全 文 ：第 35 卷 第 3 期
2014 年 5 月
内 蒙 古 农 业 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 )
Journal of Inner Mongolia Agricultural University (Natural Science Edition)
Vol． 35 No． 3
May． 2014
沙柳、柠条和杨木液化产物合成树脂的胶合性能
张晨霞1， 沈 源2 黄金田3
(1．内蒙古建筑职业技术学院建工学院，呼和浩特 010070;2．内蒙古森工集团，牙克石 022150;
3．内蒙古农业大学 材料科学与艺术设计学院，呼和浩特 010018)
摘要: 本文以沙柳、柠条、杨木的苯酚液化产物与甲醛、氢氧化钠、水为原料合成树脂，分析了甲醛、氢氧化钠与液化产物摩
尔比的改变对沙柳、柠条和杨木液化产物树脂的胶合性能的影响，结果表明:液化产物树脂的胶合性能随着甲醛与液化产物
摩尔比的增加而增加，柠条液化产物树脂的胶合强度随着氢氧化钠与液化产物摩尔比的增加而降低，沙柳和杨木液化产物树
脂的胶合性能随着氢氧化钠与液化产物摩尔比的增加而先增加后降低;比较而言，沙柳的液化产物较柠条的液化产物更适合
合成胶黏剂。
关健词: 沙柳; 柠条; 杨木; 液化产物; 胶合性能
中图分类号: TQ351 文献标示码: A 文章编号: 1009 － 3575(2014)03 － 0136 － 05
BONDING PＲOPEＲTIES OF SYNTHETIC ＲESIN PＲEPAＲED BY
LIQUEFIED SALIX、CAＲAGANA AND POPLAＲ
ZHANG Chen － xia1， SHEN Yuan2， HUANG Jin － tian3
(1． Inner Mongolia Technical College of Construction，Hohhot 010070，China;2． Forest Engineering Group，Yakeshi 022150，China;
3． College of Material Science and Art Design，Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot 010018，China)
Abstract:Abstract:In this paper，the synthetized resins are prepared by the phenol liquefaction products of Salix，Caragana and poplar
with formaldehyde，sodium hydroxide and water． The change on molar ratio of formaldehyde，sodium hydroxide and the liquefaction
products is investigated． The results show that the resin bond performance of liquefied product increases with the augment of molar ratio
of formaldehyde and liquefied product;the bonding strength of liquefied product resin of Caragana decreases in the increase of the molar
ratio of sodium hydroxide and liquefied product;the bond performance of liquefied product of Salix and poplar resin first increases and
then reduces with the increase in molar ratio of sodium hydroxide and liquid product． By comparison，the liquefied product of Salix is
more suitable for synthetic rubber Adhesives than the liquefied product of Caragana．
Keywords:Salix; caragana; poplar; liquefaction products; bonding properties
引言
近年来，国内外的学者们已通过不同的方法对
木材液化的问题做了大量的研究，并取得了一定的
成绩［1，2，3，4，5］，但所做的研究主要针对几种特定的乔
木(阔叶材:杨木，针叶材:杉木、松木)的液化居多，
* 收稿日期:2013 － 11 － 20
