CN101955748A - 一种无甲醛玉米蛋白粉木材胶粘剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种无甲醛玉米蛋白粉木材胶粘剂的原料配方为：玉米蛋白粉，水，金属盐，酸，氨基类物质，多羟基类物质，异氰酸酯。各组分的添加量为玉米蛋白粉10－40份，水20－85份，金属盐0.1－1份，酸0－10份，氨基类物质3－20份，多羟基类物质5－18份，异氰酸酯2－15份。将上述组分依次加入反应釜中，在10－40℃下搅拌一定的时间，即得一种无甲醛玉米蛋白粉木材胶粘剂。该胶粘剂原料易得，成本低廉，制备方法简单，无毒环保，耐水胶合强度可以达到Ⅰ类胶(室外型)或Ⅱ类胶(室内型)的水平，可用于热压，也可用于冷压，适用性广。
Description
技术领域
本发明属于木材胶粘剂制备技术领域，更具体涉及一种无甲醛玉米蛋白粉木材胶粘剂及其制备方法。
背景技术
随着经济的发展及人类文明的进步，保护环境，与自然和谐共存已越来越受到人们的关注。胶粘剂行业也不例外，制造出从生产到应用过程都无污染、无“三废”排放的胶粘剂已经是一种趋势。就国内胶粘剂市场看，2010年我国胶粘剂产量将达到730万吨，保持年均11.3%的增长率；销售额将达到570亿元人民币，年均增长率保持在11.8%。其中木材工业用胶粘剂占胶粘剂总产量的60%以上；而甲醛系胶粘剂在木材工业中用量最大，仅“三醛”胶[脲醛树脂胶（UF）、酚醛树脂胶（PF）和三聚氰胺甲醛树脂胶（MF）]在木材工业中的用量就超过了80%。但“三醛”胶在制备过程中的有害物质会威胁工人的身体健康，制作的人造板在使用过程中易挥发甲醛等有毒气体，污染环境，影响消费者的健康。因此，可替代“三醛”胶的无甲醛环保型胶粘剂具有广阔的市场。
国内外对木材胶粘剂游离醛含量或人造板甲醛释放量限量的要求越来越严格，美国加利福尼亚州近年出台的一条目的在于降低复合木制品甲醛排放的“最终管制令（ATCM）”，对复合木制品的有毒气体（主要是甲醛）释放量提出了更高要求，其中对室内用胶合板的甲醛释放量限制几乎到了苛刻的地步，为0.05ppm，这基本上要求废除“三醛”胶在室内胶合板生产领域的使用。因此，人造板企业对可替代“三醛”胶的环保型无醛胶粘剂有巨大需求。
专利号为ZL 200610010370.9的发明专利所公开的“低碱量豆粉胶粘剂”由豆粉、氢氧化钠、氧化钙和硅酸钠制成，其各组分重量份数比为：豆粉100、氢氧化钠1.5－2、氧化钙2－5、硅酸钠15－20。虽然该专利改进了传统豆胶的配方，但其耐水性能依然较差。
美国专利US 2007/0148339 A1公开的“耐水性植物蛋白胶粘剂”中豆粉经过氢氧化钠变性后，再通过添加酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛树脂、甲醛或聚乙二醇，最终合成改性豆胶。虽然该专利改善了植物蛋白质胶粘剂的耐水性，但从专利中胶粘剂的配方组成可看出，醛类树脂或其它化合物含量明显大于豆粉含量，因此，其制成的木制品释放出的甲醛还是不容忽视。
公开号为CN 101649178 A的发明专利公开了“植物蛋白胶粘剂及制备方法、由该植物蛋白胶粘剂制备的改性胶粘剂”。该专利中的植物蛋白胶粘剂采用对植物蛋白进行多次的酸、碱复合变性而成，其制作的胶合板可达到Ⅱ类胶合板的要求；加入交联剂后制作的胶合板还可达到Ⅰ类胶合板的要求。但制作胶合板热压温度均高于160℃，能耗高，出材率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种无甲醛玉米蛋白粉木材胶粘剂及其制备方法，该胶粘剂原料易得，成本低廉，制备方法简单，无毒环保，耐水胶合强度可以达到Ⅰ类胶（室外型）或Ⅱ类胶（室内型）的水平，可用于热压，也可用于冷压，适用性广。可用于木材工业的人造板及木制品的生产。
一种无甲醛玉米蛋白粉木材胶粘剂的原料配方为：玉米蛋白粉，水，金属盐，酸，氨基类物质，多羟基类物质，异氰酸酯；各组分的添加量为玉米蛋白粉10－40份，水20－85份，金属盐0.1－1份，酸0－10份，氨基类物质3－20份，多羟基类物质5－18份，异氰酸酯2－15份。
该胶粘剂的制备在反应釜中进行，其具体过程为：
①向反应釜中加入20－85份水，控制温度10－40℃；
②加入10－40份玉米蛋白粉，反应100-120分钟，使其充分溶解，搅拌均匀；
③加入0.1－1份金属盐，反应5－10分钟，搅拌；
④加入0－10份酸，反应50－60分钟，搅拌；
⑤加入3－20份氨基类物质，反应70－80分钟，搅拌；
⑥加入5－18份多羟基类物质，反应40－50分钟，搅拌；
⑦将反应釜的温度调整为20－25℃，加入2－15份异氰酸酯，搅拌均匀，反应10－20分钟后即得该胶粘剂。
