价格必然提高了产品的成本,其必然给企业,乃至整个人造板市场发展带来不良的影响。此外,市场上通用的人造板粘合剂也存在诸多自身的缺点,如脲醛树脂硬而脆、游离甲醛高以及酚醛树脂成本价格高、热压温度高等,虽有许多学者做出了相关方面的大量研究,但是如何在改进粘合剂自身缺点的同时,尽可能的降低生产成本是本文的所要研究的内容。本文主要工作归纳如下：1.从褐煤制得的腐植酸出发,阐述了腐植酸的由来及其物化性质,详细地比较分析了腐植酸不同制备方法,针对目前建筑人造板粘合剂存在的问题,着重进行了腐植酸作为建筑人造板粘合剂可行性研究通过适当的化学改性研究从而制备具有高性能、低成本的建筑人造板粘合剂。在大量筛选不同的提取方式的基础上,摸索出提取内蒙年轻褐煤中的腐植酸一个最佳工艺。对所提取的腐植酸进行一系列表征（如：核磁共振1H-NMR;红外光谱FIIR；热重分析TG等）。结果表明,腐植酸中的甲氧基、羟基以及醚键等含有氧原子的基团较多；而其中所含的N元素可能是植物组织中的蛋白质。此外,对所提取的腐植酸分别进行羟甲基化、酚化改性,并对化学改性后的产物通过FIIR、1H-NMR、羟甲基值测试等方法表征,证实了腐植酸化学改性的有效性。2.用羟甲基化腐植酸对脲醛树脂进行改性制备出腐植酸-脲醛树脂,对其进行理化性能表征与结构测试,结果表明改性后的腐植酸-脲醛树脂与脲醛树脂理化性能有了不同程度提高、结构却没有大的变化,改性后交联体系中增加了较多的芳香环邻对位刚性链,提高产品耐热性和机械强度,且游离甲醛的含量也明显减少。3.用酚化腐植酸替代部分苯酚制备腐植酸-酚醛树脂,对替代不同苯酚含量的腐植酸-酚醛树脂进行热固化过程的动力学分析,例如33%酚化腐植酸替代苯酚得到的酚醛树脂,其反应表观活化能E=232.34KJ/mol,反应级数n=1.08,得出指前因子A=3.775,故其热力学方程为：k=3.775e-232.34/RT其固化行为优于参比的酚醛树脂,热稳定性由于纯化HA原料（减少脂肪糖和增加芳香结构）而提高。本研究所合成腐植酸-脲醛树脂,腐植酸-酚醛树脂,由于在合成中加入改性后的腐植酸按比例添加树脂中或部分替代合成原料,从而使得粘合剂成本大幅降低。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第一章 综述
• 1.1 腐植酸的概述
• 1.1.1. 腐植酸的由来与应用
• 1.1.2. 腐植酸的物化性质
• 1.1.2.1 腐植酸的物理性质
• 1.1.2.2 腐植酸的化学性质
• 1.2 不同来源腐植酸的组成
• 1.3 腐植酸的制备
• 1.3.1 碱性介质氧化
• 1.3.2 空气-氨氧化
• 1.3.3 肖酸氧化
• 1.3.4 高锰酸钾氧化
• 1.3.5 过氧化氢氧化
• 1.3.6 其他氧化剂
• 1.4 目前粘合剂遇到的主要难题
• 1.4.1 甲醛释放量较高
• 1.4.2 粘合剂原料供应不足
• 1.5 腐植酸用作木材粘合剂的可行性研究
• 1.6 本文的主要研究内容与意义
• 第二章 腐植酸的提纯与表征
• 2.1 原料试剂与仪器
• 2.1.1. 原料试剂
• 2.1.2. 仪器
• 2.2 试验步骤
• 2.3 腐植酸的表征和结果
• 2.3.1. 元素分析
• 2.3.2. 工业分析方法
• 2.3.2.1. 原料水分的测定
• 2.3.2.2. 原料灰分的测定
• 2.3.2.3. 原料水不溶物的测定
• 2.3.3. 腐植酸羟基值的测定
• 2.3.3.1. 酸值的测定
• 2.3.3.2. 酰化试剂消耗碱体积的测定
• 2.3.3.3. 腐植酸羟基值的测定
• 2.3.3.4. 分析结果
• 2.3.4. 红外光谱分析
• 2.3.5. 核磁共振氢谱分析
• 2.3.6. 热分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 腐植酸改性的研究
• 3.1 概述
• 3.2 腐植酸的化学改性
• 3.2.1. 腐植酸的羟甲基化改性
• 3.2.2. 腐植酸的酚化改性
• 3.3 试验
• 3.3.1. 腐植酸的羟甲基化改性
• 3.3.2. 腐植酸的酚化改性
• 3.4 腐植酸化学改性的结果与讨论
• 3.4.1. 改性后腐植酸羟基值
• 3.4.2. 化学改性的红外光谱分析
• 3.4.4. 化学改性的核磁共振氢谱分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 腐植酸羟甲基化改性脲醛树脂的研究
• 4.1 概述
• 4.2 脲醛树脂的合成原理
• 4.3 腐植酸-脲醛树脂的合成原理
• 4.4 试验
• 4.4.1. 试验试剂
• 4.4.2. 试验仪器
• 4.4.3. 合成步骤
• 4.4.4. 树脂粘度的测试
• 4.4.5. 树脂pH值的测试
• 4.4.6. 树脂固含量的测试
• 4.4.7. 树脂的游离甲醛测定
• 4.4.8. 人造板的压制
• 4.5 结果与讨论
• 4.5.1. 腐植酸-脲醛树脂实测性能
• 4.5.2. 腐植酸-脲醛树脂组成反应条件的优化
• 4.5.3. 腐植酸-脲醛树脂的红外光谱分析
• 4.5.4. 腐植酸-脲醛树脂的热分析
• 4.5.5. 腐植酸-脲醛树脂的DSC表征与分析
• 4.5.6. 腐植酸的掺量对脲醛树脂的粘接强度的影响
• 4.5.7. 腐植酸的掺量对脲醛树脂的剪切强度的影响
• 4.6 本章小结
• 第五章 腐植酸-酚醛树脂HPF的合成与性能测试
• 5.1 概述
• 5.2 酚醛树脂的合成原理
• 5.3 试验
• 5.3.1. 试验试剂
• 5.3.2. 试验仪器
• 5.3.3. 合成步骤
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1. 腐植酸-酚醛树脂组成反应条件的优化
• 5.4.2. 红外光谱分析及讨论
• 5.4.3. 腐植酸-酚醛树脂（HPF）的热分析
• 5.4.4. 腐植酸的掺量对酚醛树脂的粘接强度的影响
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A
• 附录B
• 作者简介及读研期间主要科研成果