工业木质素在粘胶剂中的应用

第3 5卷第6期
2 0 0 6年 l 2月 
当   代  化  工
木 质 素 的提 纯 及 其
在 脲 醛 树 脂 胶 粘 剂 中 的应 用
彭园花 ，曾祥钦， 卢红梅
( 贵州大学化学工程学院，贵州 贵阳 5 5 0 0 0 3 ) 
摘  要： 采用连续浸提和半纤维紊酶处理方法， 从工业碱木质紊( M 。 ) 中脱去糖类物质后得
到纯度不等的木质紊样品 M ：和 M ， ， 同时进行木质紊脲醛树脂的制各。结果表明， 木质寨经过抽提
和酶处理后得到木质紊 M， 其纯度为 9 7％， 当其添加量为甲醛和尿素总量的 3 5％时， 合成的胶粘
剂的粘结性能优 良， 具有资源环保意义。 
关 键 词 ： 木质紊提纯； 木聚糖酶； 脲醛树脂；胶粘荆
中圈分类号： T Q   2 4 3 ． 1 ’ 2   文献标识码： A   文章编号：   1 6 7 1 一 O 4 6 O ( 2 O O 6 ) 0 6— 0 3 7 7— 0 3 
在造纸行业中， 制浆造纸黑液中的木质素是
构成污染的主要物质， 木质素分子中由于含有大
量的苯酚结构单元， 特别是愈创木基， 对羟苯基的
邻空位有很强的反应活性， 可以在一定条件下参
与苯酚、 甲醛的缩合固化反应， 因而是一种极具前
途的酚醛树脂替代品[ 1 】 。于是许多学者利用其中 
的木质素作生产脲醛树脂原料， 既能为黑液的综
合利用找到出路， 又能降低树脂的成本  】 。但对
于工业酸析木质素， 即粗木质素中木质素的含量
仅为3 4％一3 7％， 其中含有大量的多糖等碳水
化合物， 它们会成为木质素改性反应中的杂质。 需
要除去。 
木质素在胶黏剂 中的应用有两种方式， 一种
是木质索本身作为胶粘剂， 但是木质素本身作为
胶粘剂需要特别长的热压时间、 高的热压温度和
酸度。而且木质素胶粘剂在压缩以后还需要特别
的加工， 产品为黑颜色， 具有低的物理和机械性能
以及低的耐水性。另一种是木质素与酚醛树脂或
脲醛树脂混合， 对脲醛树脂和酚醛树脂进行改性， 
从而制得胶粘剂。本实验通过抽提和木聚糖酶联
合处理的方法对木质素进行了提纯， 采用第二种
工艺， 并探讨了其对脲醛树脂性能的影响。 
1  实验部分
1 ． 1 仪器与试剂
甲醛。 含量大于 3 5％， 工业 品； 
尿素， 纯度大于9 8％， 贵州化肥厂产品； 
粗木质素( 酸析木质素 M   ) ， 清镇造纸厂产
品； 
半纤维素酶， 本实验室制备。 
氢氧化钠、 甲酸。 
1 ． 2 木质素提纯
1 ． 2 ． 1 木质素含量的测定
根据国标 G B一2 6 7 7 ． 8 —8 1 测定木质素含量。 
1 ． 2 ． 2 木质素抽提处理
把粗木质素( M． ) 用滤纸包好置于脂肪抽提
器中， 用苯和乙醇的混合溶剂( 苯和乙醇的体积比
为 1 ： 1 ) 浸提 8   h ， 直至从脂肪抽提器上部流向下
部的萃取液为无色， 之后将木质素取出烘干即得
^ 收穑日期：2 o 0 6 一 o 5 - 1 1   修订日期： 2 0 0 6 - 0 5 - 2 5 
作者简介：彭园花( 1 9 8 1 一) ， 女， 湖南人， 硕士研究生， 研究方向为工业碱木素的分离与提纯。 当   代  化  工  第3 5 卷第6期
木质素 M   。 
1 ． 2 ． 3 木质素的半纤维素酶处理
将经过抽提的木质素( M ： ) 与酶液以 1 ／ 6 0 ( g ／ 
m L ) 混合， 于4 5   c I = 恒温振荡培养箱中反应5   h ， 离
心沉淀烘干即得酶处理过木质素 M   。 
1 ． 3 木质素脲醛树脂合成工艺
在带有机械搅拌的5 0 0   m L反应瓶中加入 1 0 0 
g   3 7％的甲醛水溶液， 用乌洛托品调 p H值至 7～ 
8 后， 开始慢慢升温至 2 5～3 O。 【 = 。然后按 n( 尿
素) ：   ( 甲醛) =1 ： 1 ． 3的比例加入尿素， 按 3： 1 
的重量比次序分二次加入尿素， 加入第一批尿素
时， 在3 O一 5 O   c I = 保温5 0   m i n ， 加入第二批尿素时， 
加热升温， 使釜内液体温度在 3 0   m i n内均匀升温
到9 O 一9 5℃， 并保温4 O   m i n ， 然后用 1 0 ％甲酸水
溶液调 p H值于4 ． 4～5之间， 随后观察胶液的混
浊点： 即胶液滴入4 0   c I = 热水容器内能形成不溶的
白雾团时即是反应终点。再用 1 O％氢氧化钠水
溶液调节 p H=7  8 。 减压脱水后。 冷却釜内液体
温度在7 O。 【 = 以下， 加入计量的木质素， 继续搅拌
3 0   m i n ， 自然冷却至室温出料。 
2 结果与讨论
2 ． 1 木质素的提纯
原始的工业木质素 M。 中木质素的含量仅为
