当前,甲醛系树脂胶黏剂在人造板胶黏剂中占有较大份额。随着人们环保意识的日益增强,甲醛排放控制成为人造板行业亟待解决的问题。与此同时,混合烯烃的高效利用也是炼化行业关注的热点。杨万泰院士团队针对上述问题开发的万吨级烯马树脂木材胶黏剂产业化关键技术3月1日在京通过了科技成果鉴定,该项目利用自主研发的自稳定沉淀聚合(2sp)方法,在实现废弃烯烃的环保和高效利用、解决甲醛污染问题方面取得重大突破,已建成万吨级生产装置。专家一致认为该技术居于国际领先水平,具有显著的社会和经济效益。
开发新型无醛胶黏剂迫在眉睫
胶黏剂是人造板生产中的重要原料,全球人造板行业目前主要使用的是甲醛系树脂胶黏剂,2022年中国人造板胶黏剂年产值750多亿元,其中脲醛树脂(uf)用量占比高达90%。然而,使用脲醛树脂的人造板在生产、运输和使用过程中均存在甲醛释放的问题,威胁人类健康。
为从根本上解决人造板甲醛污染难题,满足消费升级需求,无醛胶黏剂成为近年的研发热点。虽然近年来非甲醛系胶黏剂的消费量呈快速增长,但其使用量仍远小于甲醛系树脂胶黏剂。无醛胶黏剂难以大规模产业化应用的原因主要在于:一是成本高,部分产品胶合性能差;二是用胶工艺复杂,与现有人造板制备造工艺不匹配。企业更换胶种需要更新生产设备和工艺,前期投入大;三是胶的产能难以与庞大的市场体量匹配。因此,开发出一种新型无甲醛人造板胶黏剂具有重要的研究意义和应用价值。
混合烯烃高效利用成关注热点
目前全球烯烃产业链年副产1亿多吨c4~c9等馏分,其中含有大量烯烃组分(5000 万吨以上);此外,在初级汽油/液化气和煤焦油馏分中也含有巨量的混合烯烃。这些混合烯烃由于分离难度大、成本高,利用效率很低,除少量用作石油树脂原料外,大部分用作低值燃料直接烧掉。
随着石油资源的不断减少,优化利用石油化工工业中的混合烯烃资源,可以提升化工产业资源利用率、丰富产品结构和降低生产成本,已成为当今重要的研究课题和产业界关注的热点。
如能将石油化工工业中丰富的难以利用的混合烯烃资源转化为聚合物,不仅可变废为宝,还可通过聚合将其与烷烃分离,大规模降低我国烯烃工业的成本,对目前国家减油增化战略,新能源替代化石能源后的转油成化,以及“双碳”目标的实现具有重大意义。
新技术替代传统脲醛树脂潜力大
基于上述背景,项目团队以烯烃和/或石化工业废弃混合烯烃资源为原料,通过2sp 聚合实现马来酸酐与烯烃和/或混合烯烃馏分中的大多数烯烃/二烯烃或芳香烯烃原位高效交替共聚,在不分离纯化的条件下将其转化为低成本马来酸酐共聚物微球,而剩余组分与聚合物分离后烯烃含量显著降低,可作为更高品质的原料使用。项目团队进一步利用2sp聚合制备的共聚物微球粒径小、尺寸均一、内部多孔的结构特征,通过气固反应实现其氨化反应,制备烯烃/混合烯烃-马来酰胺酸共聚物(简称“烯马树脂”)胶黏剂。烯马树脂胶黏剂具有水溶性、无甲醛、原料来源广泛、用胶成本低于脲醛树脂、用胶工艺与脲醛树脂基本相同且胶合性能优异的特点,展现出替代传统脲醛树脂的巨大潜力。
据团队成员、北京化工大学教授赵长稳介绍,该项目首先在北京化工大学和清华大学完成自稳定沉淀聚合合成烯烃/混合烯烃-马来酸酐共聚物微球、气固反应合成烯马树脂、烯马树脂胶黏剂制备人造板的小试工作。然后在新元化学(山东)股份有限公司通过工业化试验,最终开发出了具有自主知识产权的烯马树脂工业制备成套技术,建成了万吨级装置,具备年产1万吨烯马树脂胶黏剂固体产品及 0.3 万吨烯马树脂胶黏剂液体产品的生产能力。项目获授权中国发明专利 12 件,pct 专利4件,发表论文 22 篇制订企业标准2项,烯马树脂胶黏剂经多家用户应用,质量稳定可靠,市场反馈好,具有显著的社会和经济效益。经专家评审,认为该项目成果整体技术居于国际领先水平,一致同意通过鉴定。