葡萄糖基生物质树脂的优化制备及其改性杨木性能

摘要

通过优选催化剂提高葡萄糖转化率代替甲醛，制备环保生物质树脂用于浸渍处理人工林软质木材，实现绿色改性。考察不同Lewis/Br9nsted复合酸（CuSO₄/NH₄Cl、AlCl₃/H₃PO₄、H₃PO₄/Al₂O₃、AlCl₃/HCl）催化葡萄糖转化为5-羟甲基糠醛（HMF）的产率，优选产率最高的催化剂，分别制备三聚氰胺-尿素-葡萄糖（MUG）、葡萄糖-聚丙烯酰胺（GP）及MUG/GP复合3种生物质树脂，并对人工林杨木进行浸渍改性，测试分析不同树脂溶液及其改性材性能。结果表明：AlCl₃/HCl催化效果最好，其HMF产率是CuSO₄/NH₄Cl的16.5倍，原因是AlCl₃能促进葡萄糖异构化反应，HCl能有效催化果糖快速脱水；3种树脂均具有固体含量大、黏度小、水溶性好等优点，且均有亚氨基官能团，能很好地进入木材细胞壁中，实现较好的改性效果，其中MUG/GP复合树脂储存期短，GP树脂固体含量较小、黏度较大，MUG树脂固体含量最大、黏度最小、储存稳定、成本较低，且pH接近7,为优选树脂；3种树脂均能有效降低杨木吸水性、湿胀性，提高其抗湿胀率，MUG改性材的密度为0.667 g/cm³,其吸水率、湿胀率、抗胀缩率分别为50.96%、3.57%、78.85%,尺寸稳定。MUG树脂是一种性能优良、储存稳定、成本较低的生物质基木材绿色改性剂，应用潜力巨大。

关键词

杨木 / HMF产率 / 葡萄糖基生物质树脂 / 树脂性能 / 改性材性能