CN103788905A - 环保型木材用淀粉胶黏剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种本发明公开了一种环保型木材用环保型淀粉胶黏剂及其制备方法，包括以下步骤：淀粉乳液在次氯酸钠的作用下氧化，经过第一步反应得到氧化淀粉；向氧化淀粉乳液中添加交联剂，在交联剂的作用下与丙烯酰胺和丙烯酸酯的共聚单体进行接枝共聚改性反应，经过第二步反应后得到交联氧化淀粉胶液；降温到室温后向交联氧化淀粉胶液中加入填料和防腐剂，最终得到一种环保型木材用淀粉胶黏剂。本发明制备的淀粉胶黏剂成本低，环境友好，并具有贮藏稳定性好，耐水性好及粘接强度高等优点。可广泛用于木材的装饰，多层胶合板、刨花板和人造板等木材胶合制品的粘结等。
Description
技术领域
本发明涉及高分子科学领域，尤其是一种环保型木材用淀粉胶黏剂及其制备方法。
背景技术
随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，对木质材料的需求也在不断的增加，木质材料的传统加工方法已不能满足社会经济发展的需求。解决这一矛盾的最直接有效的方法是利用胶接技术，将不同规格、不同性质的木质纤维原料进行胶接、重组及复合加工，生产出适用于不同使用要求的板材、方材及模压制品等。这些都离不开胶黏剂和胶接技术。为此，胶黏剂和胶接技术在木材加工领域中的地位就显得更为重要。据中国产业信息网数据显示，2012年全年人造板产量为28568万立方米，比2010年同期增长19.72%。由于人造板的需求量和产量激增，对生产过程中所需的胶黏剂需求量增长也非常迅速，胶合板、刨花板、家具、纤维板等人造板使用约占90%的木材胶黏剂，所占比重最大。我国约有70%的胶黏剂用于木材加工业。
目前木材加工领域普遍使用的“三醛胶”：即脲醛树脂、酚醛树脂和三聚氰胺-甲醛树脂胶黏剂。但是三醛胶在生产和使用的过程中释放出大量的甲醛，导致污染环境和危害公众健康，三醛胶在使用过程中对环境及人类生活方面造成的负面影响已经引起了世界各国的广泛重视。近年来，随着环保法规的出台以及人们健康意识的增强，
国家对缩醛类胶黏剂中游离甲醛挥发量的限制越来越严格。木材工业用胶黏剂产业面临着必然的挑战。因此，开发无毒环保型木材胶黏剂将是今后的研究重点。
发明内容
本发明的目的是：提供一种环保型木材用淀粉胶黏剂及其制备方法，它具有成本低、对环境友好、贮藏稳定性好、耐水性强及粘度强度高等优点。
本发明是这样实现的：环保型木材用淀粉胶黏剂，按重量份数计算，包括60-120份质量百分比浓度为20-50%的氧化淀粉乳液，20-80份共聚单体，10-30份聚乙烯醇，0.01-5份尿素，0.02-1.5份无机过氧化物引发剂，0.5-2.5份亚硫酸氢钠，2-20份填料及0.01-5份防腐剂。
更优选的方案是，按重量份数计算，包括80-100份质量百分比浓度为25-45%的氧化淀粉乳液，30-60份共聚单体，10-20份聚乙烯醇，0.05-2份尿素，0.1-1份无机过氧化物引发剂，1-2.5份亚硫酸氢钠，2-15份填料及0.05-2份防腐剂。
所述的共聚单体由丙烯酰胺和丙烯酸酯组成，丙烯酰胺与丙烯酸酯的重量比为1-4：2-5。
所述的无机过氧化物引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵中的一种。
所述的防腐剂为苯甲酸钠。
所述的填料为膨润土。
所述的丙烯酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯中的一种或几种的任意组合。
环保型木材用淀粉胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1）氧化淀粉乳液的制备：向50份淀粉加入50-200份水配成质量百分比浓度为20%-50%淀粉乳液；将温度控制在30-50℃，在搅拌状态下，向淀粉乳液中加入0.8-5.0份的次氯酸钠，反应过程中用质量百分比为15%的氢氧化钠溶液调乳液pH值至8-10，反应30-50分钟后，加入亚硫酸氢钠0.3-0.5份，再反应20-30分钟，制备获得氧化淀粉乳液；
步骤2）主剂的制备：取步骤1）中制备获得的氧化淀粉乳液80-100份，在保持搅拌、且温度为60-85℃的条件下加入0.02-1.5份无机过氧化物引发剂，反应30-50分钟后，再加入10-30份聚乙烯醇和0.01-5份尿素，继续反应10分钟，然后加入20-80份共聚单体，反应70-120分钟，反应过程中不断用质量百分比浓度为15%的氢氧化钠溶液调反应液pH值至6-8，反应时间结束后，使反应温度降至45-50℃，加入0.5-2.5份亚硫酸氢钠，反应60分钟后，自然冷却至室温，即获得主剂；
步骤3）成品的制备：将步骤2）制备获得的主剂在搅拌条件下加入2-20份填料及0.01-5份防腐剂，搅拌反应30分钟，即得到环保型木材用淀粉胶黏剂。
