CN102746821B - 胶合板生物胶粘剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种胶合板生物胶粘剂及其制备方法。该胶粘剂是动物血液蛋白颗粒用含氨基化合物及环氧氯丙烷进行化学改性后的产物，动物血液蛋白颗粒：含氨基化合物：环氧氯丙烷的重量比为10：1～5：1～5；其动物血液蛋白颗粒所是由动物的新鲜血液制得的，其粒度≥50目，固体含量60～95wt%；其含氨基化合物为氨水、二甲胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、聚乙烯胺、聚乙烯亚胺、聚酮胺中的一种或几种；其动物的新鲜血液为猪、牛、羊、鸡或鸭的血液。制备方法是将动物血液蛋白颗粒用含氨基化合物及环氧氯丙烷进行化学改性后，稀释制得的。所得胶粘剂达到Ⅰ类胶的粘接强度，胶层的耐水性提高，不含甲醛，成本低，具有工业化推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种胶合板生物胶粘剂及其制备方法。
背景技术
人造板主要包括胶合板、刨花板、细木工板和纤维板四大类，其中胶合板是我国人造板的主导产品。目前除了胶合板中的建筑模板是利用酚醛胶压制而成的外，其它都是利用脲醛胶或三聚氰胺改性脲醛胶压制成的。这些人造板用胶粘剂均含有甲醛。研究表明，用含甲醛的胶粘剂制作的木制品用于室内，其甲醛释放期可长达15年。甲醛对人体健康的影响主要表现在嗅觉异常、刺激、过敏、肺功能异常、肝功能异常和免疫功能异常等方面。因此，长期居住在此环境内会导致各种癌症发生。要想彻底解决游离甲醛污染的问题，就必须研制开发无甲醛粘合剂。近年开发研究较多的是生物胶粘剂即以动物蛋白或植物蛋白为基体的胶粘剂。其中以动物的血液为基体的生物胶粘剂用于人造板时，固化后的胶层较硬，耐水性较差，有特殊臭味且易长菌霉变。虽然曾有人采用添加一些防腐剂、增强剂等试图克服这些缺欠，但效果不佳，由此影响了生物胶粘剂的推广应用。
发明内容
本发明的第一个目的是:提供一种可以改善胶层耐水性、粘结强度，无甲醛释放的胶合板生物胶粘剂。
实现本发明第一个目的的技术方案是：一种胶合板生物胶粘剂它是动物血液蛋白颗粒用含氨基化合物及环氧氯丙烷进行化学改性后的产物，其中，动物血液蛋白颗粒 ：含氨基化合物：环氧氯丙烷的重量比为10 ：1～5：1～5；所述动物血液蛋白颗粒是由动物的新鲜血液制得的，其颗粒粒度≥50目，固体含量为60wt%～95wt%；所述含氨基化合物为氨水、二甲胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、聚乙烯胺、聚乙烯亚胺、聚酮胺中的一种或几种。
本发明的第二个目的是:提供一种可以改善胶层耐水性、粘结强度，无甲醛释放的胶合板生物胶粘剂的制备方法，工艺简单，生产成本降低。
实现本发明第二个目的的技术方案是：上述胶合板生物胶粘剂的制备方法具体操作如下：
①在反应釜内，先加入动物血液蛋白颗粒，然后加入含氨基化合物及环氧氯丙烷，搅拌下，用氢氧化钠将反应釜内物料调至pH为10～11，搅拌下加热反应2～4h后，冷却至室温，其中，动物血液蛋白颗粒 ：含氨基化合物 ：环氧氯丙烷的重量比为10 ：1～5 ：1～5；
或者在反应釜内，先加入含氨基化合物及环氧氯丙烷，搅拌下，用氢氧化钠将反应釜内物料调至pH为10～11，搅拌下加热反应2～4h后，再加入动物血液蛋白颗粒，继续搅拌2～4h后，冷却至室温，其中，动物血液蛋白颗粒 ：含氨基化合物 ：环氧氯丙烷的重量比为10 ：1～5 ：1～5；
