CN102942888B - 一种人造板用强力胶粘剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种人造板用强力胶粘剂及其制备方法。该胶粘剂包括以下重量份的原料：淀粉0-400份、蛋白0-200份、改性剂200-600份、缓冲剂0-100份、pH调节剂5-50份，水300-600份。其制备方法是加入水和淀粉，然后调pH=2-6，升温至70-80度，保温反应30-60分钟，调pH=7.0-9.0，加入改性剂，降温至50-60度，保温30-60分钟，然后降温至40度，加入蛋白质，反应1-3小时，最后加入缓冲剂，得到强力胶粘剂，将其应用到人造板用脲醛树脂胶粘剂中，进行中密度纤维板的生产，可极大地提高低摩尔比脲醛树脂的固化交联效果，提高脲醛树脂的使用效率，从而降低人造板的生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种胶粘剂，尤其涉及一种人造板强力用胶黏剂，还涉及其制备方法，属于人造板胶粘剂领域。
背景技术
脲醛树脂胶粘剂广泛使用于人造板的生产中，其用量占人造板用胶量的90％以上，是人造板胶粘剂中用量最大的品种。脲醛树脂具有其它树脂无法比拟的优势，主要是它原料充足、价格低廉，是合成树脂中价格最低的。另外，脲醛树脂还具有很多优点，如胶接强度高，固化迅速，固化后的胶层颜色浅，不会污染被胶合物的板面，水溶性好，易调制到所需要的合适粘度和浓度。但是，众所周知，脲醛树脂也具有一些明显的缺点，除了耐老化性差、耐热水性差、不能作为室外人造板用胶外，其致命缺点是胶接的人造板存在甲醛释放问题。
为了生产低甲醛释放的人造板产品，通常采用的方法是降低甲醛和尿素的摩尔比。但随着摩尔比的降低，板的力学性能下降。主要原因是低摩尔比脲醛树脂的反应活性要弱于高摩尔比的脲醛树脂，在同样的热压条件下脲醛树脂固化、交联不充分，最终导致了板的力学性能下降。因此，为了既能达到环保要求，又不影响产品性能，通过对脲醛树脂改性，提高低摩尔比脲醛树脂的固化交联性能，从而减少脲醛树脂胶黏剂的用量和提高生产速度，对人造板企业来说将有很大经济效益。
公开号为US 2006/0234077美国专利公开了一种添加改性豆蛋白的脲醛树脂胶粘剂，该胶粘剂通过对大豆蛋白进行改性，然后添加到脲醛树脂胶粘剂中，可以提高胶粘剂的预压性能，以及降低甲醛释放量，但是为了不影响胶合强度，需要较高的热压温度。公开号为CN101311200A的中国发明专利公开了使用乙二醛、醛化淀粉、聚乙烯醇、苯酚、环氧氯丙烷、三聚氰胺或异氰酸酯制得的交联剂，国外专利公开的没食子酸酯类物质、异氰酸酯类物质、茶多酚类物质均可以使脲醛胶在低摩尔比下保证人造板的胶接性能，虽然都有效但是都存在成本过高的问题从而难以工业化。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能提高低摩尔比脲醛树脂固化交联性能的强力胶粘剂及其制备方法。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种强力胶粘剂，包括以下重量份的原料：淀粉0-400份、蛋白质0-200份、改性剂200-600份、缓冲剂0-100份、pH调节剂5-50份，水300-600份。
本发明强力胶粘剂，其中所述淀粉可以是任意的植物淀粉或改性淀粉，优选玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、氧化淀粉、酸改性淀粉、阳离子淀粉的一种或几种。
本发明强力胶黏剂，其中所述蛋白质可以是任意的植物蛋白或动物蛋白，优选脱脂大豆蛋白、大豆分离蛋白、酪蛋白的一种或几种。
本发明强力胶黏剂，其中所述的改性剂为醛类和胺类化合物在pH调节剂作用下得到的预聚体，其中，醛类为700-900重量份，胺类为100-300重量份，pH调节剂0.5-30份。
其中，所述醛类选自甲醛、乙醛、丁二醛、乙二醛、戊二醛、糠醛中的一种或几种，优选为甲醛；所述胺类化合物选自氨水、尿素、甲胺、乙胺、三乙醇胺中的一种或几种；所述pH调节剂选自硫酸、盐酸、磷酸、醋酸、硝酸、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或几种。
本发明强力胶粘剂，其中所述缓冲剂选自磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、乌洛托品、尿素、氨水、硼砂、三聚氰胺中的一种或几种。
本发明强力胶粘剂，其中所述pH调节剂选自硫酸、盐酸、磷酸、醋酸、硝酸、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或几种。
本发明的另一个目的在于提供一种上述强力胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
