CN101544878B - 碱木素氧化淀粉改性酚醛胶及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种碱木素氧化淀粉改性酚醛胶，由下列原料及其重量份配比而成：210-240份纯度为37％的工业用甲醛、140-160份熔化的工业苯酚、80-90份浓度为30％的NaOH溶液和300-315份碱木素氧化淀粉改性剂；本改性胶呈深棕色胶状液，25℃涂4杯粘度35-45S，密度1.05-1.20g/cm3，固含量40％-50％，常温中贮存期＞2个月，出现沉淀时间＞20天，沸水煮2h其胶合强度＞0.8MPa，平均甲醛释放量0.45mg/L，达Eo级。生产本改性酚醛胶需经三个步骤：一是购买或自制碱木素氧化淀粉改性剂，二是备料，三是加料和反应制得改性胶。用本方法制得的改性胶原料成本低、游离醛释放量小、胶的耐水性和稳定性好，不易沉淀和分层。
Description
技术领域
本发明涉及一种木材粘合剂，是一种改性酚醛胶及其生产方法。
背景技术
运用从造纸废液中提取的碱木素作木材胶粘剂的改性材料，对酚醛胶进行改性，是一件集废液处理、废物利用、降低成本、减少对石油的依赖和游离醛释放量小等多种利益的好事，有志于此并已行动者渐增，从而，相关资料也屡见报道。但现有技术中多采用单一的碱木素作改性剂，先将碱木素提取纯化后再制备木质素基酚醛树脂胶粘剂，工艺复杂，纯化后的剩余物不能有效利用，还造成二次污染；而且这些用碱木素改性的酚醛胶易沉淀，使用过程中适用期短。CN1854233公开了一种“改性木素胶及其制作方法”，该专利是用木素、甲醛、作增强剂的酚类化合物、作催化剂氢氧化物、作溶剂的水和/或乙醇，按一定比例混合在反应釜中，40℃-80℃温度条件下反应4-8小时即成，该胶的甲醛含量仅占25-35％，对石油依赖小、省成本、游离酚和醛释放量低。但该技术对胶的欠稳定易沉淀的问题尚未给予关注。
发明内容
本发明要解决的技术问题是专门提供一种对碱木素不需经过纯化处理的、用碱木素、氧化淀粉和硼砂为改性原料的碱木素氧化淀粉改性酚醛胶及其生产方法。
解决上述技术问题的技术方案是：本碱木素氧化淀粉改性酚醛胶由下列原料及其重量份配比而成：210-240份纯度为37％的工业用甲醛、140-160份熔化的工业苯酚、80-90份浓度为 30％的NaoH溶液和300-315份碱木素氧化淀粉改性剂；本改性胶呈深棕色胶状液，25℃涂4杯粘度35-45s，密度1.05-1.20g/cm3，固含量40％-50％，常温中贮存期＞2个月，出现沉淀时间＞20天，沸水煮2h其胶合强度＞0.8MPa，用于杂木九合板作粘合剂时其平均甲醛释放量0.45mg/L，达E0级。
所说的碱木素氧化淀粉改性剂的制取方法是将60-65重量纯度为37％的工业甲醛、130-140重量份碱木素、24-30重量份氧化淀粉、2-3重量份硼砂、400-500重量份水和能将反应环境的pH值调节至9-10的量的NaOH溶液，一起加入反应釜，在pH＝9-10的环境中，30-60分钟时间内升温至90-95℃，保温反应55-65分钟后，冷却至常温，放料即成。
本碱木素氧化淀粉改性酚醛胶的生产方法按下列步骤进行：
(1)购买或自制碱木素氧化淀粉改性剂：欲自制，则按上述碱木素氧化淀粉改性剂制取方法制成；
(2)备料：从化工商店或生产厂家购得210-240重量份纯度为37％工业甲醛、140-160重量份工业苯酚、80-90重量份30％NaOH溶液和300-315重量份步骤(1)所述的碱木素氧化淀粉改性剂；
本碱木素氧化淀粉改性酚醛胶的生产方法按下列步骤进行：