②将步骤①制得的物料移至配料桶内，加水稀释至固体含量为15 wt%～40wt％后，转入胶体磨内研磨分散2～4h,出料、包装即为生物胶粘剂；
所述步骤①中的含氨基化合物为氨水、二甲胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、聚乙烯胺、聚乙烯亚胺、聚酮胺中的一种或几种；
所述步骤①中的动物血液蛋白颗粒的粒度≥50目，固体含量为60wt%～95wt%，其制备方法是将动物的新鲜血液搅拌下通蒸汽蒸煮至少30分钟后，离心脱水得到固体含量为60wt%～95wt%的动物血块，再将动物血块搅拌破碎制得的，或者是将动物的新鲜血液干燥、粉碎制得的，或者是将动物的新鲜血液喷雾干燥制得的。
上述制备方法中，其所述步骤①中的聚酮胺是聚酮树脂与1，2-二氨基丙烷的反应产物，聚乙烯胺是聚氯乙烯硝化然后还原的产物，聚乙烯亚胺是水解聚(2-乙基-2-噁唑啉)得到的产物。
上述制备方法中，其所述步骤①中的搅拌速度为300～500rpm。
上述制备方法中，其所述动物的新鲜血液为猪、牛、羊、鸡或鸭的血液。
本发明的技术效果是：①本发明技术方案的胶合板生物胶粘剂由于所选用的含氨基的化合物及环氧氯丙烷的配比适当，且选用的含氨基的化合物的品种适宜，化学改性后在动物血液蛋白颗粒的分子链上引入了适量的适宜的可固化基团。因此，用本发明的生物胶粘剂制作胶合板时，在生物胶粘剂固体含量较低的条件下，就能达到Ⅰ类胶的粘接强度的标准，还降低了胶合板的生产成本，改进了生物胶粘剂胶层的耐水性、粘结强度，可以在120～200oC直接热压2～5分钟就可以制成胶合板，省工省时省电；②制备本发明生物胶粘剂的方法无需特殊设备，易工业化；用含氨基的化合物及环氧氯丙烷对新鲜的动物血液进行化学改性的工艺条件易于实施，产品质量稳定，具有工业化推广价值。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步具体描述，但不受此限制。实施例所用原料除另有说明外，均为市售工业品，所用设备均为通用工业设备，可以通过商业渠道购得。所用动物血液均从屠宰厂获得。
（一）制备生物胶粘剂
本发明的生物胶粘剂是动物血液蛋白颗粒用含氨基化合物及环氧氯丙烷进行化学改性后的产物，其中，动物血液蛋白颗粒 ：含氨基化合物：环氧氯丙烷的重量比为10 ：1～5：1～5；所述动物血液蛋白颗粒是由动物的新鲜血液制得的，其颗粒粒度≥50目，固体含量为60wt%～95wt%；所述含氨基化合物为氨水、二甲胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、聚乙烯胺、聚乙烯亚胺、聚酮胺中的一种或几种。
实施例1
具体操作如下：
①在反应釜内，先加入动物血液蛋白颗粒10㎏，然后加入含氨基化合物氨水1㎏及环氧氯丙烷1㎏，搅拌下，用片状氢氧化钠将反应釜内物料调至pH为10～11，搅拌下加热反应4h后，冷却至室温，其中，动物血液蛋白颗粒：含氨基化合物：环氧氯丙烷的重量比为10 ：1 ：1，上述搅拌速度控制在300～500rpm；
所述步骤①中的动物血液蛋白颗粒的制备方法是在容器内加入新鲜猪血液100㎏，搅拌下通蒸汽蒸煮30分钟后，然后转移到工业离心机滤袋中进行离心脱水得到45㎏固体含量为70wt%的动物血块，再将动物血块搅拌破碎制得的，其颗粒粒度≥50目，制备期间的搅拌速度控制在300～500rp；
②将步骤①制得的物料移至配料桶内，加水稀释至固体含量为15wt%、20wt％、25wt％后，转入胶体磨内研磨分散4h,出料、包装即为生物胶粘剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。
