近年来,经济的发展和人民生活水平的提高,对纸张形成新的需求,各行各业对纸的需求量也不断增加,如铜版纸、双胶纸、消息纸、轻涂纸与轻型纸、包装用纸、箱板纸、特种纸和人们日常生活用纸。这极大地促进了造纸行业的发展,目前江苏省内规模以上造纸企业100余家,全省每年纸张和纸板产量600余万吨,每生产1吨纸张需要的纤维素就要产生0.5吨左右的黑液,黑液的主要成分是木质素,至今没有得到很好地利用。目前只有不到10%的木质素磺酸盐和不到1%的碱木质素得到有效利用,主要用作刹车片、胶黏剂、酚醛树脂、聚氨酯泡沫、酚醛泡沫、环氧树脂、泥浆处理剂、油井缓凝剂、分散剂和表面活性剂等,其它大部分都被排入江河或烧掉,既污染了环境,又浪费了资源,同时还增加了企业成本和限制了企业发展。究其原因,主要是木质素反应活性低,工业化利用一直受到限制。因此,迫切需要寻找一条我省造纸废弃物—黑液开发利用的新途径,有效地降低企业成本,促进我省造纸行业的发展。
由中国林业科学研究院林产化学工业研究所牵头组织实施,江苏力强化工有限公司为合作单位的“模塑料用热塑性木质素酚醛树脂制备技术推广”(lysx[2012]13)项目,经过近两年的技术集成与示范推广,顺利完成了项目规定的考核内容。
本项目推广技术成果来源于项目承担单位中国林业科学研究院林产化学工业研究所多年来研究木质素绿色改性及其综合利用研究的成果。本推广核心成果来源于国家林业局重点科学技术计划项目“生物质酚醛模塑料开发”(2006-52)的验收认定成果“用于模塑料的木质素酚醛树脂制备技术”和两个授权专利:用于模塑料的木质素改性糠醛苯酚树脂及其制备方法(专利号:ZL 2007 1 0022951.9)和用于模塑料的木质素生物质油酚醛树脂及其制备方法(专利号:ZL 2007 1 0025381.9)。
按照合同内容,项目组采用一种新型酸性催化剂,在优化造纸废弃物木质素预处理改性工艺、木质素改性热塑性酚醛树脂工艺和模塑料工艺的基础上,对项目合作单位江苏力强化工有限公司原有的树脂生产工艺进行了调整,包括工艺优化和扩试方案,生产线的改造设计方案及设备选型,DCS自动控制系统的设计及设备的购置、安装、试生产。与企业技术人员进行多次沟通,在反应釜上增加木质素和反应助剂加料口。生产的产品热塑性酚醛树脂成本降低1913元/吨,模塑料成本降低515元/吨。建立年产3000吨模塑料用热塑性木质素酚醛树脂中试生产系线,完成中间试验。3000吨酚醛树脂可制备约7200吨模塑粉,可为企业创造利润约370万元。
利用生物质资源替代化石资源是人类可持续发展的重要方向。通过本项目的顺利实施,可以降低人们对化石资源的依赖,同时木质素通过改性可以得到多种小分子酚类化合物,变废为宝。因此木质素热塑性酚醛树脂技术推广,不仅具有重要的经济意义, 而且对于制浆造纸过程中产生黑液再利用,有效地利用林业资源,具有重要的生态和社会效益。