(1)购买或自制碱木素氧化淀粉改性剂：欲自制，则按权利要求2所示方法制成；
(2)备料：从化工商店或生产厂家购得210-240重量份纯度为37％工业甲醛、140-160重量份工业苯酚、80-90重量份30％NaOH溶液和300-315重量份步骤(1)所述的碱木素氧化淀粉改性剂；
(3)加料与反应：在反应釜中先加入熔化的工业苯酚140-160重量份和80-90重量份浓度为30％的NaOH浓液，升温至60-65℃，保温反应20min，再加入纯度为37％的甲醛160-180重量份，继续升温至90-95℃，保温反应30min，冷却降温至82℃即第二次加入37％的甲醛50-60重量份，再加入碱木素氧 化淀粉改性剂300-315重量份，升温至90-95℃，反应至用10×100mm的试管在20℃条件下倒泡法测粘度为5.5-6.0秒即止，冷却至常温出料即成。
本发明的有益效果是：采用本方法制得的改性碱木素氧化淀粉酚醛胶，原料成本低，游离酚和甲醛释放量小，增强了胶的耐水性和稳定性，防止了胶的沉淀与分层。
具体实施方式
本发明下面结合实施例予以进一步详述：现有技术中较早公示的碱木素改性剂往往采取纯化后再应用，工艺复杂、会产生二次污染，新近也公开了一些不经纯化直接将碱木素作改性剂应用的专利技术，后者改性后的胶粘剂易产生沉淀，稳定性和耐水性欠理想。上述两类改性剂，基本上是用碱木素这种单一原料作改性剂，各原料的互补功能难以体现。而本改性剂(即碱木素氧化淀粉改性剂的简称，下同)是以碱木素、氧化淀粉和硼砂为原料，发挥各自的理化功能，从多角度出发改善胶粘剂的性能，其化学机理是：
在碱性条件下，使碱木素分子结构中的羧基、酚羟基成为带负电荷的基团，并与甲醛进行羟甲基化反应：羟甲基化产物与氧化淀粉中的活性基团如羟基、醛基、羧基发生交联反应，同时依赖硼砂对羟甲基化产物的络合作用，在碱木素的分子健之间均匀导入适量结合牢固的化学键，如醚键、酯键等，通过化学键在分子链间的结合力，阻止因水分子的进一步锲入，导致胶粘剂分子链间距离被撑大而使大量氢键结合力被破坏，实现在胶层结构中以少量的化学键为核心，在其周围辅以大量的氢键共同构成改性胶粘剂的耐水性胶层。
由于碱木素化学键上的羧基之间易形成氢键，容易导致碱木素颗粒团聚沉淀，使胶粘剂产生分层。通过淀粉对碱木素的改性 作用，可以防止此现象的发生，提高树脂的存储稳定性，防止碱木素改性胶粘剂的分层。
现先将本改性剂各原料及其重量份配比按7项实施例列表1： (表1)
实施例1(对照表1中原料及其重量份配比值和pH值)：将重量份分别为60份的纯度为37％的工业甲醛、130份碱木素、24份氧化淀粉、2份硼砂和400份工业用水，一次性加入到反应釜内，用重量百分比为30％的NaOH溶液调整釜内反应环境的pH值至9，在30分钟时间内升温至90℃，保持温度反应65分钟后冷却至常温，放料桶装。
实施例2：加入原料及其重量份参照表1中实施例2所示值，用30％NaOH调整pH值至9.5，在45分钟内升温至93℃，保温反应60分钟后，冷却至常温放料桶装。
实施例3：加入原料及重量份参照表1中实施例3所示值，用30％的NaOH溶液调节pH值至10，在60分钟内升温至95℃，保温反应55分钟后，冷却至常温放料桶装。
其余实施例4-7均按表中对应实施例4-7的原料及重量份、pH值所示加入，其余参考实施例1-3的方法制成。
需说明的是作为催化剂的NaOH溶液的百分比浓度不必拘泥于30％一个值，可在20％-40％甚至更宽范围中选用，但作为备料， 只需筹备最常用的一种浓度即可，因此，姑且定位30％。
调节pH值也还可用氢氧化镁、氢氧化钾等碱。
