CN102250568A - 双组分改性淀粉无醛木材胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明的名称为双组分改性淀粉无醛木材胶粘剂及其制备方法。属于双组分化学改性淀粉无醛木材胶粘剂技术领域。它主要是解决现有使用脲醛树脂胶粘剂制造的产品会连续不断地释放出甲醛的问题。它的主要特征是：包含主剂组分：45％～55％Wt至少含有90％的化学改性淀粉单体，0％～20％Wt烯类单体，0％～5％Wt增韧剂，0.1％～3.0％Wt过氧化物，0％-1％稳定剂，0％～30％Wt无机填料；固化剂组分：40％～90％Wt至少含有有效异氰酸25-30％含量；主剂和固化剂配比为1∶0.1-0.3。本发明具有高固含量(＞50％)、低粘度(300mPa..S)、高活性和无毒的特点，广泛应用于家具制造和室内装修等。

Description

双组分改性淀粉无醛木材胶粘剂及其制备方法

技术领域

本发明属于双组分化学改性淀粉无醛木材胶粘剂技术领域，具体涉及一种性能优异，无有甲醛成份的双组分无醛木材胶粘剂及其制备方法。

背景技术

我国人造板生产绝大部分应用于家具制造和室内装修上，而各类室内型人造板制造所用胶粘剂主要为脲醛树脂胶，普遍存在游离甲醛释放量高的问题。由于使用脲醛树脂胶粘剂制造的产品会连续不断地释放出甲醛，甲醛是具有强烈刺激性的有毒气体，它不仅污染环境，而且对人的眼、鼻、喉等器官有强烈的刺激性，造成肺功能、肝功能、免疫功能异常。因此脲醛树脂胶粘剂游离甲醛的污染和危害问题备受关注。为此国际上规定，建筑工业使用的人造板必须符合El级标准。

长期生活在高浓度的甲醛污染环境中，会产生各种疾病，如咽喉发炎，损害呼吸道，严重的可致癌，是居室环境“健康杀手”。最近的权威性调查表明，在我国的城市，继“煤烟型”、“光化学烟雾型”污染后，现代人身陷于“室内空气污染”的第三污染时期，而造成室内空气污染最严重的依次是胶粘剂、人造板、涂料，因此研制环保胶粘剂已成为必然的趋势，成为胶粘剂研究领域的新热点。

发明内容

本发明针对甲醛释放对人体产生的毒牲，提供一种性能优异的双组分化学改性淀扮无醛木材胶粘剂。

运用本发明制备出的木材胶粘剂不仅达到国家对木材胶粘剂的技术指标与性能要求，而且生产单位在设备无需作改动，工艺参数相同条件生产达国家标准的木材制品。本发明的进一步目的是提供一种制备上述双组分化学改性淀粉无醛木材胶粘剂的方法

本发明的技术解决方案是：一种双组分改性淀粉无醛木材胶粘剂，其特征在于：

(1)主剂组分：45％～55％Wt至少含有90％的化学改性淀粉单体，0％～20％Wt烯类单体，0％～5％Wt增韧剂，0.1％～3.0％Wt过氧化物；0％-1％稳定剂，0％～30％Wt无机填料；

(2)固化剂组分：40％～90％Wt至少含有有效异氰酸25-30％含量；

(3)主剂和固化剂配比为1∶0.1-0.3。

本发明的技术解决方案中所述的玉米淀粉在120-140℃高温下经机械活化，它们的结晶结构受到破坏，由多晶态转变成非晶态；淀粉的颗粒形貌从不规整的大颗粒结构到由众多细小颗粒团聚而成的聚集体，活化时间越长，淀粉的表观粘度就越低，具有很好的流动性.然后在淀粉酶酶解作用下，于淀粉内部切开α-1，4糖苷键，进一步产生新的化学活性点。

本发明的技术解决方案中所述的经机械活化与淀粉酶催化酶解及化学改性的产物，可以得到＞50％的高固含量，300mPa..S的低粘度，高活性的淀粉反应产物。

本发明的技术解决方案中所述的烯类单体是乙酸乙烯单体、苯乙烯单体、丙烯酰胺、丙烯酸单体或其混合物。

本发明的技术解决方案中所述的固化剂是聚合MDI化合物、其有效异氰酸25-30％含量。

本发明的技术解决方案中所述的过氧化物是氢过氧化物类化合物、二酰基过氧化物类化合物或其混合物。

本发明的技术解决方案中所述的增增韧剂是石油树脂，邻苯二甲酸二甲酯或其混合物。

本发明的技术解决方案中所述的无机填料是高岭土、硅酸铝。

本发明制备双组分改性淀粉无醛木材胶粘剂的方法是：其特征在于所述的经机械活化与淀粉酶催化酶解及化学改性的产物，可以得到＞50％的高固含量，300mPa..S的低粘度，高活性的淀粉反应产物，烯类单体是乙酸乙烯单体、苯乙烯单体、丙烯酰胺、丙烯酸单体或其混合物，0％～30％Wt所述的固化剂是聚合MDI化合物、其有效异氰酸25-30％含量.，0％～30％Wt无机填料是高岭土、硅酸铝；0％～30％Wt增韧剂是石油树脂，邻苯二甲酸二甲酯或其混合物；制备方法：淀粉投入装有钢球的反应器中，高温下搅拌2～4h，使之成均匀的非晶态淀粉，产物再投入反应釜中，加水使成45％～55％Wt淀粉浆，再加入0.3％-0.8％淀粉酶，搅拌下处理温度80-90℃，处理时间30-60min，得到高反应活性的化学改性淀粉产物，然后投入0-20％烯类单体，0.1-3.0％的氢过氧化物类化合物于50-70℃反应1-2h.，再投入0％～30％Wt无机填料，常温下搅拌10～20min。

