CN1031887C - 用针叶材全树皮制胶粘剂的方法 - Google Patents
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Abstract
用碱处理针叶材全树皮制胶粘剂的方法。将树皮粉、碱和水混合经搅拌加热回流后冷却，再加醛类化合物，与树皮粉重量比是(0.05～0.20)∶1，或加氨基化合物，与树皮粉重量比是(0.03～0.12)∶1，冷却后加醛类化合物；或加入脲醛预缩体，与树皮粉重量比是(0.1～0.3)∶1，反应后成树皮胶，在常温与水溶性酚醛树脂混合搅拌即得胶粘剂。适于制室外用人造板用胶，耐水性能好，游离酚含量极低，污染小，工艺简单，树皮利用率高。
Description
本发明涉及一种树皮制胶粘剂。
制造胶合板是改善木材性能，提高木材利用率的重要途径。传统胶合板工业用胶粘剂是合成的酚醛树脂和脲醛树脂。由于合成的酚醛树脂和脲醛树脂原料来源短缺，价格高以及毒性较大等原因，国内外都在研究利用天然胶粘剂，以部分代替合成树脂的办法。较早开发的是从含单宁量高的树皮中浸提出单宁，然后与酚醛树脂缩合而制造单宁—酚醛树脂胶。
黑龙江省林产工业研究所姚忻等人在《林业科技》Vol.16，NO.2(1991)报道了一种落叶松树皮抽出物和酚醛树脂胶混合制造单宁—酚醛树脂胶，用作胶合板胶粘剂。
中国林业科学研究院张英伯等在《林产化学与工业》NO.2(1981)P1-10报道了用稀碱浸提落叶松树皮，所得的浸提物加少量多聚甲醛和石腊，制成胶粘剂，用来压制刨花板。该工艺需首先从树皮中提取单宁，然后制胶，对于树皮中含单宁成份较高的树种，例如落叶松等是可行的。但是浸提工序繁复，树皮的利用率低，成本高，废渣很难处理。
美国专利NO.4045386公开了一种碱处理的树皮、单宁和甲醛组成的树脂胶的制作工艺，树皮经碱处理后，用酸调PH值至5-7，然后加到单宁溶液中，并加入多聚甲醛和面粉。这种胶粘剂可用于压制普通胶合板，但所用单宁还是要预先从树皮中提取。
美国专利NO.4169077公开了一种碱树皮改性酚醛树脂的制造方法，首先把树皮、水、苯酚、甲醛和总碱量三分之一的碱混合在一起，反应至粘度达1000厘泊，再加入总碱量三分之一的碱反应一段时间，冷却至室温，再加入其余三分之一的碱。如此制作的胶粘剂适合于压制各种单板的胶合板。但胶粘剂中的游离酚很难控制。
本发明的目的是提供一种适合于利用中国针叶材，特别是马尾松和杉木全树皮制造胶粘剂的方法。
本发明的详细内容说明如下。
本发明适用的原料是针叶材全树皮，包括油松，红松，马尾松，云南松，海南松，华山松，落叶松，红杉，柳杉，杉木等树种的全树皮。
本发明的方法由下列步骤组成。
(1)、在常压下，把经过晒干，粉碎，过筛，粒度为80-200目(即粒径为0.177～0.074mm)的针叶材全树度粉与碱和水按重量比为1∶(0.20～0.45)∶(2～6)的比例混合。所说的碱可以是NaOH，KOH或Na2CO3，最好是NaOH。也可以预先把碱溶在水中，配成水溶液，然后与树皮粉混合，再在搅拌下加热至92～98℃，反应2～5小时。
(2)、下面A.B.C三个步骤都可以做为步骤(1)的后续步骤，制备本发明的中间体树皮胶。
A、将步骤(1)的物料冷却至65～40℃，加入醛类化合物，所说的醛类化合物是甲醛，多聚甲醛，乙醛或糠醛，最好是甲醛。加入的醛类化合物与针叶材全树皮粉的重量比是(0.05～0.20)∶1，反应15-30分钟，制成树皮胶；