1）在反应釜中加入水和淀粉，然后用pH调节剂调节pH=2-6，升温至70-80度，保温反应30-60分钟；
2）用pH调节剂调pH=7-9，加入改性剂，降温至50-60度，保温反应30-60分钟；
3）降温至40度，加入蛋白质，反应1-3小时；
4）加入缓冲剂。
其中，所述淀粉可以是任意的植物淀粉或改性淀粉，优选玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、氧化淀粉、酸改性淀粉、阳离子淀粉的一种或几种。
其中，所述蛋白质可以是任意的植物蛋白或动物蛋白，优选脱脂大豆蛋白、大豆分离蛋白、酪蛋白的一种或几种。
其中，所述的改性剂为醛类和胺类化合物的预聚体，其中，醛类为700-900重量份，胺类为100-300重量份，pH调节剂0.5-30份。
其中，所述醛类选自甲醛、乙醛、丁二醛、乙二醛、戊二醛、糠醛中的一种或几种，优选为甲醛；所述胺类化合物选自氨水、尿素、甲胺、乙胺、三乙醇胺中的一种或几种；所述pH调节剂选自硫酸、盐酸、磷酸、醋酸、硝酸、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或几种。
其中，所述改性剂的制备方法为：
1）加入醛类化合物，用pH调节剂调pH=2.0-5.0，加入胺类化合物，升温至50-60度，保温1-3小时；
2）调pH=7.0-9.0，降温至40度出料。
本发明强力胶，其中所述缓冲剂选自磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、乌洛托品、尿素、氨水、硼砂、三聚氰胺中的一种或几种。
本发明强力胶，其中所述pH调节剂选自硫酸、盐酸、磷酸、醋酸、硝酸、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或几种。
本发明的优点是通过对淀粉及蛋白质进行改性，在高分子链上引入了新的活性基团，其作用是使用少量的强力胶粘剂与脲醛树脂混合，在热压过程中极大的提高了脲醛树脂的固化、交联效果；同时淀粉和蛋白质作为高分子化合物，降低了脲醛树脂在木材中的渗透以及强力胶粘剂的缓冲特性，也减少了脲醛树脂在干燥过程中的损失，从而达到有效提高脲醛树脂胶粘剂使用效率的目的。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，应该理解的是，这些实施例仅用于例证的目的，决不限制本发明的保护范围。
实施例1
改性剂1的制备
向反应釜中加入4000kg甲醛，加入1kg硫酸调pH=2.5，然后加入1000kg尿素，升温至50度，保温反应1小时，加入13kg氢氧化钠调pH=8.0，然后降温至40度出料。
强力胶粘剂1的制备
向反应釜中加入350kg水、50kg氧化淀粉和200kg酸改性淀粉，加入10kg硫酸调pH=3.0，升温至70度，保温反应30分钟；然后加入6kg氢氧化钠调pH=7.5，加入300kg改性剂1，降温至60度，保温反应40分钟；然后降温至40度，加入脱脂大豆蛋白40kg，保温反应2h，最后加入60kg氨水。
指标：
固含：41%
pH：8.5
粘度：450mPa.s（25度）
实施例2
改性剂2的制备
向反应釜中加入3180kg甲醛，860kg乙二醛，加入0.5kg磷酸调pH=3.0，然后加入960kg甲胺，升温至55度，保温反应1.5小时，加入10kg氢氧化钾调pH=7.5，然后降温至40度出料。
强力胶粘剂2的制备
向反应釜中加入400kg水、20kg阳离子淀粉和250kg酸改性淀粉，加入8kg盐酸调pH=3.5，升温至70度，保温反应30分钟；然后加入5kg碳酸钠调pH=7.5，加入250kg改性剂2，降温至60度，保温反应40分钟；然后降温至40度，加入大豆分离蛋白60kg，保温反应1.5h，最后加入20kg硼砂。
固含：43%
pH：9.0
粘度：230mPa.s
实施例3
改性剂3的制备
向反应釜中加入3600kg丁二醛，加入3kg氢氧化钠调pH=5.0，然后加入500kg尿素和900kg氨水，在60度保温反应2小时，加入0.5kg碳酸氢钠调pH=8.5，然后降温至40度出料。
强力胶粘剂3的制备
向反应釜中加入400kg水、10kg玉米淀粉和250kg酸改性淀粉，加入12kg硝酸调pH=2.0，升温至80度，保温反应30分钟；然后加入8kg氢氧化钠调pH=7.5，加入260kg改性剂3，降温至60度，保温反应40分钟；然后降温至40度，加入酪蛋白50kg，保温反应2h，最后加入30kg乌洛托品。
固含：42%
pH：8.0
粘度：560mPa.s
实施例4
改性剂4的制备
向反应釜中加入3000kg糠醛和1250kg戊二醛，加入4kg氢氧化钠调pH=5.0，然后加入750kg三乙醇胺，升温至50度，保温反应1小时，加入12kg氢氧化钠调pH=9.0，然后降温至40度出料。
强力胶粘剂4的制备
