Процесс для частичного удаления лигнина и наполнения лигноцеллюлозного материала, а также структура композитного материала, получаемого с помощью этого процесса - RU2018124803A
Код документа: RU2018124803A
Формула
1. Способ обработки структуры лигноцеллюлозного материала, являющегося предпочтительно древесиной, включающий следующие стадии:
(1) по меньшей мере одну стадию пропитки структуры лигноцеллюлозного материала по меньшей мере одной органической текучей средой для растворения по меньшей мере 40% и самое большее 85% мас. % лигнина, присутствующего в этом материале;
(2) по меньшей мере одну стадию промывки структуры, полученной на стадии (1), по меньшей мере одной органической текучей средой для удаления растворенного лигнина, полученного на стадии (1) пропитки, для того, чтобы произвести частично делигнифицированную структуру;
(3) по меньшей мере одну стадию заполнения частично делигнифицированной структуры, полученной на стадии (2) промывки, по меньшей мере с одним наполнителем для того, чтобы произвести наполненную частично делигнифицированную структуру; и
(4) по меньшей мере одну стадию окончательной обработки наполненной частично делигнифицированной структуры, полученной на стадии (3) заполнения, для того, чтобы получить структуру композиционного материала, сформированную из трехмерной сетки преобразованного наполнителя, включенного в сетку из целлюлозы и лигнина.
2. Способ обработки по п. 1, в котором структура из лигноцеллюлозного материала является элементом обшивки, отделочным элементом или структурным элементом.
3. Способ обработки по одному из пп. 1 и 2, в котором органическая текучая среда стадии (1) смачивания выбирается из:
- водного раствора, содержащего смесь хлористого натрия и гидроксида натрия, или водной жидкости, содержащей моноэтаноламин, или основного раствора, содержащего KOH;
- водного раствора, содержащего смесь уксусной кислоты и перекиси водорода, или кислотного раствора, содержащего HBr, H2SO4 или H3PO4;
- текучей среды, содержащей по меньшей мере один фермент, возможно в присутствии по меньшей мере одной ионной жидкости или в присутствии по меньшей мере одной ионной жидкости и по меньшей мере одного сорастворителя;
- чистой ионной жидкости;
- ионной жидкости, содержащей один или более ферментов в растворе;
- ионной жидкости в смеси по меньшей мере с одним растворителем, смешиваемым с ионной жидкостью;
- ионной жидкости в смеси по меньшей мере с одним смешиваемым растворителем, содержащей один или более ферментов в растворе;
- двухфазной системы, в которой одна из фаз состоит из ионной жидкости, чистой или смешанной по меньшей мере с одним смешиваемым растворителем, а другая фаза состоит из надкритической текучей среды;
- двухфазной системы, в которой одна из фаз состоит из ионной жидкости, чистой или смешанной по меньшей мере с одним смешиваемым растворителем, а другая фаза состоит из надкритической текучей среды, дополнительно содержащей один или более ферментов в растворе в фазе, содержащей ионную жидкость;
- любого раствора чистого соединения или смеси соединений, содержащего по меньшей мере один фермент; а также их смесей.
4. Способ обработки по одному из пп. 1-3, в котором стадии смачивания предшествует стадия предварительной обработки, включающая по меньшей мере одну подстадию предварительного смачивания структуры лигноцеллюлозного материала по меньшей мере одной органической текучей средой; а затем по меньшей мере одну подстадию предварительной промывки структуры, полученной на подстадии предварительного смачивания, по меньшей мере одной органической текучей средой для устранения растворенных соединений, полученных на подстадии предварительного смачивания.
5. Способ обработки по одному из пп. 1-4, в котором органическая текучая среда стадии (2) промывки является жидкостью, выбираемой из группы, образованной этанолом, гексаном, изопропиловым спиртом, гептаном, а также их смесями.
6. Способ обработки по одному из пп. 1-5, в котором наполнитель стадии (3) заполнения находится в жидком состоянии при условиях давления и температуры стадии (3) заполнения для того, чтобы выполнить стадию (3) заполнения путем выдержки частично делигнифицированной структуры в жидком сополимере или полимере.
7. Способ обработки по одному из пп. 1-6, в котором наполнитель стадии (3) заполнения является полимеризующимся мономером, существующим в мономерном растворе при условиях давления и температуры стадии (3) заполнения, дополнительно содержащим по меньшей мере один катализатор.
8. Способ обработки по п. 7, в котором мономерный раствор стадии (3) заполнения содержит по меньшей мере один мономер, выбираемый из:
- мономеров, произведенных из нефти, таких как метакрилаты, фталаты; нитрилы; стирол и его производные; виниловые соединения; этиленовые соединения; бутадиен; изопрен; и
- получаемых из биоисточников мономеров, таких как терпены; глицерин и его производные, получаемые путем реакции по меньшей мере с одним из эпихлоргидрина, изомеров пропандиола и гликолевой кислоты; производные сахаров; производные фурфурола; производные молочной и муравьиной кислот; мономеры, произведенные из касторового масла; гидроксиалканойные кислоты; биоэтилен; биоэтиленгликоль; биопропилен; био-1,4-бутандиол; производные лигнина; а также их смеси.
9. Способ обработки по одному из пп. 1-8, в котором растворенный лигнин, извлеченный из органической текучей среды стадии (2) промывки, используется в процессе эксплуатации лигнина для производства строительного материала или материала, используемого в аэронавтике, или упаковочного материала, или биотоплива, или фармацевтического соединения, или химического соединения.
10. Способ обработки по одному из пп. 1-9, в котором лигноцеллюлозный материал является мягкой древесиной и 50-85 мас. %, предпочтительно 50-75 мас. % лигнина, присутствующего в структуре, растворяется во время стадии (1) смачивания.
11. Способ обработки по одному из пп. 1-9, в котором лигноцеллюлозный материал является твердой древесиной и 40-60 мас. %, предпочтительно 45-55 мас. % лигнина, присутствующего в структуре, растворяется во время стадии (1) смачивания.
12. Структура (62) композиционного материала, содержащая лигнин, гемицеллюлозу, целлюлозу и по меньшей мере один наполнитель, которая может быть получена с помощью способа обработки по одному из пп. 1-11, в котором структура композиционного материала образует трехмерную сетку преобразованного наполнителя (59), включенного в структуру (44', 45, 47, 46) целлюлозы и лигнина.
13. Структура материала по п. 12, которая является по существу просвечивающей.
14. Структура из материала по одному из пп. 12 и 13, которая является элементом обшивки, отделочным элементом или структурным элементом.
15. Деталь, содержащая по меньшей мере одну структуру из композиционного материала (62) по одному из пп. 12-15, причем упомянутая деталь является предметом мебели или частью предмета мебели, компонентом здания, деталью автомобиля или самолета.