3 4％一 3 7％， 其中含有大量的多糖等碳水化合
物， 它们会成为木质索改性反应中的杂质。木质
索经过抽提以后得木质素 M 2 ， 其木质素含量提高
到8 O％， 这主要是利用苯一乙醇混合液能很好的
溶解多糖等碳水化合物， 而不溶解木质素的特性， 
使其分离。但木质素中有一些的结构单元与半纤
维素中的某些糖基( 主要是木聚糖) 通过化学键联
结在一起， 形成了木质素 一糖类复合体， 即 L C C 
结构， 采用抽提的方法并不能去除该部分糖。于
是采用木聚糖酶进一步处理， 通过木聚糖酶处理， 
能破坏其中的 L C C结构， 并降解其中的木聚糖， 
得木质素 M ， ， 其木质素含量能提高到9 7％。 
2 ． 2 木质素添加对游离甲醛的影响
分别采用不同纯度的木质素样品 M   、 M，和
M， 制备木质素脲醛树脂。 如图 1所示， 木质素是
大分子物质， 其对甲醛具有一定捕捉作用， 但不是
添加量越大越好。随着木质索添加量的增加， 游
离甲醛的量逐渐减少， 当木质素的添加量继续增
加时， 游离甲醛量反而增加。 
木质素的纯度越高。 木质素对游离甲醛的捕
捉能力就越大， M ，木质素制备的脲醛树脂， 木质
素 添加 量 为3   5％时 ， 游 离 甲醛 的含量仅 为
0． 0 5％ 。 
图 1 木质素 M。 、   、 M，对游离甲醛的影响
Fi g． 1   T h e   i n f lu e n c e   o f   l i ~f in   t o   f o r ma l d e h y d e   d i s s o c i a t e s 
木板寨舔加 _ I I t ／％
图 2 木质 素 M。 、   、 M 对拉伸 强度 的影响
2 ． 3 木质素添加对拉伸强度的影响
分别采用 M   、 M  和  制备木质素脲醛树
脂， 如图2所示， 随着木质素的增加， 产品的拉伸
强度降低， 同时树脂得透明度降低， 这是由于愈刨
木基苯丙烷结构或紫丁香苯烷结构的邻位和对位
被甲氧基和侧链 占据， 所以木质素与甲醛的缩合
反应比普通酚难进行， 使树脂不能形成足够的交
联键， 导致拉伸强度的下降。同时， 木质素的纯度
越高， 其胶粘剂的粘接性能越好， 主要是不纯的木
质素中主要是含有多糖， 多糖不参与缩合、 交联反
应， 在合成过程中它们就是杂质， 影响树脂的改
性 。  2 0 0 6年 1 2月   彭园花， 等：木质素的提纯及其在脲醛树脂胶粘剂中的应用   3 7 9 
2 ． 4 脲醛树脂性能指标
采用木质素 M   ， 当添加量为甲醛和尿素总量
的 3 5％时， 脲醛树脂的性能指标如下： 
外观：深棕色粘稠液体； 
p H值 ： 7—7 ． 5 ； 
固体含量( ％) ： 5 O  5 7 ； 
粘度： 较大； 
游离甲醛含量( ％) ： 0 ． 0 4 。 
3 结 语
工业木质素中木质素的含量仅 占3 4 ％
3 7％， 通过抽提处理去掉多糖等碳水化合物后， 
木质素含量能增加到 8 O％， 再进一步经过半纤维
素酶处理， 破坏其中的 L C C结构， 去掉成键部分
的木聚糖， 木质素含量增加到 9 7％。 
通过使用不同纯度的木质素 M  M ：和 M ，制
备木质索脲醛树脂， 发现木质素在树脂合成反应
中不仅作为反应物之一， 更重要的是它在其中充
当了捕捉剂， 有效的捕捉了树脂中游离的甲醛， 解
决了以往脲醛树脂中游离甲醛偏高这一难题， 同
时木质素的纯度越高， 对甲醛的捕捉能力越好， 同
时木质素的添加量可以提高到3 5％， 这不仅有利
于控制甲醛污染， 又能为黑液的综合利用找到出
路， 降低树脂的成本。因此本研究具有明显的生
态环保意义， 本产品使用前景广泛。 
参 考 文 献
[ 1 ] 蒋挺大． 木质素[ M] ． 北京： 化学工业出版社。 2 0 0 1 ： 2 7 ． 
[ 2 ]  石起增， 杨光瑞， 刘巧茹． 木质素再人造板胶粘剂种应
用[ J ] ． 化工进展， 2 0 0 4 。 ( 5 ) ： 5 0 2— 5 0 5 ． 
[ 3 ] 曹 阳． 曾样钦． 木素改性脲醛胶粘剂的研制[ J ] ． 贵
州化工 。 2 0 0 2 。 ( 2 ) ： 1 7一l 8 ． 
4 结 论
选用 十六烷基三 甲基 氯化铵 、 1 6—1 8醇、 二
甲基硅油为调理保湿剂， 选用甘宝素、 植物提取液
及霍霍巴油为去屑剂， 经过反复试验。 广泛征求试
用者的意见。 研制出新型护发素性能完全符合
Q B ／ T 1 9 7 5 —2 O 0 4标准和化妆品卫生规范， 可转入
工业生产。 
参 考 文 献
[ 1 ] 陶 锦． 新编化学配方集锦[ M] ． 北京： 科学技术文献
出版社 ． 1 9 9 9： 1 8 4—1 9 3 ． 
[ 2 ] 王培义． 化妆品一原理、 配方、 生产工艺[ M】 ． 北京： 化
学工业出版杜 。2168