CN102977845A

CN102977845A - 一种人造板用胶粘剂及其制备方法

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Publication number: CN102977845A
Application number: CN2012104802820A
Authority: CN
Inventors: 周文瑞; 张纪芝; 李建章; 张世锋; 高强
Original assignee: Beijing Forestry University
Current assignee: Beijing Forestry University
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2032-11-22
Also published as: CN102977845B

Abstract

本发明涉及一种人造板用胶粘剂及其制备方法。所述胶粘剂的原料包括分散介质、脱脂蛋白粉、碳酸钠、络合剂和增强剂，其中络合剂由氯化锌、硫酸铜和碳酸锆组成，增强剂为乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（EVA）粉末。本发明胶粘剂解决了普通豆蛋白胶粘剂耐水性差的问题，能够满足人造板用胶粘剂的耐水要求，所述胶粘剂固化温度较低，固化速度较快，施胶比较容易，胶合强度较高，容易实现工业化生产。

Description

一种人造板用胶粘剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种胶粘剂，特别涉及一种人造板用胶粘剂及其制备方法。

背景技术

随着建筑、装饰装修、包装等行业的迅猛发展，我国人造板的产量飞速增长。2010年，我国人造板总产量1.536亿立方米，约占世界重量的50%，其中胶合板7139.66万立方米、细木工板1652.28万立方米。人造板总产量、胶合板产量、家具产量、木质地板产量连续多年位居世界第一位。

人造板生产中普遍采用的胶粘剂是甲醛系合成树脂，主要是脲醛树脂及其改性产品。虽然经过多年的努力，我国人造板胶粘剂生产水平有了很大提高，人造板及其制品环保特性有了很大改善，但是不少企业生产的人造板及其制品（家具、木地板、室内木质装饰材料等）仍然存在着较为严重的甲醛释放问题，是室内空气污染中甲醛污染的主要来源。

目前，降低人造板甲醛释放量的方法主要有如下4种：1）采用低摩尔比改性脲醛树脂胶粘剂；2）采用其他环保型胶粘剂；3）在人造板用脲醛树脂胶粘剂中加入甲醛捕捉剂；4）对人造板进行后处理。但是，这些技术方法都存在着诸多缺陷。例如：1）采用低摩尔比改性脲醛树脂胶粘剂虽然能够有效降低人造板产品的甲醛释放量，但是产品的胶合强度也往往降低，不能满足使用要求；并且固化时间延长，生产效率降低；2）采用其他环保型胶粘剂，如异氰酸酯类胶粘剂，导致人造板的生产成本大幅度增加，企业和用户都难以接受；采用普通的蛋白胶粘剂制备的人造板胶合强度低，人造板易开胶；3）在人造板用脲醛树脂胶粘剂中加入甲醛捕捉剂，虽然能够有效降低人造板游离甲醛释放量，但是往往同时降低人造板的胶合强度；同时，一般甲醛捕捉剂价格往往远远高于脲醛树脂胶粘剂，其加入就提高了产品成本，降低了产品竞争力；4）对人造板进行后处理，如公开号为CN1526528的发明专利申请中公开了一种采用氨气真空法制备E1／EO级环保型人造板的制造工艺；公开号为CN2394770的实用新型专利中公开了一种降低人造板甲醛释放量的处理装置，这些后处理方法，不仅使得人造板的制造工艺复杂，而且后处理设备投资巨大，生产成本明显提高。综上所述，上述措施虽然能够有效降低人造板游离甲醛释放量，但是不能彻底解决甲醛释放问题，或由于生产成本过高等原因而无法推广。

因此，我们迫切需要一种固化温度低，固化速度快，施胶比较容易，胶合强度高，容易实现工业化生产的人造板用胶粘剂。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明目的是提供一种人造板用胶粘剂。

本发明另一目的是提供上述人造板用胶粘剂的制备方法。

所述胶粘剂原料包括分散介质、脱脂蛋白粉、碳酸钠、络合剂和增强剂；其中络合剂由氯化锌、硫酸铜和碳酸锆组成，增强剂为乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（EVA）粉末。

其中，所述原料的重量份为：分散介质：70-80、脱脂蛋白粉20-35、碳酸钠0.5-3、络合剂1-2、增强剂1-5。

优选地，原料的重量份选择分散介质：72-76、脱脂蛋白粉25－30、碳酸钠1-2.5、络合剂1.2-1.8、增强剂2-4。

其中，所述络合剂各组分氯化锌、硫酸铜和碳酸锆之间的重量份为：0.8-1.2、0.5-1.5和0.5-1.5；

其中，EVA为乙酸乙烯酯含量20-40%、熔融指数20-150的共聚物粉末，本发明所用为40-100目的粉末。

其中，分散介质为软化水，软化水为经软化处理后的水，即除去了部分或全部钙、镁离子的水。

其中，脱脂蛋白粉为脱脂豆粕粉、脱脂葵花籽粕粉、脱脂麻枫树粕粉、脱脂花生粕粉、脱脂油茶子粕、脱脂蓖麻粕、脱脂棉籽粕粉、脱脂菜子粕、脱脂玉米胚芽粕、玉米酒精糟中的一种或几种。