实施例2
具体操作如下：
①在反应釜内，先加入动物血液蛋白颗粒10㎏，然后加入含氨基化合物二甲胺0.5㎏和二乙烯三胺0.5㎏及环氧氯丙烷1㎏，搅拌下，用片状氢氧化钠将反应釜内物料调至pH为10～11，搅拌下加热反应4h后，冷却至室温，其中，动物血液蛋白颗粒 ：含氨基化合物：环氧氯丙烷的重量比为10 ： 1 ： 1，上述搅拌速度控制在300～500rpm；
所述步骤①中的动物血液蛋白颗粒的制备方法是在容器内加入新鲜牛血液100㎏，搅拌下通蒸汽蒸煮30分钟后，然后转移到工业离心机滤袋中进行离心脱水得到45㎏固体含量为70wt%的动物血块，再将动物血块搅拌破碎制得的，其颗粒粒度≥50目，制备期间的搅拌速度控制在300～500rp；
②将步骤①制得的物料移至配料桶内，加水稀释至固体含量为20wt％、25wt％后，转入胶体磨内研磨分散3h,出料、包装即为生物胶粘剂Ⅳ、Ⅴ。
实施例3
具体操作如下：
①在反应釜内，先加入含氨基化合物三乙烯四胺0.5㎏和二乙烯三胺0.5㎏及环氧氯丙烷1㎏，搅拌下，用片状氢氧化钠将反应釜内物料调至pH为10～11，搅拌下加热到50℃反应4h后，再加入动物血液蛋白颗粒10㎏，继续搅拌4h后，冷却至室温，其中，动物血液蛋白颗粒 ：含氨基化合物：环氧氯丙烷的重量比为10 ：1：1，上述搅拌速度控制在300～500rpm；
所述步骤①中的动物血液蛋白颗粒的制备方法是在容器内加入新鲜鸡血液100㎏，搅拌下通蒸汽蒸煮30分钟后，然后转移到工业离心机滤袋中进行离心脱水得到45㎏固体含量为70wt%的动物血块，再将动物血块搅拌破碎制得的，其颗粒粒度≥50目，制备期间的搅拌速度控制在300～500rp；
②将步骤①制得的物料移至配料桶内，加水稀释至固体含量为25wt％、40wt％后，转入胶体磨内研磨分散3h,出料、包装即为生物胶粘剂Ⅵ、Ⅶ。
实施例4
具体操作如下：
①在反应釜内，先加入含氨基化合物聚乙烯亚胺（分子量10000）400g，及环氧氯丙烷400g，搅拌下，用片状氢氧化钠将反应釜内物料调至pH为10～11，搅拌下加热到50℃反应2h后，再加入动物血液蛋白颗粒4㎏，继续搅拌4h后，冷却至室温，其中，动物血液蛋白颗粒 ：含氨基化合物：环氧氯丙烷的重量比为10 ：1：1，上述搅拌速度控制在300～500rpm；所用聚乙烯亚胺是市售品，它是水解聚(2-乙基-2-噁唑啉)得到的产物；
所述步骤①中的动物血液蛋白颗粒的制备方法是在容器内加入新鲜羊血液100㎏，搅拌下通蒸汽蒸煮30分钟后，然后转移到工业离心机滤袋中进行离心脱水得到45㎏固体含量为70wt%的动物血块，再将动物血块搅拌破碎制得的，其颗粒粒度≥50目，制备期间的搅拌速度控制在300～500rp；
②将步骤①制得的物料移至配料桶内，加水稀释至固体含量为30wt％后，转入胶体磨内研磨分散3h,出料、包装即为生物胶粘剂Ⅷ。
实施例5
①在反应釜内，先加入含氨基化合物聚乙烯亚胺（分子量10000）500g，及环氧氯丙烷500g，搅拌下，用片状氢氧化钠将反应釜内物料调至pH为10～11，搅拌下加热到50℃反应4h后，再加入动物血液蛋白颗粒4㎏，继续搅拌4h后，冷却至室温，其中，动物血液蛋白颗粒 ：含氨基化合物：环氧氯丙烷的重量比为10 ：1.25：1.25，上述搅拌速度控制在300～500rpm；所用聚乙烯亚胺是市售品，它是水解聚(2-乙基-2-噁唑啉)得到的产物；
所述步骤①中的动物血液蛋白颗粒的制备方法是将动物的新鲜牛血液喷雾干燥制得的，其颗粒粒度为200目；
②将步骤①制得的物料移至配料桶内，加水稀释至固体含量为15wt％后，转入胶体磨内研磨分散3h,出料、包装即为生物胶粘剂IX.
