CN102604560A - 一种人造板生产用淀粉胶粘剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种人造板生产用淀粉胶粘剂的制备方法，属于胶粘剂的制备技术领域。本发明提供了一种利用淀粉为主要原料制备人造板生产用环保型淀粉胶粘剂的方法。本发明涉及的胶粘剂制备工艺包括：将淀粉乳进行酸解氧化预处理，然后在催化剂的作用下与六甲氧基甲基三聚氰胺发生交联反应，加入聚乙烯醇后升温糊化，降温后添加适当助剂，最终得到一种环保无毒的人造板用淀粉胶粘剂。本发明制备的胶粘剂具有粘接强度高、耐水性好、流动性强、干燥速度快等优点，可广泛应用于人造板的生产。

Description

一种人造板生产用淀粉胶粘剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种人造板生产用淀粉胶粘剂的制备方法，属于胶粘剂制备技术领域。
背景技术
随着木材供需矛盾的日益突出，加大人工林木材加工利用研究的力度，发展木材高效综合利用，充分利用采伐剩余物、加工剩余物和低劣木材发展人造板是解决木材供需矛盾的有效措施，而胶粘剂在人造板生产中起着举足轻重的作用。
根据生产原料的不同人造板可以分为纤维板、刨花板和胶合板。目前人造板生产用胶粘剂中占主导地位的胶种仍然是三醛胶(脲醛树脂、酚醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂)。这些以甲醛为基料的木材胶粘剂在板材的生产和应用过程中都会释放出游离甲醛，而甲醛是一种潜在的致癌物质。随着美国加州空气管理署(CARB)关于木质人造板中甲醛释放量的法规(ATCM)正式颁布并被世界各国广泛接受，各类人造板中游离甲醛含量有了更严格的规定，传统三醛类胶粘剂必将被市场淘汰。
淀粉具有可再生性、无污染、成本低、可生物降解的，淀粉用于瓦楞纸等的粘接已经具有一定的历史，并已实现工业化的生产。传统的淀粉胶存在干燥速度慢、粘接强度低、耐水性差、流动性差等缺点，限制了其在人造板尤其是刨花板及纤维板生产中的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种人造板生产用、高浓低粘、流动性好、干燥速度快、耐水性强的环保型淀粉胶粘剂的制备方法，以解决目前人造板制造行业中存在的危害环境和人体健康的问题。
为解决上述技术问题，本发明技术方案为：淀粉经酸解氧化预处理后在催化剂作用下与六甲氧基甲基三聚氰胺发生交联反应，加入聚乙烯醇后升温糊化，降温添加适当的助剂后得到所制淀粉胶粘剂，所述淀粉胶粘剂以重量计的基本配方列表为：
Figure BDA0000137995000000011
所述淀粉为玉米淀粉、蜡质玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉的任意一种或其组合。
所述淀粉用1-2moL/L的盐酸配制成质量浓度为30～50g/100g的淀粉乳。
所述氧化剂为过硫酸盐、双氧水、次氯酸、次氯酸盐、高锰酸钾。
所述聚乙烯醇的型号为1799，2499，2099或1788。
所述聚乙烯醇用水配置为质量浓度10g/100g的溶液。
所述交联反应催化剂为盐酸、硫酸、磷酸、柠檬酸、醋酸、硼酸、草酸、或甲酸。。
所述防水剂为丁苯胶乳、羟基化丁苯胶乳。
工艺过程：用1～2moL/L的盐酸(硫酸或硝酸)配制成质量浓度为30～50g/100g的淀粉乳，升温至50～65℃，加入氧化剂酸解氧化60min～120min后用低浓度的氢氧化钠调节pH至6～8，加入六甲氧基甲基三聚氰胺、催化剂，反应50～100min，反应过程中保持充分搅拌，反应结束后加入聚乙烯醇溶液然后升温至80～90℃保温20min～40min，缓慢降温至50℃，添加适量防水剂，混合均匀，保温20min～40min后降温出料，包装得成品淀粉基胶粘剂。
本发明所制得的淀粉胶粘剂有较好的流动性，适合人造板生产过程中的施胶工序。同时由于淀粉与六甲氧基甲基三聚氰胺发生交联反应形成交联网络结构，从而显著提高了淀粉胶粘剂的粘结性能和耐水性。
本发明所提供的淀粉胶粘剂的制备方法，工艺简单，所得胶粘剂无毒无污染，符合人造板加工业的发展方向，有迅速推广应用的潜力。
具体实施方式
实施例1
配方：
工艺过程：将100g玉米淀粉与60mL、1.5mol/L的盐酸配成30g/100g浓度的淀粉乳，加入4g过硫酸铵，装入配有搅拌器的四口烧瓶中，在60℃条件下酸解氧化100min后，调节pH至6.5，加入14mL六甲氧基甲基三聚氰胺、0.5g催化剂草酸，反应60min后加入3g聚乙烯醇然后升温至90℃保温30min，缓慢降温至50℃，添加11mL丁苯胶乳，保温30min后出料即得所制淀粉胶粘剂。
对玉米淀粉、所制得的淀粉胶粘剂、六甲氧基甲基三聚氰胺进行红外光谱分析，结果如下图1所示。由图1可以看出六甲氧基甲基三聚氰胺与玉米淀粉反应产物的红外光谱与未经改性的玉米淀粉红外光谱大体相似。但是改性后的玉米淀粉的光谱图在1549.82cm-1处出现了明显的六甲氧基甲基三聚氰胺化学结构中典型的N-C-N的弯曲及环的变形振动引起的吸收峰，在1085.41cm-1处出现了醚键C-O-C吸收峰，表明玉米淀粉与六甲氧基甲基三聚氰胺发生了反应，生成了醚键。
将糊化后的玉米淀粉与采用上述制备下艺所得的淀粉胶粘剂分别应用于刨花板的压制，所得刨花板的性能如下表所示：
Figure BDA0000137995000000031
结果表明，通过六甲氧基甲基三聚氰胺改性等于段制备的淀粉胶在刨花板制备中的应用效果明显好于改性前糊化淀粉的应用效果。
实施例2
Figure BDA0000137995000000032
工艺过程：将100g玉米淀粉与60mL、2mol/L盐酸配成40％(w/w)浓度的淀粉乳，加入5g过硫酸铵，装入配有搅拌器的四口烧瓶中，在60℃条件下酸解氧化90min后，调节pH至7，加入22mL六甲氧基甲基三聚氰胺、0.85g催化剂柠檬酸，反应75min后加2.5g聚乙烯醇然后升温至85℃保温30min，缓慢降温至50℃，添加16mL防水剂丁苯胶乳，保温30min后出料即得所制淀粉胶粘剂。将所得淀粉胶粘剂应用于刨花板的压制，所得刨花板的内结合强度达到0.41MPa，达到刨花板国家标准中≥0.4MPa的要求，吸水膨胀率为7.2％达到刨花板国家标准中≤8％的要求。