本发明通过玉米淀粉在120-140℃高温下经机械活化，结晶结构受到破坏，由多晶态转变成非晶态，其颗粒形貌从不规整的大颗粒结构变为多细小颗粒团聚而成的聚集体，活化时间越长，淀粉的表观粘度就越低，具有很好的流动性.然后在淀粉酶水解作用下，于淀粉内部切开α-1，4糖苷键，进一步产生新的化学活性点。经机械活化与淀粉酶催化酶解，可以得到高固含量(＞50％)，低粘度(300mPa..S)，，高活性的淀粉反应产物。本发明具有高固含量(＞50％)、低粘度(300mPa..S)、高活性和无毒的特点。本发明可广泛应用于家具制造和室内装修等。

具体实施方式

下列实施例和比较例将更详细介绍本发明，但本发明不局限于此。

实施例1：

配比

玉米淀粉                            55％Wt；

淀粉酶                              0.5％Wt；

乙酸乙烯                            10％Wt；

甲基丙烯酸丁酯                      5％Wt；

过氧化异丙苯                        0.5％Wt。

制备方法：

主剂制备方法为：淀粉投入装有钢球反应器中，高温下搅拌2～4h，使之成均匀的非晶态淀粉，产物再投入反应釜中，加水使成45％～55％Wt淀粉浆，再加入0.3％-0.8％淀粉酶，搅拌下处理温度80-90℃，处理时间30-60min，得到高反应活性的化学改性淀粉产物，然后投入0-20％烯类单体，0.1-3.0％的氢过氧化物类化合物于50-70℃反应1-2h.然后投入0％～3％Wt酚类化合物、醌类化合物或其混合物，再投入0％～30％Wt无机填料，常温下搅拌10～20min。

固化剂：由烟台万华公司生产的聚合级MDI：80％Wt，30％Wt增韧剂是石油树脂，邻苯二甲酸二甲酯或其混合物，投入反应釜中，常温下搅拌2h，使之成为均匀液体。

使用时，主剂和固化剂配比为1∶0.2

性能测试：

1、稳定性将木材胶粘剂主剂装入40g铝管中密封，自然放置，测定出现凝胶的时间；

2、游离甲醛        按国标LY/T 101-2002执行标准＜1g/Kg；

3、表面胶合强度    按国标GB/T 5849-2006执行标准＞0.6MPa；

4、浸渍剥离强度    按国标GB/T 5849-2006执行标准＜25mm；

测试结果见表1。

实施例2：

配比

玉米淀粉                            55％Wt；

淀粉酶                              0.5％Wt；

丙烯酸丁酯                          10％Wt；

苯乙烯                              5％Wt；

过氧化异丙苯                        0.5％Wt。

制备方法：

主剂制备方法为：淀粉投入装有钢球反应器中，高温下搅拌2～4h，使之成均匀的非晶态淀粉，产物再投入反应釜中，加水使成45％～55％Wt淀粉浆，再加入0.3％-0.8％淀粉酶，搅拌下处理温度80-90℃，处理时间30-60min，得到高反应活性的化学改性淀粉产物，然后投入0-20％烯类单体，0.1-3.0％的氢过氧化物类化合物于50-70℃反应1-2h.然后投入0％～3％Wt酚类化合物、醌类化合物或其混合物，再投入0％～30％Wt无机填料，常温下搅拌10～20min。

固化剂：由烟台万华公司生产的聚合级MDI：80％Wt，20％Wt增韧剂是石油树脂，投入反应釜中，常温下搅拌2h，使之成为均匀液体。

使用时，主剂和固化剂配比为1∶0.2

性能测试同实施例1。

测试结果见表1。

实施例3：

配比

玉米淀粉                            55％Wt；

淀粉酶                              0.5％Wt；

苯乙烯                              10％Wt

丙烯酰胺                            5％Wt；

过氧化二异丙苯                      0.5％Wt。

制备方法：

主剂制备方法为：淀粉投入装有钢球反应器中，高温下搅拌2～4h，使之成均匀的非晶态淀粉，产物再投入反应釜中，加水使成45％～55％Wt淀粉浆，再加入0.3％-0.8％淀粉酶，搅拌下处理温度80-90℃，处理时间30-60min，得到高反应活性的化学改性淀粉产物，然后投入0-20％烯类单体，0.1-3.0％的氢过氧化物类化合物于50-70℃反应1-2h.然后投入0％～3％Wt酚类化合物、醌类化合物或其混合物，再投入0％～30％Wt无机填料，常温下搅拌10～20min。

