木质素衍生物改性脲醛树脂的机制及其性能研究

发布时间：2023-04-21 05:20

　　脲醛(UF)树脂是全球产量最大的热固性树脂,具有重要的商业应用价值。但脲醛树脂存在储存期短、初粘性差、耐水性不足、甲醛释放量高和过度依赖粮食资源填料的缺点,严重地限制了脲醛树脂在实际生产中的应用。另一方面,木质素由疏水性苯丙烷结构单元在植物体内通过自由基耦合而成,具有类酚醛树脂结构特点。因此,在木材加工领域已有大量木质素改性木材胶黏剂的应用研究。然而,木质素在脲醛树脂中的反应活性尚待提高,且其反应行为尚不清楚。因此,本文通过模型化合物研究了木质素在脲醛树脂合成过程中的反应行为及其影响因素;利用两亲性的木质素磺酸钠改性脲醛树脂,提高了脲醛树脂的储存稳定性,并通过分析树脂微观形貌、结晶行为和分子结构变化,解释了木质素磺酸钠在脲醛树脂中的作用机理;制备木质素基多元酸衍生物替代脲醛树脂传统的无机路易斯酸固化剂,提高树脂的耐水性,并研究了木质素基多元酸对脲醛树脂固化行为、结晶行为和热稳定性的影响;利用碱木质素的多羟基结构特点,合成了木质素基RAFT链转移试剂,并用于甲基丙烯酸月桂酯和甲基丙烯酸香草醛的可控聚合,从而制备了一系列木质素基多元醛,提高脲醛树脂的初粘性;利用玉米芯水解残渣含有大量长径比...