上述7项实施例中，以实施例2.6优选。这些实施例只是专用的改性剂的实施例。
下面再将本改性剂与其它原料及其重量份配比再以8项制得改性胶的实施例列表2： (表2)
实施例8(对照表2中实施例8的原料及重量份配比值)：先将140重量份(下同)熔化的工业苯酚和80份浓度为30％的NaOH溶液加入反应釜，升温至60℃，保温反应20分钟，再第一次加纯度为37％的甲醛160份，继续升温至90℃，保温反应30分钟，冷却降温至82℃，第二次加37％甲醛50份，再加入本改性剂300份，升温至90℃，反应至用10×100mm试管在20℃条件下倒泡法测粘度为5.5秒即止，冷却至常温放料即成。
实施例9(对照表2实施例9对应原料及配比值)：将170份熔化苯酚和85份30％NaOH溶液，在65℃保温反应20min，首次加170份甲醛，升温至93℃，保温反应30min，冷却至82℃，二次加甲醛55份，加本改性剂307份，升温至93℃，反应至用倒泡法测粘度为5.7S即止，冷却至常温出料。
实施例10(对照表2实施例10对应原料及配比值)：将160 份熔化苯酚和99份30％NaOH溶液加入反应釜，升温至65℃，反应20min，首次加180份37％的甲醛，升温至95℃保温反应30min，冷却至82℃，二次加甲醛60份，加本改性剂315份，升温至95℃，反应至用倒泡法测得粘度为6S即止，冷却至常温出料。
其余实施例11-15参照实施例8-10相同方法进行。上述8项实施例中，以实施例9优选。
Claims (2)
1.一种碱木素氧化淀粉改性酚醛胶，其特征是由下列原料及其重量份配比而成：210-240份纯度为37％的工业用甲醛、140-160份熔化的工业苯酚、80-90份浓度为30％的NaOH溶液和300-315份碱木素氧化淀粉改性剂；本改性胶呈深棕色胶状液，25℃涂4杯粘度35-45s，密度1.05-1.20g/cm3，固含量40％-50％，常温中贮存期＞2个月，出现沉淀时间＞20天，沸水煮2h其胶合强度＞0.8MPa，用于杂木九合板作粘合剂时其平均甲醛释放量0.45mg/L，达E0级，
所说的碱木素氧化淀粉改性剂的制取方法是将60-65重量纯度为37％的工业甲醛、130-140重量份碱木素、24-30重量份氧化淀粉、2-3重量份硼砂、400-500重量份水和能将反应环境的pH值调节至9-10的量的NaOH溶液，一起加入反应釜，在pH＝9-10的环境中，30-60分钟时间内升温至90-95℃，保温反应55-65分钟后，冷却至常温，放料即成。
2.如权利要求1所述的碱木素氧化淀粉改性酚醛胶的生产方法，其特征是按下列步骤进行：
(1)按权利要求1中的碱木素氧化淀粉改性剂制取方法制备碱木素氧化淀粉改性剂；
(2)备料：从化工商店或生产厂家购得210-240重量份纯度为37％工业甲醛、140-160重量份工业苯酚、80-90重量份30％NaOH溶液和300-315重量份步骤(1)所述的碱木素氧化淀粉改性剂；
(3)加料与反应：在反应釜中先加入熔化的工业苯酚140-160重量份和80-90重量份浓度为30％的NaOH溶液，升温至60-65℃，保温反应20min，再加入纯度为37％的甲醛160-180重量份，继续升温至90-95℃，保温反应30min，冷却降温至82℃即第二次加入37％的甲醛50-60重量份，再加入碱木素氧化淀粉改性剂300-315重量份，升温至90-95℃，反应至用10×100mm的试管在20℃条件下倒泡法测粘度为5.5-6.0秒即止，冷却至常温出料即成。
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