所述玉米蛋白粉的粒度≥120目。
所述金属盐为铬盐、亚铁盐中的一种或几种混合物。
所述酸为浓度为30%-45%氢卤酸中的一种或几种混合物。
所述金属盐为铬盐、亚铁盐中的一种或几种混合物。
所述氨基类物质为含氨基、亚氨基的丙烯酰胺、硫脲、尿素、双氰胺中的一种或几种混合物。
所述多羟基类物质为5－30wt%的糊化玉米淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠的水溶液的一种或几种混合物。
所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯，多亚甲基多苯基多异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯的一种或几种混合物。
所述的反应釜采用可控制温度和带有搅拌器的反应釜，搅拌速度为60－80转/分钟。
本发明采用玉米蛋白粉为主要原料生产木材胶粘剂有如下特点：①木材胶粘剂活性高，通常玉米蛋白粉蛋白质含量高于60%，而蛋白质是此类胶粘剂最重要的功能性原料。②原料来源有保障，玉米蛋白粉来源于人类广泛种植的植物——玉米，无资源枯竭的危险。③胶粘剂成本低，玉米蛋白粉来自玉米提取玉米淀粉后的剩余物，经简单加工而成，价格低廉，所以，以玉米蛋白粉为主要原料制备的木材胶粘剂成本也低。④制成的玉米蛋白粉胶粘剂具有较好的耐水胶合性能，可用于胶接室内型或室外型的人造板和木制品。因此，以玉米蛋白粉为主要原料制成木材胶粘剂，对满足木材工业生产的需求和环境保护都具有重要意义。
本发明由于使用了上述的技术方法，与现有技术相比具有如下优点：
①本发明直接使用玉米蛋白粉为主要原料，具有成本低，来源广，可再生等特点，制成的无甲醛玉米蛋白粉木材胶粘剂无甲醛等有毒气体释放，环保性能好，性价比高。
②采用本发明的配方和方法制备的无甲醛玉米蛋白粉木材胶粘剂优于传统的豆胶，特别是在耐水性能上有明显的优势，可用于生产室内型或室外型的人造板和木制品。
③本发明的无甲醛玉米蛋白粉木材胶粘剂的使用可以采用热压或冷压工艺，适用性广。
具体实施方式
一种无甲醛玉米蛋白粉木材胶粘剂的原料配方为：玉米蛋白粉，水，金属盐，酸，氨基类物质，多羟基类物质，异氰酸酯；各组分的添加量为玉米蛋白粉10－40份，水20－85份，金属盐0.1－1份，酸0－10份，氨基类物质3－20份，多羟基类物质5－18份，异氰酸酯2－15份。
该胶粘剂的制备在反应釜中进行，其具体过程为：
①向反应釜中加入20－85份水，控制温度10－40℃；
②加入10－40份玉米蛋白粉，反应100-120分钟，使其充分溶解，搅拌均匀；
③加入0.1－1份金属盐，反应5－10分钟，搅拌；
④加入0－10份酸，反应50－60分钟，搅拌；
⑤加入3－20份氨基类物质，反应70－80分钟，搅拌；
⑥加入5－18份多羟基类物质，反应40－50分钟，搅拌；
⑦将反应釜的温度调整为20－25℃，加入2－15份异氰酸酯，搅拌均匀，反应10－20分钟后即得该胶粘剂。
所述玉米蛋白粉的粒度≥120目。
所述金属盐为铬盐、亚铁盐中的一种或几种混合物。
所述酸为浓度为30%-45%氢卤酸中的一种或几种混合物。
所述氨基类物质为含氨基、亚氨基的丙烯酰胺、硫脲、尿素、双氰胺中的一种或几种混合物。
所述多羟基类物质为5－30wt%的糊化玉米淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠的水溶液的一种或几种混合物。
所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯，多亚甲基多苯基多异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯的一种或几种混合物。
所述的反应釜采用可控制温度和带有搅拌器的反应釜，搅拌速度为60－80转/分钟。
实施例1
向可控温带搅拌器的反应釜中加入85份水，控制温度为10℃，加入25份玉米蛋白粉，同时控制搅拌器转速为60转/分钟，连续搅拌120min；然后加入0.1份三氯化铬；继续搅拌5min；再加入浓度为36%的盐酸10份，继续搅拌60min；然后加入20份尿素，继续搅拌70min；再加入浓度为15%的糊化玉米淀粉18份，继续搅拌40min；升温至25℃，然后加入二苯基甲烷二异氰酸酯15份，继续搅拌10min即成所述一种无甲醛玉米蛋白粉木材胶粘剂。
实施例2