向反应釜中加入350kg水、20kg马铃薯淀粉和200kg酸改性淀粉，加入11kg硫酸调pH=2.5，升温至75度，保温反应40分钟；然后加入7kg氢氧化钠调pH=7.5，加入300kg改性剂4，降温至60度，保温反应40分钟；然后降温至40度，加入大豆分离蛋白80kg，保温反应2h，最后加入50kg尿素。
固含：46%
pH：7.5
粘度：680mPa.s
实验例
将本发明实施例1-4的强力胶粘剂按脲醛树脂总质量的2%添加于脲醛树脂中，用于中密度纤维板生产，并与未添加强力胶的脲醛树脂进行对比。
采用的脲醛树脂摩尔比为1.0，粘度12-16s（涂-4杯，25度），固体含量50%，游离甲醛0.1%。
按以下热压工艺：热压温度170-180度，热压时间20-30s/mm，热压过程采用三段加压，分别为16MPa、3MPa和8MPa，实施例1-4的施胶量为150kg/m3，进行中密度纤维板生产（纤维板厚度：15mm），并按GB/T 17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》对产品进行性能检测，甲醛释放量采用穿孔法检测。
采用上述脲醛树脂（不加本发明强力胶），除施胶量为170kg/m3外，按照同样工艺生产中密度纤维板，作为对照。按照上述方法和设备检测其物理力学性能和甲醛释放量。
检测结果见表1：
由表1中可以看出，加入2%本发明强力胶粘剂的脲醛树脂相比未加入强力胶的脲醛树脂，施胶量可降低11.8％，物理力学性能不受影响，甲醛释放量略有降低，说明强力胶粘剂极大地提高了低摩尔比脲醛树脂的固化交联效果，提高了脲醛树脂的使用效率。成本核算结果表明，每立方米可节省20-27元。
以上这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种人造板用强力胶粘剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：淀粉250-400份、蛋白质40-200份、改性剂200-600份、缓冲剂20-100份、pH调节剂5-50份，水300-600份；其中，
所述的改性剂为醛类和胺类化合物在pH调节剂作用下得到的预聚体；
所述醛类为700-900重量份，胺类为100-300重量份，pH调节剂0.5-30份；
其中，所述醛类选自甲醛、乙醛、丁二醛、乙二醛、戊二醛、糠醛中的一种或几种；所述胺类化合物选自氨水、尿素、甲胺、乙胺、三乙醇胺中的一种或几种；
制备上述强力胶粘剂的方法，包括以下步骤：
1)在反应釜中加入水和淀粉，然后用pH调节剂调节pH＝2-6，升温至70-80度，保温反应30-60分钟，所述pH调节剂选自硫酸、盐酸、磷酸、醋酸、硝酸中的一种或几种；
2)用pH调节剂调pH＝7-9，加入改性剂，降温至50-60度，保温反应30-60分钟，所述pH调节剂选自碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或几种；
3)降温至40度，加入蛋白质，反应1-3小时；
4)加入缓冲剂；
制备上述改性剂的方法，包括以下步骤：
1)加入醛类化合物，用pH调节剂调pH＝2.0-5.0，加入胺类化合物，升温至50-60度，保温1-3小时，所述pH调节剂选自硫酸、盐酸、磷酸、醋酸、硝酸中的一种或几种；
2)调pH＝7.0-9.0，降温至40度出料，所述pH调节剂选自碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的强力胶粘剂，其特征在于，所述醛类为甲醛。
3.根据权利要求1所述的强力胶粘剂，其特征在于，所述淀粉是任意的植物淀粉或改性淀粉。
4.根据权利要求3所述的强力胶粘剂，其特征在于，所述淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、氧化淀粉、酸改性淀粉、阳离子淀粉的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的强力胶粘剂，其特征在于，所述蛋白质是任意的植物蛋白或动物蛋白。
6.根据权利要求5所述的强力胶粘剂，其特征在于，所述蛋白质为脱脂大豆蛋白、大豆分离蛋白、酪蛋白的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的强力胶粘剂，其特征在于，所述的缓冲剂选自磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、乌洛托品、尿素、氨水、硼砂、三聚氰胺中的一种或几种。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的强力胶粘剂在人造板用胶粘剂领域的应用。
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