（二）检测生物胶粘剂性能
①制备试件
将本发明方法制备的生物胶粘剂I~IX及市售现有的脲醛胶和酚醛胶分别涂抹在17.0cm ×17.0cm×0.5cm 杨木板上，在2MPa 的压力，1200C～2000C温度下压置2～5分钟，然后锯成8.0cm×2.5cm 的木条作为试件；
②检测试件的剪切强度
常温下放置一周后，按照GB/T9846-2004方法检测上述试件的干剪切强度；
将上述试件浸没在沸水中煮4h，然后将试件分开平放在(63士3) 0C的空气对流干燥箱中干燥20 h后，再次浸没在沸水中煮4h，取出后在室温下冷却10 min, 再按照GB/T9846-2004方法检测湿剪切强度；
检测结果列在表1。其中干剪切强度数值越高，表明胶粘剂的粘合能力越强，柔韧性越好；湿剪切强度数值越高，表明胶粘剂的耐水性越好。
表1
| 胶粘剂品种 | 干剪切强度，MPas | 湿剪切强度，MPas |
| 实施例1生物胶粘剂I，固体含量15wt% | 2.5 | 0.8 |
| 实施例1生物胶粘剂II，固体含量20wt% | 3.0 | 1.5 |
| 实施例1生物胶粘剂III,固体含量25wt% | 3.5 | 1.8 |
| 实施例2生物胶粘剂IV,固体含量20wt% | 3.5 | 1.6 |
| 实施例2生物胶粘剂V,固体含量25wt% | 3.2 | 2.0 |
| 实施例3生物胶粘剂VI,固体含量25wt% | 3.0 | 1.8 |
| 实施例3生物胶粘剂VII,固体含量40wt% | 3.0 | 2.5 |
| 实施例4生物胶粘剂VIII固体含量30wt% | 4.5 | 3.5 |
| 实施例5生物胶粘剂 Ⅸ固体含量30wt% | 4.5 | 3.5 |
| 脲醛胶，固体含量50wt% | 3.5 | 2.5 |
| 酚醛胶，固体含量50wt% | 3.5 | 2.0 |
由表1的检测结果可以看出，利用本发明制造的生物胶粘剂（实施例1～5），在固含量不是很高的情况下也能达到和目前含醛胶（如脲醛胶、酚醛胶）相近的粘合强度，包括湿强度，证明其生物胶粘剂的耐水性能也非常好。
③检测生物胶粘剂的甲醛含量
按GB/T14074-2006木材胶粘剂及其树脂检验方法，对实施例1～5制得的本发明生物胶粘剂进行甲醛含量检测，结果表明用本发明方法制得的生物胶粘剂甲醛含量为零，而现有的脲醛胶，酚醛胶的甲醛含量为30～60mg/100g 。
Claims (5)
1.一种胶合板生物胶粘剂，其特征在于，它是动物血液蛋白颗粒用含氨基化合物及环氧氯丙烷进行化学改性后的产物，其中，动物血液蛋白颗粒 ：含氨基化合物：环氧氯丙烷的重量比为10 ：1～5 ：1～5；所述动物血液蛋白颗粒是由动物的新鲜血液制得的，即将动物的新鲜血液搅拌下通蒸汽蒸煮至少30分钟后，离心脱水得到固体含量为60wt%～95wt%的动物血块，再将动物血块搅拌破碎制得的，或者是将动物的新鲜血液干燥、粉碎制得的，或者是将动物的新鲜血液喷雾干燥制得的，其颗粒粒度≥50目，固体含量为60wt%～95wt%；所述含氨基化合物为氨水、二乙烯三胺、三乙烯四胺、聚乙烯胺、聚酮胺中的一种或几种。
2.一种权利要求1的胶合板生物胶粘剂的制备方法，其特征在于，具体操作如下：
①在反应釜内，先加入动物血液蛋白颗粒，然后加入含氨基化合物及环氧氯丙烷，搅拌下，用氢氧化钠将反应釜内物料调至pH为10～11，搅拌下加热反应2～4h后，冷却至室温，其中，动物血液蛋白颗粒 ：含氨基化合物 ：环氧氯丙烷的重量比为10 ：1～5 ：1～5；
或者在反应釜内，先加入含氨基化合物及环氧氯丙烷，搅拌下，用氢氧化钠将反应釜内物料调至pH为10～11，搅拌下加热反应2～4h后，再加入动物血液蛋白颗粒，继续搅拌2～4h后，冷却至室温，其中，动物血液蛋白颗粒 ：含氨基化合物 ：环氧氯丙烷的重量比为10 ：1～5 ：1～5；
②将步骤①制得的物料移至配料桶内，加水稀释至固体含量为15 wt%～40wt％后，转入胶体磨内研磨分散2～4h,出料、包装即为生物胶粘剂；
所述步骤①中的含氨基化合物为氨水、二乙烯三胺、三乙烯四胺、聚乙烯胺、聚酮胺中的一种或几种；
所述步骤①中的动物血液蛋白颗粒的粒度≥50目，固体含量为60wt%～95wt%，其制备方法是将动物的新鲜血液搅拌下通蒸汽蒸煮至少30分钟后，离心脱水得到固体含量为60wt%～95wt%的动物血块，再将动物血块搅拌破碎制得的，或者是将动物的新鲜血液干燥、粉碎制得的，或者是将动物的新鲜血液喷雾干燥制得的。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤①中的聚酮胺是聚酮树脂与1，2-二氨基丙烷的反应产物，聚乙烯胺是聚氯乙烯硝化然后还原的产物。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤①中的搅拌速度为300～500rpm。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述动物的新鲜血液为猪、牛、羊、鸡或鸭的血液。
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