向可控温带搅拌器的反应釜中加入32份水，控制温度为40℃，加入12份玉米蛋白粉，同时控制搅拌器转速为80转/分钟，连续搅拌100min；然后加入1.0份氯化亚铁；继续搅拌5min；然后加入3份双氰胺，继续搅拌75min；再加入浓度为15%的糊化玉米淀粉18份，继续搅拌45min；降温至25℃，然后加入二苯基甲烷二异氰酸酯15份，继续搅拌15min即成所述一种无甲醛玉米蛋白粉木材胶粘剂。
实施例3
向可控温带搅拌器的反应釜中加入20份水，控制温度为25℃，加入10份玉米蛋白粉，同时控制搅拌器转速为65转/分钟，连续搅拌110min；然后加入三氯化铬0.9份；继续搅拌8min；再加入浓度为30%的盐酸1.2份，继续搅拌55min；然后加入3份硫脲，继续搅拌70min；再加入浓度为15%的糊化玉米淀粉12份，继续搅拌45min；在25℃中，加入多亚甲基多苯基多异氰酸酯10份，继续搅拌12min即成所述一种无甲醛玉米蛋白粉木材胶粘剂。
实施例4
向可控温带搅拌器的反应釜中加入50份水，控制温度为35℃，加入15份玉米蛋白粉，同时控制搅拌器转速为80转/分钟，连续搅拌110min；然后加入三氯化铬0.65份；继续搅拌10min；再加入浓度为36%的氢碘酸7份，继续搅拌55min；然后加入11.8份尿素，继续搅拌75min；再加入浓度为30%的聚乙烯醇5份，继续搅拌50min，冷却至23℃；然后加入多亚甲基多苯基多异氰酸酯4份，继续搅拌15min即成所述一种无甲醛玉米蛋白粉木材胶粘剂。
实施例5
向可控温带搅拌器的反应釜中加入85份水，控制温度为25℃，加入40份玉米蛋白粉，同时控制搅拌器转速为75转/分钟，连续搅拌120min；然后加入氯化亚铁0.45份；继续搅拌10min；再加入浓度为30%的氢碘酸5份，继续搅拌50min；然后加入9份丙烯酰胺，继续搅拌70min；再加入浓度为5%的聚乙烯醇15份，继续搅拌50min；然后加入多亚甲基多苯基多异氰酸酯2份，继续搅拌20min即成所述一种无甲醛玉米蛋白粉木材胶粘剂。
实施例6
将三氯化铬与氯化亚铁按质量比为2:1混合均匀，备用；将双氰胺与尿素按质量比为1:1混合均匀，备用；向可控温带搅拌器的反应釜中加入70份水，控制温度为30℃，加入21份玉米蛋白粉，同时控制搅拌器转速为80转/分钟，连续搅拌120min；然后加入三氯化铬与氯化亚铁的混合物0.2份；继续搅拌10min；再加入浓度为45%的氢氟酸1.23份，继续搅拌60min；然后加入双氰胺与尿素的混合物13份，继续搅拌70min；再加入浓度为10%的糊化玉米淀粉16份，继续搅拌45min，冷却到25℃；然后加入多亚甲基多苯基多异氰酸酯13份，继续搅拌15min即成所述一种无甲醛玉米蛋白粉木材胶粘剂。
实施例7
将三氯化铬与氯化亚铁按质量比为2:1混合均匀，备用；再将浓度为15%的糊化玉米淀粉与浓度为20%的聚乙烯醇溶液按质量比为5:1混合均匀，备用；向可控温带搅拌器的反应釜中加入80份，控制温度为35℃，加入30份玉米蛋白粉，同时控制搅拌器转速为60转/分钟，连续搅拌120min；然后加入三氯化铬与氯化亚铁的混合物0.8份；继续搅拌10min；再加入浓度为36%的氢溴酸1.08份，继续搅拌50min；然后加入3.2份双氰胺，继续搅拌70min；再加入糊化玉米淀粉与聚乙烯醇的混合液8份，继续搅拌40min；降温至20℃，然后加入多亚甲基多苯基多异氰酸酯8份，继续搅拌20min即成所述一种无甲醛玉米蛋白粉木材胶粘剂。
实施例8
将3份羧甲基纤维素钠加入97份浓度为20%的聚乙烯醇溶液中，搅拌混合均匀，备用。向可控温带搅拌器的反应釜中加入40份水，控制温度为10℃，加入14份玉米蛋白粉，同时控制搅拌器转速为65转/分钟，连续搅拌120min；然后加入氯化亚铁0.35份；继续搅拌10min；再加入浓度为40%的氢溴酸1.6份，升温至30℃，继续搅拌60min；然后加入16份尿素，继续搅拌80min；再加入聚乙烯醇与羧甲基纤维素钠溶液的混合液7.5份，继续搅拌50min，降温至25℃；然后加入异佛尔酮二异氰酸酯12份，继续搅拌20min即成所述一种无甲醛玉米蛋白粉木材胶粘剂。
本发明所述一种无甲醛玉米蛋白粉木材胶粘剂用在胶合板时，单面涂胶量为130－150g/m2，在普通滚筒式涂胶机上即可实现；制板工艺可采用热压或冷压，热压工艺为：热压单位压力0.8－1.2MPa，温度130－150℃，时间0.8－1.0min/mm，胶合强度可以达到GB9846.3-2004“胶合板”中Ⅰ类胶合板（室外型）的要求；常温冷压工艺为：单位压力3.0－4.5MPa，时间25－45min，胶合强度可以达到GB9846.3-2004“胶合板”中Ⅱ类胶合板（室内型）的要求。本发明所述一种无甲醛玉米蛋白粉木材胶粘剂也可用在胶合板以外的其它人造板或木制品上。