【文章页数】：125 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
1.绪论
    1.1 降低脲醛树脂甲醛释放量研究进展
        1.1.1 低甲醛/尿素摩尔比脲醛树脂
        1.1.2 改性剂降低脲醛树脂甲醛释放量
    1.2 脲醛树脂储存稳定性研究进展
    1.3 脲醛树脂初粘性研究进展
    1.4 固化剂对脲醛树脂耐水性影响研究进展
    1.5 脲醛树脂填料研究进展
    1.6 本论文的目的意义、主要内容和技术路线图
        1.6.1 目的和意义
        1.6.2 本研究的主要内容
        1.6.3 技术路线如下所示
2.木质素模型化合物在脲醛树脂合成过程中的反应行为研究
    2.1 引言
    2.2 实验材料与方法
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 仪器与设备
    2.3 实验部分
        2.3.1 羟甲基化反应
        2.3.2 碱性/酸性条件下共缩聚反应
        2.3.3 LMH和 LMG甲醚化改性
        2.3.4 脲醛树脂合成
        2.3.5 苯酚-尿素-甲醛树脂合成
        2.3.6 表征方法
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 羟甲基化反应过程研究
        2.4.2 缩聚反应过程研究
        2.4.3 酚羟基对木质素结构单元反应活性的影响
        2.4.4 空间位阻对木质素结构单元反应行为的影响
    2.5 本章小结
3.木质素磺酸钠改性脲醛树脂合成及储存稳定性机理研究
    3.1 引言
    3.2 实验材料与方法
        3.2.1 实验材料
        3.2.2 仪器与设备
    3.3 实验部分
        3.3.1 木质素磺酸钠改性脲醛树脂合成
        3.3.2 固化树脂的萃取
        3.3.3 树脂胶体粒子聚集形貌分析
        3.3.4 红外光谱
        3.3.5 DSC分析
        3.3.6 树脂流变分析
        3.3.7 木质素磺酸钠改性脲醛树脂结晶行为分析
        3.3.8 热重分析
        3.3.9 ¹³C CPMAS NMR分析
        3.3.10 胶合板制备
        3.3.11 胶合板性能分析
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 树脂储存稳定性分析
        3.4.2 木质素磺酸钠改性脲醛树脂胶体粒子的微观形貌
        3.4.3 木质素磺酸钠及改性脲醛树脂结构研究
        3.4.4 木质素磺酸钠改性脲醛树脂胶体zeta电位研究
        3.4.5 木质素磺酸钠改性脲醛树脂结晶行为
        3.4.6 木质素磺酸钠改性脲醛树脂固化行为研究
        3.4.7 木质素磺酸钠改性脲醛树脂热稳定性
        3.4.8 木质素磺酸钠改性脲醛树脂胶合强度和甲醛释放量
    3.5 本章小结
4.多元酸改性木质素的合成及其在脲醛树脂固化过程的应用
    4.1 引言
    4.2 实验材料与方法
        4.2.1 实验材料
        4.2.2 仪器与设备
    4.3 实验部分
        4.3.1 羟甲基化木质素制备
        4.3.2 马来酸化羟甲基木质素制备
        4.3.3 木质素模型化合物验证反应
        4.3.4 UF树脂的合成
        4.3.5 UF树脂理化性质分析
        4.3.6 胶合板制备
        4.3.7 纤维板制备
        4.3.8 胶合板胶合强度测试
        4.3.9 纤维板力学性能和吸水稳定性测试
        4.3.10 胶合板和MDF甲醛释放量测试
        4.3.11 表征方法
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 木质素模型化合物验证实验分析
        4.4.2 木质素基多元酸的合成
        4.4.3 木质素基多元酸催化脲醛树脂固化过程分析
        4.4.4 固化剂对脲醛树脂结晶行为影响
        4.4.5 固化剂对脲醛树脂热降解稳定性影响
        4.4.6 木质素基多元酸催化脲醛树脂基人造板性能分析
    4.5 本章小结
5.木质素基多元醛的制备及其在脲醛树脂中的应用
    5.1 引言
    5.2 实验材料与方法
        5.2.1 实验材料
        5.2.2 仪器与设备
    5.3 实验部分
        5.3.1 甲基丙烯酸香草醛合成
        5.3.2 木质素基RAFT链转移试剂合成
        5.3.3 木质素基多元醛合成
        5.3.4 预压性能测试
        5.3.5 胶合强度测定
        5.3.6 表征方法
    5.4 结果与讨论
        5.4.1 L-CTA的合成和定量分析
        5.4.2 VMA合成分析
        5.4.3 木质素基多元醛的合成
        5.4.4 L-g-LMA-VMA理化性能分析
        5.4.5 木质素基多元醛交联反应
        5.4.6 木质素基多元醛的胶合性能分析
    5.5 本章小结
6.羧甲基玉米芯水解残渣的制备及其在脲醛树脂中的应用
    6.1 引言
    6.2 实验材料与方法
        6.2.1 实验材料
        6.2.2 仪器与设备
    6.3 实验部分
        6.3.1 玉米芯水解残渣成分分析
        6.3.2 羧甲基化改性处理
        6.3.3 羧甲基取代度测定
        6.3.4 分子量测定
        6.3.5 脲醛树脂合成
        6.3.6 胶合板制备
        6.3.7 胶合板性能分析
        6.3.8 表征方法
    6.4 结果与讨论
        6.4.1 玉米芯水解残渣组成及其衍生物分析
        6.4.2 玉米芯水解残渣及衍生物结构表征
        6.4.3 羧甲基衍生物热降解稳定性研究
        6.4.4 玉米芯水解残渣及其衍生物的微观形貌分析
        6.4.5 羧甲基玉米芯水解残渣对脲醛树脂流变行为的影响
        6.4.6 不同填料脲醛树脂的形貌分析
        6.4.7 羧甲基玉米芯水解残渣对脲醛树脂固化行为的影响
        6.4.8 羧甲基玉米芯水解残渣对脲醛树脂热稳定性影响
        6.4.9 胶合板性能分析
    6.5 本章小结
7.结论与展望
    7.1 结论
    7.2 论文创新点
    7.3 展望
参考文献
个人简介
导师简介
获得成果目录
致谢



本文编号：3795914