基金项目:国家林业局 948 项目，木材液化物化学合成再生纤维关键技术引进(2011 － 4 － 07) ;内蒙古自然科学基金重大项目:沙柳降解液化学合成聚
氨酯弹性体机理(2011ZD07)．
作者简介:张晨霞(1979 －)，女，副教授，主要从事材料加工工程方面的研究．
第 3 期 张晨霞等:沙柳、柠条和杨木液化产物合成树脂的胶合性能
而关于沙柳、柠条类的灌木苯酚液化及液化产物的
利用研究相对较少。笔者在成功地将木材液化技术
应用于沙柳和柠条的基础上，并与杨木的液化进行
对比研究。试验以沙柳、柠条和杨木液化产物代替
苯酚与甲醛反应合成树脂，该树脂的胶合强度能否
满足国家标准对木材工业用胶黏剂胶接强度的要求
是决定由液化产物树脂是否具有实用性的关键因
素。本试验用由沙柳、柠条和杨木液化产物的合成
树脂压制三层结构的胶合板，重点分析不同的甲醛
与液化产物摩尔比、不同的氢氧化钠与液化产物摩
尔比情况下制得的液化产物甲醛合成树脂的胶合性
能变化情况，以便为沙柳、柠条和杨木液化产物树脂
今后的生产和实际应用方面提供技术支持和理论依
据。
1 材料与方法
1． 1 试验材料及仪器
1)试验材料及用量:由适量的沙柳、柠条和杨木干燥
好的木粉在液比(酚 /木)为 4、催化剂用量为 7%、
150℃下液化 2h得到的液化产物(残渣率分别为 4．
08%，11． 25%，1． 33%)、苯酚(试剂级)、甲醛(36．
5%)、氢氧化钠(40%)。
各种原料的用量按以下公式［6，7］计算(以苯酚为
基准，为方便计算，液化产物的分子量按苯酚的分子
量计算) :
甲醛溶液用量 =(苯酚用量 ×摩尔比 × 30)/(94
×甲醛溶液纯度)
氢氧化钠用量 =(苯酚用量 ×摩尔比 × 40)/(94
×氢氧化钠纯度)
水用量 =(苯酚用量 ×摩尔比 × 18)/94 －(甲醛
溶液中的含水量 +氢氧化钠中的含水
量)
杨木单板，气干状态，厚度 1． 2mm，幅面 300mm
×300mm。
2)试验仪器:水浴锅、三颈烧瓶、搅拌器、温度
计、冷凝管、烧杯、试管、涂 4 杯、秒表、酸度计等。人
造板实验热压机:型号 BY602 × 2 /2 150T，公称压力
为 1500KN，垫压板幅面为 500cm ×500cm 。
万能力学实验机:型号为 WDW － 20A，测量范
围:0． 05 ～ 500(kN)，精度 ± 0． 5%。
1． 2 实验方法
1)液化产物树脂的制备:将液化产物、氢氧化钠
和水依次加入烧瓶中，开动搅拌器，使烧瓶内液体温
度保持在 40 ～ 45℃，搅拌 15min，反应物充分混合。
缓慢的加入甲醛溶液，使反应物的温度缓慢升高至
80 ～ 85℃，并在此温度下保持 60min。将反应物的温
度继续升高到 90 ± 2℃并在此温度下保持 40min。
当反应时间达到要求时用冷水迅速降温使烧瓶内液
体温度冷却到 40℃以下放料。
2)三层杨木胶合板的制造:按 280g /m2(双面)
的涂胶量将沙柳、柠条和杨木液化产物树脂胶黏剂
均匀的涂布在单板上，在室温下陈化 5 ～ 10min，组坯
后在 140℃，1． 2MPa的压力下热压 5min。
3)胶合强度的测定:按 GB /T17657 － 1999 4． 15
进行，对试件进行湿循环实验测其湿状强度。试件
的锯割按照 GB /9846． 9 － 88 进行。采用 A 型试件，
试件的形状和尺寸如图 1。
图 1 三层胶合板试件的形状和尺寸(A型试件)
Fig． 1 Three － ply specimen shape and size (A type specimen)
2 结果与分析
2． 1 甲醛与液化产物摩尔比对液化产物树脂胶合
性能的影响
液化产物的特性对合成树脂的性能有重要的影
响 ［8，9，10，11］，甲醛与液化产物的摩尔比不同会直接导
致液化产物合成树脂性能的不同，进而影响液化产
物树脂的胶合强度。参考水溶性酚醛树脂的合成配
方和合成工艺，分别制备甲醛与液化产物的摩尔比
不同时沙柳、柠条和杨木液化产物树脂，对所得的四
种树脂进行固含量、黏度、pH 值、水混合性的基本性
能测试，测试结果如表 1。
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内 蒙 古 农 业 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) 2014 年
表 1 不同的甲醛与液化产物的摩尔比时液化产物树脂的性能
Tab． 1 The performance of liquefaction product resin under different molar ratio of formaldehyde and liquefaction products
树种 F /LW 外观 固含量(%) 粘度(s) PH值 水混合性
沙柳
1． 2 不透明褐色稀液 46． 9 45 11． 50 ～
1． 5 不透明褐色黏液 47． 2 74 11． 85 ＞ 10
