废纸的苯酚液化及其生成物的树脂化研究

论文摘要

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。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 生物质资源的液化及产物利用现状
• 1.2.1 木材原料的液化及产物利用
• 1.2.2 非木材原料的液化及产物利用
• 1.3 液化物的结构及机理研究
• 1.3.1 纤维素液化机理
• 1.3.2 木质素液化机理
• 1.4 生物质液化的发展方向
• 1.5 立题依据和立题背景
• 1.5.1 立题依据
• 1.5.2 立题背景
• 1.6 论文构成
• 2 废纸苯酚液化的影响因素及液化工艺优化
• 2.1 引言
• 2.2 材料及方法
• 2.2.1 试验材料
• 2.2.2 试验方法
• 2.2.2.1 废纸液化物的制备
• 2.2.2.2 液化产物残渣率的测定
• 2.2.2.3 液化工艺试验方法
• 2.3 试验结果与分析
• 2.3.1 废纸苯酚液化的影响因素
• 2.3.1.1 温度对废纸液化残渣率的影响
• 2.3.1.2 硫酸催化剂用量（与苯酚的质量百分比）对废纸液化残渣率的影响
• 2.3.1.3 液比（苯酚与废纸的质量比）对废纸液化残渣率的影响
• 2.3.1.4 时间对废纸液化残渣率的影响
• 2.3.2 废纸苯酚液化的优化工艺参数
• 2.3.2.1 正交试验的因素水平及试验方案设计
• 2.3.2.2 正交试验的结果分析
• 2.4 小结
• 2.4.1 液比对废纸苯酚液化效果的影响
• 2.4.2 反应温度对废纸苯酚液化效果的影响
• 2.4.3 硫酸用量对废纸苯酚液化效果的影响
• 2.4.4 反应时间对废纸苯酚液化效果的影响
• 2.4.5 优化液化工艺参数的确定
• 3 废纸液化物树脂理化性能的研究
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 试验材料、试剂、仪器
• 3.2.2 试验方法
• 3.2.3 树脂理化性能测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 各因素对废纸液化物树脂理化性能的影响
• 3.3.1.1 甲醛与液化物物质的量比的影响
• 3.3.1.2 树脂化温度的影响
• 3.3.1.3 树脂化时间的影响
• 3.3.1.4 氢氧化钠与废纸液化物物质的量比的影响
• 3.4 小结
• 4 废纸液化物树脂合成工艺的研究
• 4.1 引言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 试验材料、试剂、仪器
• 4.2.2 试验方法
• 4.2.2.1 废纸液化物的制备
• 4.2.2.2 废纸液化物树脂的合成
• 4.2.2.3 废纸液化物树脂的调胶
• 4.2.2.4 杨木胶合板的压制
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 废纸液化物树脂的优化工艺确定
• 4.4 小结
• 5 废纸苯酚液化及生成树脂的结构表征
• 5.1 引言
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 材料与仪器
• 5.2.2 试验方法
• 5.2.2.1 X衍射仪（XRD）对液化物残渣的测定
• 5.2.2.2 红外吸收光谱（FTIR）对液化物官能团的测定
• 5.2.2.3 废纸液化物、废纸液化物树脂的SEM测定
• 5.2.2.4 废纸液化物树脂的TG测定
• 5.3 试验结构与分析
• 5.3.1 X射线衍射分析
• 5.3.1.1 液化温度对废纸液化残渣结晶度的影响
• 5.3.1.2 硫酸用量对废纸液化残渣结晶度的影响
• 5.3.1.3 液比对废纸液化残渣结晶度的影响
• 5.2.2.4 液化时间对废纸液化残渣结晶度的影响
• 5.2.2.5 液化残渣的X射线衍射小结
• 5.3.2 废纸液化前后的红外吸收光谱（FT-IR）分析
• 5.3.3 废纸液化物及树脂扫描电镜（SEM）分析
• 5.3.4 废纸液化物树脂的差热（DTA）分析比较
• 5.4 小结
• 6 总结论与建议
• 6.1 废纸苯酚液化的影响因素及液化工艺优化
• 6.2 废纸液化物树脂理化性能的研究
• 6.3 废纸液化物树脂合成工艺进行研究
• 6.4 废纸苯酚液化及生成树脂的结构表征
• 6.5 创新点与建议
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 获得成果目录清单
• 致谢
• 附件