B、将步骤(1)的物料冷却至60～70℃，再加入氨基化合物，并搅拌反应10-20分钟，所说的氨基化合物是尿素，硫脲，三聚氰胺或苯胺，最好是尿素。加入的氨基化合物与针叶材全树皮粉的重量比是(0.03～0.12)∶1。再把反应物料冷却至40～50℃，加入醛类化合物，所说的醛类化合物是甲醛，多聚甲醛，乙醛或糠醛，尤其合适的是甲醛。加入的醛类化合物与全树皮粉的重量比是(0.1～0.35)∶1，继续搅拌反应15-25分钟，制成树皮胶。
C、将步骤(1)的物料冷却至40℃，加入脲醛预缩体，加入的脲醛预缩体与针叶材全树皮粉的重量比是(0.1～0.3)∶1，然后升温至50～70℃，反应15-30分钟，再冷却至40℃，制成树皮胶。所说的脲醛预缩体是尿素与甲醛按摩尔比1∶(1.5～5)，在20-30℃下，PH值9.0～10.0，反应8小时而制得的。
(3)、将步骤(2)所得的树皮胶在常温下与水溶性酚醛树脂按重量比1∶(0.25～4)混合搅拌即得本发明的胶粘剂。也可以加入少量其它填充剂，如面粉，糊精，豆粉，血粉，羧甲基纤维素等，加入量为混合物总重量的0％～10％。
本发明的胶粘剂适合于压制室外用人造板用胶，具有耐水性能好，游离酚含量极低(0-0.22％)，环境污染小，制造工艺简单，原料树皮利用率高和成本低的特点。
下面用实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
粒度为100～120目(即粒径为0.149～0.125mm)的马尾松全树皮粉245克和NaOH 110克，水623克搅拌混合，在95℃下加热反应3小时，然后冷却至40℃，再加30克脲醛预缩体，升温至60℃，反应20分钟，再冷却至40℃，制成树皮胶。
脲醛预缩体是100克浓度37％的甲醛，加37克尿素，用NaOH调节PH为9.5，在30℃下反应8小时而制得的。所得树皮胶为黑褐色粘稠液，固体含量29.8％，粘度10.5Pa·S，PH值13.2。
取50克上述树皮胶加50克水溶性酚醛树脂，搅拌均匀，用于压制三张三层胶合板，板的规格为300×300×4(mm3)，涂胶量300克/m2(双面)，热压温度140℃，压力1.4MPa，热压时间4分钟。板按国家标准G89846.1～12-88制取试件，并按I类胶合板快速检验方法(即试件在沸水中煮3小时，测得结果再乘以系数0.9)检验，36个试件的胶合强度全部大于0.80MPa，平均1.56MPa，超过国家标准规定的指标值。
实施例2
165克粒度为80～100目(即粒径为0.177～0.149mm)的杉木树皮粉加826克浓度6％的NaOH水溶液，在95℃反应5小时，冷却至35℃，加入脲醛预缩体15克，升温至70℃，反应15分钟，再冷却至40℃，制成树皮胶。脲醛预缩体的制备方法同实施例1。
所得树皮胶为黑褐色粘稠液，固体含量25.2％，粘度8.6Pa·S，PH值12.7。
取上述树皮胶60克加40克水溶液酚醛树脂，2克面粉，搅拌均匀，用于压制胶合板，压板工艺和检验方法如实施例1，所得试件平均胶合强度1.31MPa，超过国家标准的指标值。
实施例3
粒度80～100目(即粒径为0.177～0.149mm)的马尾松树皮粉185克加780克浓度为8％的NaOH水溶液，在92℃下反应4小时，冷却至70℃，加9克尿素，搅拌20分钟，再冷却至50℃，加28克甲醛，搅拌20分钟，再冷却至40℃，制成树皮胶。
所得树皮胶固体含量26.9％，粘度9.6Pa·S，PH值为12.9。
取上述树皮胶65克加35克水溶性酚醛树脂，搅拌均匀，用于压制胶合板，压板工艺和检验方法如同实施例1，所得试件平均胶合强度1.43MPa，超过国家标准规定的指标值。
实施例4
185克粒度为100～120目(即粒径为0.149～0.125mm)的马尾松树皮粉，加796.5克浓度10％的氢氧化钾水溶液，在95℃反应3小时，冷却至65℃，加入18.5克浓度37％的甲醛，反应30分钟，冷却至40℃，制成树皮胶。