1． 8 不透明黑褐色黏液 49． 5 75 11． 96 ＞ 10
2． 1 不透明黑褐色黏液 50 84 12． 25 ＞ 10
柠条
1． 2 不透明褐色稀液 46． 7 25 11． 58 ～
1． 5 不透明褐色稀液 46． 3 44 11． 84 ～
1． 8 不透明褐色黏液 46 57 12． 79 ＞ 10
2． 1 不透明黑褐色黏液 50． 2 60 12． 45 ＞ 10
杨木
1． 2 不透明黑褐色稀液 52． 28 30 10． 95 ～
1． 5 不透明黑褐色黏液 53． 13 90 12． 19 ＞ 10
1． 8 不透明黑褐色稠黏液 51． 98 180 12． 32 ＞ 10
2． 1 不透明黑褐色稠黏液 59． 13 200 12． 13 ＞ 10
注:～代表未检测数据或检测后无效数据，外观检测按 GB/T 14074． 1 － 93 木材胶黏剂及其树脂外观测定法进行。PH 值按
GB/T 14074． 4 － 93 木材胶黏剂及其树脂 PH值测定法进行。固体含量按 GB/T 14074． 5 － 93 木材胶黏剂及其树脂固体含
量测定法进行。水混合性按 GB/T 14074． 6 － 93 木材胶黏剂及其树脂水混合性测定法进行。黏度用涂 4 杯在室温 20℃时
测定。
图 2 显示的是沙柳、柠条和杨木液化产物树脂
的胶合性能随甲醛与液化产物摩尔比的变化情况。
随甲醛与液化产物的摩尔比由 1． 2 增加到 1． 8，沙
柳、柠条和杨木液化产物树脂的胶合强度呈逐步增
加的趋势。当摩尔比由 1． 2 增加到 1． 5，沙柳液化产
物树脂的胶合强度的变化非常显著，由 0． 99MPa 增
加到 1． 459MPa，增加了将近 0． 45MPa。在摩尔比为
1． 2 时，柠条液化产物树脂的胶合强度只有
0. 485MPa，低于国家标准的要求(≥0． 7MPa)，当摩
尔比增加到 1． 5 时，胶合强度增加到 1． 105MPa，增
加了 0． 72MPa。相对沙柳和柠条而言，摩尔比从 1. 2
到 1． 5 时，杨木液化产物树脂的胶合强度变化不太
大，由 1． 348MPa 增加到 1． 448MPa，只增加了
0. 1MPa。在摩尔比为 1． 8 时，沙柳、柠条和杨木液化
产物树脂的胶合强度都达到了最大，分别为
1. 575MPa、1． 147MPa 和 1． 623MPa。在摩尔比为
2. 1 时，沙柳、柠条和杨木液化产物树脂的胶合强度
较 1． 8 时都有一定的下降，这可能是因为随着甲醛
与液化产物摩尔比的增加，高分子量组分增加，相应
的平均分子量和分子量分布也显著增大［12］。而聚
合物的分子量大小及其分子量分布对胶接性能有较
大的影响，聚合物分子量较大时，难于溶解，黏度较
大，胶接性能较差，但合成树脂的内聚强度较
高［13，14］。实验时也发现，摩尔比为 2． 1 时，试件的破
坏几乎均为胶接界面破坏。
图 2 液化产物树脂胶合性能随甲醛与液化产物摩尔比的变化
Fig． 2 The changes between liquefied products resin
bonding performance with the mole ratio of
formaldehyde and liquefaction products
2． 2 氢氧化钠与液化产物摩尔比对液化产物树脂
胶合性能的影响
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第 3 期 张晨霞等:沙柳、柠条和杨木液化产物合成树脂的胶合性能
氢氧化钠是常用的水溶性酚醛树脂合成的催化
剂，它可以使生成的树脂在各种溶剂中均有较大的
溶解度及水稀释度，但对合成树脂的性能也有很大
的影响［12］。表 2 是 甲醛与液化产物的摩尔比为1． 5
时，不同的氢氧化钠与液化产物摩尔比时制得的沙
柳、柠条和杨木液化产物树脂的性能情况。
表 2 不同的氢氧化钠与液化产物摩尔比时液化产物树脂的性能
Tab． 2 The performance of liquefaction products resin under different molar ratio of Sodium hydroxide and liquefaction products
树种 NaOH/LW 外观 固含量(%) 粘度(s) PH值 水混合性
沙柳
0． 3 黑褐色膏状物 ～ ～ ～ ～
0． 4 不透明褐色黏液 48． 5 138 11． 72 ＞ 10
0． 5 不透明黑褐色黏液 44． 3 88 12． 01 ＞ 10
0． 6 不透明黑褐色黏液 44． 9 74 11． 96 ＞ 10
柠条
0． 3 不透明黑褐色稠黏液 ～ ～ ～ ～
0． 4 不透明黑褐色黏液 39 90 11． 04 ＞ 10
0． 5 不透明褐色黏液 41． 5 72 11． 54 ＞ 10
0． 6 不透明褐色黏液 46． 3 44 11． 84 ＞ 10
杨木
0． 3 黑色膏状固体 ～ ～ ～ ～
