CN103131361A - 竹木集成材拼板用淀粉基无醛胶生产方法 - Google Patents

Abstract

竹木材用淀粉基无醛胶生产方法，以淀粉为主料，再用苯乙烯、过硫酸钾水溶液、十二烷基苯磺酸钠、过硫酸铵水溶液、醋酸乙烯酯、甲基丙稀酸甲酯、硅溶胶、尿素和磷酸三丁酯为原料，以NaOH水溶液作pH调节剂、经氧化淀粉乳液的制备、酸化、氧化淀粉的接枝反应和交联反应四个步骤生产成淀粉基无醛胶，用于作竹木材尤其是作科技木胶粘剂，本方法工艺简单、成本低，反应条件温和，易于控制，生产出的胶不释放游离甲醛，储存稳定性高、耐水性强、比现有技术生产的淀粉胶粘剂的粘接强度高。

Description

竹木集成材拼板用淀粉基无醛胶生产方法

技术领域

本发明涉及一种竹木集成材拼板用胶的生产方法，尤其是适用于科技木、以淀粉为基料的无游离醛的胶粘剂的生产方法。

背景技术

我国是一个森林资源不足的国家，为了缓解木材供应不足的问题，人造板行业发展很快，由此推动了木材胶粘剂生产的快速发展。当前，我国木材胶粘剂行业出现了两个明显的趋势：一是由于苯酚等石化原料价格的上涨，酚醛树脂的市场萎缩，而脲醛胶的比重越来越大，甲醛危害问题因此变得更加突出；二是市场对环保型人造板需求趋旺，带动了胶粘剂行业对无甲醛木材胶粘剂的生产技术的强烈需求。虽然目前木材胶粘剂主导胶种仍然是脲醛树脂、酚醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂，但是由于从20世纪90年代开始，全球性的石油供给失衡问题日趋严重，合成树脂胶粘剂的原料价格节节攀升加上合成树脂胶粘剂中挥发性有害气体如游离甲醛和游离苯酚对人体健康的危害越来越受到关注等原因，世界各国对低甲醛、无甲醛木材胶粘剂研发的力度不断加强。其中又以用生物质为基本原料开发绿色环保的木材胶粘剂为主要热点。

目前科技木用胶粘剂采用冷固化的脲醛树酯，游离甲醛含量非常高，为了降低科技薄木的甲醛释放量，工厂通过在薄木表面喷甲醛吸附剂的方法来降低甲醛释放量，但仍然不能达到E1级的标准要求，因此迫切需要开发一种冷固化的超低甲醛释放的胶粘剂，满足科技木的发展需要。

淀粉基胶粘剂具有价格低廉、制胶工艺简便、干燥速度较快、能适应高速生产要求等优点，但是传统的淀粉胶粘剂并不能用于科技木的粘接，主要原因是该类胶粘剂粘接性、耐水性、干燥速度、贮存稳定性等性能不能达到科技木用胶粘剂的要求。通过对变性后的玉米淀粉进行接枝，使其空间支链加长，同时引进了耐水性好的苯环，再将接枝后的淀粉进行交联，使大分子的淀粉分子形成复杂的空间交联三维结构，从而阻止水分子的进入，在获得良好胶粘强度的同时，其耐水性显著加强，完全能满足科技木的生产要求。

经检索，拼板胶生产方法中，有如下两篇较接近的对比材料，一篇是“一种集成材拼板胶及其制备方法”(CN101565593B)采用双组分胶粘剂，固化剂为异氰酸酯，并且为主剂重量份的13％-17％，生产成本高，操作困难。另一篇是“一种单组份拼板胶及其制备方法”(CN102863927A)，不含淀粉，采用叔碳酸乙烯酯为增强剂，生产成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种竹木集成材拼板用淀粉基无醛胶生产方法。

解决该技术问题采用如下技术方案：

本集成材拼板用淀粉基无醛胶生产方法按如下步骤进行：

(1)氧化淀粉乳液的制备：在反应釜中加入80公斤氧化淀粉和400公斤水，搅拌成淀粉乳液；

(2)氧化淀粉乳液的酸化：用质量比为10％盐酸水溶液调pH至2-3，混合搅拌10分钟后，升温至60℃，反应40分钟；

(3)氧化淀粉的接枝反应：滴加40kg甲基丙烯酸甲酯、20kg苯乙烯，搅拌1小时后加入2.5kg质量比为10％过硫酸钾水溶液，保温反应1小时；

(4)氧化淀粉的交联反应：在步骤(3)制得的溶液中加入90kg质量比为25％的二氧化硅水溶胶，2kg作为表面活性剂的十二烷基苯磺酸钠，4kg质量比为10％的作为引发剂的过硫酸铵水溶液，再缓慢加入醋酸乙烯酯100kg并搅拌，按4小时滴加完成，同时每隔1小时加入3kg质量比为10％的过硫酸铵水溶液，将剩余的4kg质量比为10％的过硫酸铵水溶液全部加完，整个反应共加入10％过硫酸铵水溶液20kg，升温至80℃，保温搅拌1小时，用质量比为20％的NaOH水溶液调节pH值至7.5～8，升温至90±2℃，保温反应50分钟，降温至50℃，加入10kg尿素、2kg磷酸三丁酯，搅拌40分钟后继续降温出料即成。