Claims (7)

1.一种人造板生产用淀粉胶粘剂的制备方法，其特征是以淀粉为主要原料，经酸解氧化预处理后，再采用六甲氧基甲基三聚氰胺在催化剂的作用下进行交联改性，加入聚乙烯醇后糊化，降温后添加适当的助剂，所述胶粘剂的原料配比为：
Figure FDA0000137994990000011
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于淀粉选用玉米淀粉、蜡质玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉的任意一种或其组合。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于氧化剂可选用过硫酸盐、双氧水、次氯酸、次氯酸盐、高锰酸钾。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述聚乙烯醇的型号可以选用1799，2499，2099或1788。
5.根据权利要求1-3任一所述的制备方法，其特征在于所述催化剂可采用盐酸、硫酸、磷酸、柠檬酸、醋酸、硼酸、草酸、或甲酸。
6.根据权利要求1所述的胶粘剂，其特征在于所述防水剂采用丁苯胶乳、羟基化丁苯胶乳。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述方法的工艺包括如下步骤：
(1)以淀粉为原料，用1～2moL/L的盐酸(硫酸或硝酸)配制成质量浓度为30～50g/100g的淀粉乳；
(2)升温至50～65℃，加入氧化剂酸解氧化60min～120min后用低浓度的氢氧化钠调节pH至6～8；
(3)加入六甲氧基甲基三聚氰胺、催化剂，反应50～100min，反应过程中保持充分搅拌；
(4)反应结束后加入聚乙烯醇溶液然后升温至80～90℃保温20min～40min，缓慢降温至50℃，添加适量防水剂，混合均匀，保温20min～40min后降温出料，包装得成品淀粉基胶粘剂。
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