0． 4 不透明黑色稠黏液 46． 97 167 11． 52 ＞ 10
0． 5 不透明黑褐色稠黏液 49． 8 134 11． 82 ＞ 10
0． 6 不透明黑褐色黏液 53． 13 90 12． 19 ＞ 10
注:～代表未检测数据或检测后无效数据，外观检测按 GB/T 14074． 1 － 93 木材胶黏剂及其树脂外观测定法进行。PH 值按
GB/T 14074． 4 － 93 木材胶黏剂及其树脂 PH值测定法进行。固体含量按 GB/T 14074． 5 － 93 木材胶黏剂及其树脂固体含
量测定法进行。水混合性按 GB/T 14074． 6 － 93 木材胶黏剂及其树脂水混合性测定法进行。黏度用涂 4 杯在室温 20℃时
测定。
为了降低沙柳、柠条和杨木液化产物树脂的黏
度，在沙柳、柠条和杨木液化产物合成树脂的工艺研
究时加大了催化剂氢氧化钠与液化产物的摩尔比，
氢氧化钠的量加大后使得合成树脂的粘度大大降
低，并可促进液化产物与甲醛的聚合反应，但同时氢
氧化钠的量加大后，缩聚产物中游离的碱增多，游离
碱过多会降低树脂的胶接强度。图 3 显示的是氢氧
化钠与液化产物的摩尔比分别为 0． 4、0． 5 和 0． 6
时，沙柳、柠条和杨木液化产物树脂胶合强度的变化
情况。从图中可以看出，沙柳液化产物树脂的胶合
强度在氢氧化钠的加入量为 0． 4 和 0． 5 时变化不
大，当氢氧化钠的量增加到 0． 6 时，沙柳液化产物树
脂的胶合强度下降了 0． 11MPa． 而柠条液化产物树
脂的胶合强度随着氢氧化钠与液化产物摩尔比的增
加而 降 低，摩 尔 比 为 0． 4 时，胶 合 强 度 为
1 ． 538 MPa，当氢氧化钠与液化产物摩尔比增加
到 0 ． 6 时，胶合强度下降为 1 ． 105MPa，下降了
0. 433MPa。对于杨木而言，氢氧化钠与液化产物
摩尔比由 0． 4 增加到 0． 5 时，液化产物树脂的胶合
强度由 1． 1435MPa 增加到 1． 82MPa，增加了
0. 68MPa，但当氢氧化钠与液化产物摩尔比由 0． 5 增
加到 0． 6 时，树脂的胶合强度发生了明显的下降，由
1． 82MPa下降到了 1． 44MPa。沙柳和杨木液化产物
树脂的强度随氢氧化钠与液化产物摩尔比增加
图 3 液化产物树脂粘度随氢氧化钠与液化产物摩尔比的变化
Fig． 3 The changes of liquefied products resin
viscosity with mole ratio sodium
hydroxide and liquefaction products
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内 蒙 古 农 业 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) 2014 年
而发生的这种变化可能是因为氢氧化钠的量加大
后，催化能力增强，促进了液化产物树脂的合成，使
得树脂的质量提高，胶合性能增加，而当氢氧化钠与
液化产物的摩尔比继续加大到 0． 6 时，使得缩聚产
物中游离碱的量增多，从而导致了沙柳和杨木液化
产物树脂胶合强度的下降。
2． 3 树种对液化产物树脂胶合性能的影响
不同的树种所含的纤维素、半纤维素和木素的
量不同，木素是构成木质材料三大主成分中最容易
液化的部分，而纤维素是最难液化的部分［15］。沙柳
和柠条的液化效果与其所含的纤维素、半纤维素和
木素的量有关。本试验中所用沙柳、柠条和杨木的
纤维素含量用硝酸乙醇法测得，分别为 52． 71%、50．
63%和 37． 62%，同样的液化工艺条件下，柠条的液
化效率总是低于沙柳，这可能是由于本试验中柠条
纤维素的含量最高的缘故。通过上面不同的甲醛与
液化产物摩尔比和不同的氢氧化钠与液化产物摩尔
比对液化产物树脂胶合性能的影响不难看出:在同
样的摩尔比情况下，柠条液化产物树脂的胶合性能
明显低于沙柳和杨木的，因此，从沙生灌木的利用
角度出发看，沙柳比柠条更适合液化后制备胶黏
剂。
3 结论
甲醛与液化产物的摩尔比对液化产物合成树脂
的胶合性能影响非常显著，在随甲醛与液化产物的
摩尔比的增加，沙柳、柠条和杨木液化产物树脂的胶
合强度呈逐步增加的趋势。但是当甲醛与液化产物
树脂的摩尔比为 2． 1 沙柳、柠条和杨木液化产物树
脂的胶合强度都有一定的下降。
氢氧化钠的加入量变化在影响树脂粘度的同时
也极大的影响着沙柳、柠条和杨木液化产物树脂的
胶合性能。柠条液化产物树脂的胶合强度随着氢氧
化钠与液化产物摩尔比的增加而降低，沙柳和杨木
液化产物树脂的胶合性能随着氢氧化钠与液化产物
摩尔比的增加而先增加后降低。
不同树种三大主成分的含量不同，液化产物树脂的
性能亦不同，从沙生灌木的综合高附加值利用角度出发
看［16］，沙柳比柠条更适合液化后制备胶黏剂。
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