本发明另一方面提供一种人造板用胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：1）使脱脂蛋白粉和碳酸钠分散在分散介质中，进行保温；2）加入络合剂、增强剂，搅拌均匀。

其中，步骤1）中，将碳酸钠和脱脂蛋白粉加入分散介质后搅拌均匀，使获得的混合物在40-80℃下保温3-6小时；

步骤2）中，使混合物降温至25-35℃时加入络合剂、增强剂并搅拌均匀。

本发明的有益效果：

1）本发明采用金属盐等物质与豆蛋白的复合，采用EVA增强剂，解决了普通豆蛋白胶粘剂耐水性差的问题，能够满足人造板用胶粘剂的耐水要求，所述胶粘剂固化温度较低，固化速度较快，施胶比较容易，胶合强度较高，容易实现工业化生产。

2）本发明对豆蛋白进行处理后作为人造板用胶粘剂，不含有游离甲醛，胶接的人造板不存在甲醛释放问题，彻底解决人造板带来的室内空气中的甲醛污染问题。

3）豆蛋白作为一种可再生的资源，作为胶粘剂的主要原料，有助于解决常规人造板胶粘剂中使用合成化石原料的枯竭问题，符合环境保护与可持续发展原则。

4）本发明的豆蛋白胶粘剂是利用脱脂豆粕粉加工而成，有效的利用了大豆加工剩余物，综合利用资源，节约生产成本，提高了产品的附加值。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。

若为特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

本发明中涉及到的百分号“%”，若未特别说明，是指质量百分比；但溶液的百分比，除另有规定外，是指溶液100ml中含有溶质若干克；液体之间的百分比，是指20℃时容量的比例。

实施例1胶粘剂的制备

1）按以下重量配比进行备料：

其中，络合剂为北京林业大学材料科学与技术学院自行配制的粉剂，包括氯化锌：0.8份、硫酸铜：0.5份、碳酸锆：0.5份，将其研磨均匀，混合均匀；增强剂为乙酸乙烯酯含量20%、熔融指数为20的EVA的80目粉末。

2）在配有搅拌器、温度计和冷凝装置的反应釜中，加入全部的软化水、碳酸钠、豆蛋白粉，搅拌均匀。

3）加热至45-47℃，保温反应3小时。

4）反应物降温至30℃，制得均匀豆蛋白粘液。

5）将络合剂、增强剂加入所得的豆蛋白粘液中，混合均匀，制成豆蛋白胶粘剂。胶粘剂的性能质量指标见表1。

实施例2胶粘剂的制备

1）按以下重量配比进行备料：

其中，络合剂为北京林业大学材料科学与技术学院自行配制的粉剂，包括氯化锌1.2份、硫酸铜1.5份、碳酸锆1.5份，将其研磨均匀，混合均匀；增强剂为乙酸乙烯酯含量25%、熔融指数为60的EVA的100目粉末。

2）在配有搅拌器、温度计和冷凝装置的反应釜中，加入全部的软化水、碳酸钠、脱脂豆粕粉，搅拌均匀；

3）加热至40-42℃，反应6小时；

4）反应物降温至30℃，制得均匀豆蛋白粘液。

5）将络合剂、增强剂加入所得的豆蛋白粘液中，混合均匀，制成豆蛋白胶粘剂。豆蛋白胶粘剂的质量指标见表1。

实施例3胶粘剂的制备

1）按以下重量配比进行备料：

其中，络合剂为北京林业大学材料科学与技术学院自行配制的粉剂，包括以下重量配比的组分：氯化锌0.8份、硫酸铜1.5份、碳酸锆1份，将其研磨均匀，混合均匀；增强剂为乙酸乙烯酯含量40%、熔融指数为100的EVA的60目粉末。

3）加热至68-70℃，反应5小时。

4）反应物降温至30℃，制得均匀豆蛋白粘液。

实施例4胶粘剂的制备

1）按以下重量配比进行备料：

其中，络合剂为北京林业大学材料科学与技术学院自行配制的粉剂，包括氯化锌：0.8份、硫酸铜：0.5份、碳酸锆：0.5份，将其研磨均匀，混合均匀；增强剂为乙酸乙烯酯含量20%、熔融指数为150的EVA的80目粉末。