固化剂：由烟台万华公司生产的聚合级MDI。

使用时，主剂和固化剂配比为1∶0.2

性能测试同实施例1。

测试结果见表1。

实施例4：

配比

玉米淀粉                          55％Wt；

淀粉酶                            0.5％Wt；

乙酸乙烯                          10％Wt；

丙烯酸丁酯                        5％Wt；

过氧化二异丙苯                    0.5％Wt。

制备方法：

主剂制备方法为：淀粉投入装有钢球反应器中，高温下搅拌2～4h，使之成均匀的非晶态淀粉，产物再投入反应釜中，加水使成45％～55％Wt淀粉浆，再加入0.3％-0.8％淀粉酶，搅拌下处理温度80-90℃，处理时间30-60min，得到高反应活性的化学改性淀粉产物，然后投入0-20％烯类单体，0.1-3.0％的氢过氧化物类化合物于50-70℃反应1-2h.然后投入0％～3％Wt酚类化合物、醌类化合物或其混合物，再投入0％～30％Wt无机填料，常温下搅拌10～20min。

固化剂：由烟台万华公司生产的聚合级MDI。

使用时，主剂和固化剂配比为1∶0.3

性能测试同实施例1。

测试结果见表1。

表1

注：所有试样＞10个月(300天)未出现凝胶。

Claims (9)

1.一种双组分改性淀粉无醛木材胶粘剂，其特征在于：

(1)主剂组分：45％～55％Wt至少含有90％的化学改性淀粉单体，0％～20％Wt烯类单体，0％～5％Wt增韧剂，0.1％～3.0％Wt过氧化物；0％-1％稳定剂，0％～30％Wt无机填料；

(2)固化剂组分：40％～90％Wt至少含有有效异氰酸25-30％含量；

(3)主剂和固化剂配比为1∶0.1-0.3。

2.根据权利要求1所述的一种双组分改性淀粉无醛木材胶粘剂，其特征在于：所述的玉米淀粉在120-140℃高温下经机械活化，它们的结晶结构受到破坏，由多晶态转变成非晶态；淀粉的颗粒形貌从不规整的大颗粒结构到由众多细小颗粒团聚而成的聚集体，活化时间越长，淀粉的表观粘度就越低，具有很好的流动性.然后在淀粉酶酶解作用下，于淀粉内部切开α-1，4糖苷键，进一步产生新的化学活性点。

3.根据权利要求1或2所述的一种双组分改性淀粉无醛木材胶粘剂，其特征在于：所述的经机械活化与淀粉酶催化酶解及化学改性的产物，可以得到＞50％的高固含量，300mPa..S的低粘度，高活性的淀粉反应产物。

4.根据权利要求1或2所述的一种双组分改性淀粉无醛木材胶粘剂，其特征在于：所述的烯类单体是乙酸乙烯单体、苯乙烯单体、丙烯酰胺、丙烯酸单体或其混合物。

5.根据权利要求1或2所述的一种双组分改性淀粉无醛木材胶粘剂，其特征在于：所述的固化剂是聚合MDI化合物、其有效异氰酸25-30％含量。

6.根据权利要求1或2所述的一种双组分改性淀粉无醛木材胶粘剂，其特征在于：所述的过氧化物是氢过氧化物类化合物、二酰基过氧化物类化合物或其混合物。

7.根据权利要求1或2所述的一种双组分改性淀粉无醛木材胶粘剂，其特征在于：所述的增增韧剂是石油树脂，邻苯二甲酸二甲酯或其混合物。

8.根据权利要求1或2所述的一种双组分改性淀粉无醛木材胶粘剂，其特征在于：所述的无机填料是高岭土、硅酸铝。

9.一种用于制备权利要求1所述的双组分改性淀粉无醛木材胶粘剂的制作方法，其特征在于：所述的经机械活化与淀粉酶催化酶解及化学改性的产物，可以得到＞50％的高固含量，300mPa..S的低粘度，高活性的淀粉反应产物，烯类单体是乙酸乙烯单体、苯乙烯单体、丙烯酰胺、丙烯酸单体或其混合物，0％～30％Wt所述的固化剂是聚合MDI化合物、其有效异氰酸25-30％含量.，0％～30％Wt无机填料是高岭土、硅酸铝；0％～30％Wt增韧剂是石油树脂，邻苯二甲酸二甲酯或其混合物；制备方法：淀粉投入装有钢球的反应器中，高温下搅拌2～4h，使之成均匀的非晶态淀粉，产物再投入反应釜中，加水使成45％～55％Wt淀粉浆，再加入0.3％-0.8％淀粉酶，搅拌下处理温度80-90℃，处理时间30-60min，得到高反应活性的化学改性淀粉产物，然后投入0-20％烯类单体，0.1-3.0％的氢过氧化物类化合物于50-70℃反应1-2h.，再投入0％～30％Wt无机填料，常温下搅拌10～20min。