本发明的有益效果是生产工艺简单、无醛、成本低，干燥速度较快，有利于加速人造板的生产进程；粘接性、耐水性、快干和存储稳定性均适于作科技木胶粘剂的要求。

具体实施方式

本发明以下结合实施例予以详述：本申请中各反应物的原料均为单值，因此唯一的实施例即为最佳实施例。

本集成材拼板用淀粉基无醛胶生产方法接如下步骤进行：

(1)氧化淀粉乳液的制备：在反应釜中加入80公斤氧化淀粉和400公斤水，搅拌成淀粉乳液；

(2)氧化淀粉乳液的酸化：用质量比为10％盐酸水溶液调pH至2-3，混合搅拌10分钟后，升温至60℃，反应40分钟；

(3)氧化淀粉的接枝反应：滴加40kg甲基丙烯酸甲酯、20kg苯乙烯，搅拌1小时后加入2.5kg质量比为10％过硫酸钾水溶液，保温反应1小时；

(4)氧化淀粉的交联反应；在步骤(3)制得的溶液中加入90kg质量比为25％的二氧化硅水溶胶，2kg作为表面活性剂的十二烷基苯磺酸钠，4kg质量比为10％的作为引发剂的过硫酸铵水溶液，再缓慢加入醋酸乙烯酯100kg并搅拌，按4小时滴加完成，同时每隔1小时加入3kg质量比为10％的过硫酸铵水溶液，将剩余的4kg质量比为10％的过硫酸铵水溶液全部加完，整个反应共加入10％过硫酸铵水溶液20kg，升温至80℃，保温搅拌1小时，用质量比为20％的NaOH水溶液调节pH值至7.5-8，升温至90±2℃，保温反应50分钟，降温至50℃，加入10kg尿素、2kg磷酸三丁酯，搅拌40分钟后继续降温出料。

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下面将本发明的相关化学机理介绍如下：

非糊化淀粉的接枝共聚反应主要是在淀粉团粒表面进行，由引发剂在团粒表面淀粉分子上形成活性中心点(淀粉自由基)，与不饱和单体进行接枝共聚反应。由于主要只在淀粉团粒表面形成活性中心点，因此其数量是有限的，接入的有机支链数也在一定范围之内。而淀粉的糊化彻底破坏了淀粉分子的缔合状态，使得淀粉分子链在水中得以充分伸展，从而增加了淀粉与单体分子的碰撞机会；此外淀粉糊化之后还会使得淀粉链上羟基更加容易被引发剂引发形成接枝活性位点，从而提高了接枝反应的效率，并提高了淀粉分子和醋酸乙烯酯分子之间的相容性，因此有助于提高淀粉木材胶的粘接性能。

淀粉--苯乙烯在整个反应过程中主要存在两种反应：一种是生成接枝共聚物的反应；另一种是生成苯乙烯均聚物的反应。首先引发剂过硫酸钾使淀粉分子中带羟基碳原子上的氢被夺走而产生自由基，然后再引发单体苯乙烯，生成淀粉-苯乙烯自由基，再继续和苯乙烯聚合。淀粉与苯乙烯接枝共聚可得到机械稳定性、储存稳定性、耐水性较好的乳液。

硅溶胶是二氧化硅胶体微粒在水中均匀扩散形成的胶体溶液，由于胶体粒子细微(10-20nm)，有相当大的比表面积，粒子本身无色透明，不影响被覆盖物的颜色，并且粘度较低；当硅溶胶水分蒸发时，胶体粒子牢固地附着在物体表面，粒子间形成硅氧结合提高防水性能。

经测定，采用本方法制得的竹木集成材拼板用淀粉基无醛胶的理化性能参数为：

外观：乳白色均匀液体。

固体含量：28％-30％。

粘度(20℃)：12000-18500mPa.s。

pH值：5.0-6.0。

储存期：≥90天。

Claims (1)

1.一种竹木集成材拼板用淀粉基无醛胶生产方法，其特征是按如下步骤进行：

(1)氧化淀粉乳液的制备：在反应釜中加入80公斤氧化淀粉和400公斤水，搅拌成淀粉乳液；

(2)氧化淀粉乳液的酸化：用质量比为10％盐酸水溶液调pH至2-3，混合搅拌10分钟后，升温至60℃，反应40分钟；

(3)氧化淀粉的接枝反应：滴加40kg甲基丙烯酸甲酯、20kg苯乙烯，搅拌1小时后加入2.5kg质量比为10％过硫酸钾水溶液、保温反应1小时；

(4)氧化淀粉的交联反应：在步骤(3)制得的溶液中加入90kg质量比为25％的二氧化硅水溶胶，2kg作为表面活性剂的十二烷基苯磺酸钠，4kg质量比为10％的作为引发剂的过硫酸铵水溶液，再缓慢加入醋酸乙烯酯100kg并搅拌，按4小时滴加完成，同时每隔1小时加入3kg质量比为10％的过硫酸铵水溶液，将剩余的4kg质量比为10％的过硫酸铵水溶液全部加完，整个反应共加入10％过硫酸铵水溶液20kg，升温至80℃，保温搅拌1小时，用质量比为20％的NaOH水溶液调节pH值至7.5～8，升温至90±2℃，保温反应50分钟，降温至50℃，加入10kg尿素、2kg磷酸三丁酯、搅拌40分钟后继续降温出料。