所得树皮胶为黑褐色粘稠液，固体含量27.1％％，粘度9.0Pa·S，PH＝12.9贮存期(20℃)7天。
取上述树皮胶50克。加50克水溶性酚醛树脂，搅拌均匀，用于压制胶合板，压板工艺和检验方法如实施例1，所得试件平均胶合强度1.28MPa，超过国家标准规定的指标值。
实施例5
185克粒度为100～120目(即粒径为0.149～0.125mm)的马尾松树皮粉加782克浓度10％的氢氧化钠，在95℃反应4小时，冷却至45℃，加入36克浓度37％的甲醛，反应25分钟，制成树皮胶。
所得树皮胶为黑褐色粘稠液，固体含量27.2％，粘度9.2Pa·S，PH＝12.9，贮存期(20℃)4天。
取上述树皮胶50克，加50克水溶性酚醛树脂，搅拌均匀，用于压制胶合板，压板工艺和检验方法如实施例1，所得试件平均胶合强度1.36MPa，超过国家标准规定的指标值。
Claims (7)
1.一种用碱处理针叶材全树皮制胶粘剂的方法，其特征是所说的方法由下列步骤组成：
(1).在常压下，把经过晒干，粉碎，过筛，粒径为0.177～0.074mm的针叶材全树皮粉与碱和水按重量比为1∶(0.20～0.45)∶(2～6)的比例混合，搅拌下加热至92～98℃，反应2-5小时；
(2).从下面A.B.C步骤中选取一种，作为步骤(1)的后续步骤，制备树皮胶：
A.将步骤(1)的物料冷却至65～40℃，加入醛类化合物，加入的醛类化合物与针叶材全树皮粉的重量比是(0.05～0.20)∶ 1，反应15-30分钟，制成树皮胶，所说的醛类化合物是甲醛，多聚甲醛，乙醛或糠醛；
B.将步骤(1)的物料冷却至60～70℃，加入氨基化合物，并搅拌反应10-20分钟，加入的氨基化合物与针叶材全树皮粉的重量比是(0.03～0.12)∶1；再把物料冷却至40～50℃，加入醛类化合物，加入的醛类化合物与全树皮粉的重量比是(0.1～0.35)∶1，继续搅拌反应15-25分钟，制成树皮胶，所说的氨基化合物是尿素，硫脲，三聚氰胺或苯胺，所说的醛类化合物是甲醛，多聚甲醛，乙醛或糠醛；
C.将步骤(1)的物料冷却至40℃，加入脲醛预缩体，加入的脲醛预缩体与针叶材全树皮粉的重量比是(0.1～0.3)∶1，然后升温至50～70℃，反应15-30分钟，再冷却至40℃，制成树皮胶；
(3).步骤(2)所得的树皮胶在常温下与水溶性酚醛树脂按重量比1∶(0.25～4)混合搅拌，制成胶粘剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所说的碱是NaOH，KOH或Na2CO3。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是所说的碱是NaOH。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是所说的氨基化合物是尿素。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是所说的醛类化合物是甲醛。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是所说的脲醛预缩体是尿素与甲醛按摩尔比1∶(1.5～5)，在20～30℃下，PH值9～10，反应8小时而制得的。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征是在树皮胶与水溶性酚醛树脂混合时，可加入填充剂，所说的填充剂为面粉，糊精，豆粉，血粉或羧甲基纤维素，填充剂加入量为混合物总重量的0％～10％。
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