以上所述实施例仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种无甲醛玉米蛋白粉木材胶粘剂，其特征在于：所述胶粘剂原料配方为：玉米蛋白粉，水，金属盐，酸，氨基类物质，多羟基类物质，异氰酸酯。
2.根据权利要求1所述的一种无甲醛玉米蛋白粉木材胶粘剂，其特征在于：所述胶粘剂原料配方中各组分的添加量为玉米蛋白粉10－40份，水20－85份，金属盐0.1－1份，酸0－10份，氨基类物质3－20份，多羟基类物质5－18份，异氰酸酯2－15份。
3.一种无甲醛玉米蛋白粉木材胶粘剂的制备方法，其特征在于：该胶粘剂的制备在反应釜中进行，其具体过程为：
①向反应釜中加入20－85份水，控制温度10－40℃；
②加入10－40份玉米蛋白粉，反应100-120分钟，使其充分溶解，搅拌均匀；
③加入0.1－1份金属盐，反应5－10分钟，搅拌；
④加入0－10份酸，反应50－60分钟，搅拌；
⑤加入3－20份氨基类物质，反应70－80分钟，搅拌；
⑥加入5－18份多羟基类物质，反应40－50分钟，搅拌；
⑦将反应釜的温度调整为20－25℃，加入2－15份异氰酸酯，搅拌均匀，反应10－20分钟后即得该胶粘剂。
4.根据权利要求1所述的无甲醛玉米蛋白粉木材胶粘剂，其特征在于：所述玉米蛋白粉的粒度≥120目。
5.根据权利要求1所述的无甲醛玉米蛋白粉木材胶粘剂，其特征在于：所述金属盐为铬盐、亚铁盐中的一种或几种混合物。
6.根据权利要求1所述的无甲醛玉米蛋白粉木材胶粘剂，其特征在于：所述酸的浓度为30%-45%氢卤酸中的一种或几种混合物。
7.根据权利要求1所述的无甲醛玉米蛋白粉木材胶粘剂，其特征在于：所述氨基类物质为含氨基、亚氨基的丙烯酰胺、硫脲、尿素、双氰胺中的一种或几种混合物。
8.根据权利要求1所述的无甲醛玉米蛋白粉木材胶粘剂，其特征在于：所述多羟基类物质为5－30wt%的糊化玉米淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠的水溶液的一种或几种混合物。
9.根据权利要求1所述的无甲醛玉米蛋白粉木材胶粘剂，其特征在于：所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯，多亚甲基多苯基多异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯的一种或几种混合物。
10.根据权利要求3所述的无甲醛玉米蛋白粉木材胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述的反应釜采用可控制温度和带有搅拌器的反应釜，搅拌速度为60－80转/分钟。
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Owner name: ZHANGZHOU HONGYU SCIENCE + TECHNOLOGY DEVELOPMENT Free format text: FORMER OWNER: ZHANGZHOU SHENGMU FORESTRY TECHNOLOGY CO., LTD. Effective date: 20150119 |
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Effective date of registration: 20150119 Address after: 363000 Fujian Province, Zhangzhou City Xiangcheng Zhang Hua Lu Shi Ting white card Patentee after: Zhangzhou Hongyu Science & Technology Development Co., Ltd. Address before: 363900 Changtai County Economic Development Zone, Zhangzhou Province, the ancient agricultural farm silver Tong Industrial Park Patentee before: Zhangzhou Shengmu Forestry Technology Co., Ltd. |
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Granted publication date: 20120711 Termination date: 20171104 |
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