2）在配有搅拌器、温度计和冷凝装置的反应釜中，加入全部的软化水、碳酸钠、蛋白粉，搅拌均匀。

3）加热至78-80℃，保温反应4小时。

4）反应物降温至35℃，制得均匀豆蛋白粘液。

实施例5胶粘剂的制备

1）按以下重量配比进行备料：

其中，络合剂为北京林业大学材料科学与技术学院自行配制的粉剂，包括氯化锌：0.8份、硫酸铜：0.5份、碳酸锆：0.5份，将其研磨均匀，混合均匀；增强剂为乙酸乙烯酯含量20%、熔融指数为20的EVA的40目粉末。

3）加热至58-60℃，保温反应6小时。

4）反应物降温至25℃，制得均匀豆蛋白粘液。

固含量、粘度测试按照国标GB-T 14074-2006木材胶粘剂及其树脂检验方法进行。

表1豆蛋白胶粘剂的性能指标

对照例1－3

采用实施例1-3中的豆蛋白粘液作为胶粘剂对照例1-3。

对照例4－6

采用实施例1-3中的豆蛋白粘液中加入络合剂作为胶粘剂对照例4-6。

试验例

分别采用本发明实施例1-5和对照例1-6的产品制造三层450×450mm胶合板。

杨木单板：含水率干燥到6-14%；厚1.6mm；

单板胶粘剂采用本发明实施例1-5的产品和对照例1-5的产品。

按以下正常工艺制备胶合板：

施胶：芯板双面施胶，涂胶量为220-300g/m²。

陈化方式及时间：闭合陈化，10-30分钟。

预压压力及时间：预压30分钟，压力0.8MPa。

热压压力：1.2MPa，热压温度为120-130℃，热压时间为70s/mm。

按GB/T17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》检测方法对生产的胶合板产品进行性能检测，检测结果见表2。

表2胶接胶合板的甲醛释放量与胶合强度

实验结果表明，本发明无甲醛豆蛋白胶粘剂制造的胶合板的甲醛释放量都很低（为木材本体甲醛释放），胶合板的胶合强度在1.20MPa以上，达到国标中II类胶合板标准（杨木≥0.70MPa）。

成本分析：

本发明无甲醛豆蛋白胶粘剂使用方便，不必对现有人造板生产设备和工艺做改动，因此不需要增加设备投资。

目前，50%固体含量的低游离甲醛含量脲醛树脂胶粘剂的价格在1800-2500元/吨，酚醛树脂胶粘剂的价格在5000-6000元/吨，本发明豆蛋白胶粘剂（35%固体含量）的价格在1500-2000元/吨，价格远远低于酚醛树脂胶粘剂，与脲醛树脂胶粘剂接近。

本发明制备的胶粘剂可替代含甲醛的常规胶合板胶粘剂，制备胶合板时的总施胶量不变，因此使用成本与脲醛树脂胶粘剂相当，远远低于酚醛树脂胶粘剂使用成本。因此，本发明的豆蛋白胶粘剂具有良好的应用前景。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种人造板用胶粘剂，其原料包括分散介质、脱脂蛋白粉、碳酸钠、络合剂和增强剂；

其中络合剂由氯化锌、硫酸铜和碳酸锆组成，增强剂为乙烯-乙酸乙烯酯共聚物粉末。

2.根据权利要求1所述的胶粘剂，其特征在于，所述原料的重量份为：分散介质70-80、脱脂蛋白粉20-35、碳酸钠0.5-3、络合剂1-2、增强剂1-5。

3.根据权利要求2所述的胶粘剂，其特征在于，所述原料的重量份为：分散介质72-76、脱脂蛋白粉25-30、碳酸钠1-2.5、络合剂1.2-1.8、增强剂2-4。

4.根据权利要求1所述的胶粘剂，其特征在于，所述络合剂各组分之间的重量份为：氯化锌0.8-1.2、硫酸铜0.5-1.5、碳酸锆0.5-1.5。

5.根据权利要求1所述的胶粘剂，其特征在于，所述增强剂为乙酸乙烯酯含量20-40%、熔融指数20-150的40-100目EVA粉末。

6.根据权利要求1所述的胶粘剂，其特征在于，所述分散介质为软化水。

7.根据权利要求1所述的胶粘剂，其特征在于，所述脱脂蛋白粉为脱脂豆粕粉、脱脂葵花籽粕粉、脱脂麻枫树粕粉、脱脂花生粕粉、脱脂油茶子粕、脱脂蓖麻粕、脱脂棉籽粕粉、脱脂菜子粕、脱脂玉米胚芽粕、玉米酒精糟中的一种或几种。

8.一种制备权利要求1-7任一项所述胶粘剂的方法，包括如下步骤：

1）将脱脂蛋白粉和碳酸钠分散在分散介质中，进行保温；

2）加入络合剂、增强剂，搅拌均匀。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述保温的温度40-80℃，时间3-6小时。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤2）中加入络合剂、增强剂前，温度降至25-35℃。