所述的淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、豆类淀粉、木薯淀粉和马铃薯淀粉中的一种或几种的任意组合。
步骤1）及步骤2）中的加热方式为水浴或油浴加热；搅拌为电动搅拌，搅拌速度为60-120r/min。
淀粉是绿色植物光合作用的产物，属于天然的可再生资源。淀粉分子上具有活性且能满足需要的官能团，用淀粉制备用于木材加工类胶黏剂得到人们的认可。淀粉用于瓦楞纸等的粘接已有很长的历史，而且也实现了工业化，但是由于存在干燥慢、固含量低、粘接强度低、耐水性差等缺陷，限制了在木材胶黏剂中的应用。
由于采用了上述的技术方案，本发明本发明选用廉价可再生材料-淀粉为主要原料，采用次氯酸钠先对淀粉进行轻度氧化制备得到氧化淀粉，再以氧化淀粉为原料，采用聚乙烯醇、尿素和共聚单体进一步进行复合改性，并通过加入膨润土和苯甲酸钠形成稳定的改性胶液，制备出的淀粉胶黏剂。本发明在传统淀粉类胶黏剂工艺基础上进行了改进，克服了传统的淀粉类胶黏剂存在的固含量低、耐水性差及稳定性低等缺点，制备出的环保型木材用淀粉胶黏剂具有成本低，无甲醛释放、环境友好，并具有贮藏稳定性好，耐水性强及粘度强度高等优点。
具体实施方式
本发明的实施例1：环保型木材用淀粉胶黏剂，按重量份数计算，包括80份质量百分比浓度为40%的氧化淀粉乳液，30份共聚单体，10份聚乙烯醇，0.1份尿素，0.3份过硫酸钠，0.5份亚硫酸氢钠，2份膨润土及0.05份丙烯酸甲酯；共聚单体由10份丙烯酰胺和20份丙烯酸甲酯组成。
环保型木材用淀粉胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1）氧化淀粉乳液的制备：向50份玉米淀粉加入200份水配成质量百分比浓度为40%淀粉乳液；将温度控制在30-50℃，采用磁力搅拌器进行搅拌，向淀粉乳液中加入2.5份的次氯酸钠，反应过程中用质量百分比为15%的氢氧化钠溶液调乳液pH值至8-10，反应30-50分钟后，加入亚硫酸氢钠0.5份，再反应20-30分钟，制备获得氧化淀粉乳液；
步骤2）主剂的制备：取步骤1）中制备获得的氧化淀粉乳液80份，在保持搅拌、且温度为60-85℃的条件下加入0.3份过硫酸钠，反应30-50分钟后，再加入10份聚乙烯醇和0.1份尿素，继续反应10分钟，然后加入聚合单体，反应70-120分钟，反应过程中不断用质量百分比浓度为15%的氢氧化钠溶液调反应液pH值至6-8，反应时间结束后，使反应温度降至45-50℃，加入1份亚硫酸氢钠，反应60分钟后，自然冷却至室温，即获得主剂；
步骤3）成品的制备：将步骤2）制备获得的主剂在搅拌条件下加入2.0份膨润土及0.05份苯甲酸钠，搅拌反应30分钟，即得到环保型木材用淀粉胶黏剂。
步骤1）及步骤2）中的加热方式为水浴或油浴加热；搅拌为电动搅拌，搅拌速度为60-120r/min。
本发明的实施例2：环保型木材用淀粉胶黏剂，按重量份数计算，包括100份质量百分比浓度为35%的氧化淀粉乳液，50份共聚单体，15份聚乙烯醇，0.08份尿素，0.5份过硫酸铵，1.3份亚硫酸氢钠，10份膨润土及0.5份丙烯酸甲酯；共聚单体由30份丙烯酰胺和20份丙烯酸乙酯组成。
制备方法同实施例1，采用的淀粉为25份玉米淀粉和25份木薯淀粉。
所述的共聚单体由丙烯酰胺和丙烯酸酯组成，丙烯酰胺与丙烯酸酯的重量比为1-4：2-5。
所述的无机过氧化物引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵中的一种。
所述的防腐剂为苯甲酸钠。
所述的填料为膨润土。
所述的丙烯酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯中的一种或几种的任意组合。
本发明的实施例3：环保型木材用淀粉胶黏剂，按重量份数计算，包括100份质量百分比浓度为30%的氧化淀粉乳液，60份共聚单体，20份聚乙烯醇，0.25份尿素，0.4份过硫酸钠，1.2份亚硫酸氢钠，15份膨润土及0.8份丙烯酸甲酯；共聚单体由10份丙烯酰胺和50份丙烯酸丁酯组成。
制备方法同实施例1，采用的10份小麦淀粉、15份马铃薯淀粉和25份玉米淀粉。
所述的共聚单体由丙烯酰胺和丙烯酸酯组成，丙烯酰胺与丙烯酸酯的重量比为1-4：2-5。
所述的无机过氧化物引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵中的一种。
所述的防腐剂为苯甲酸钠。
所述的填料为膨润土。
所述的丙烯酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯中的一种或几种的任意组合。
Claims (10)
1.一种环保型木材用淀粉胶黏剂，其特征在于：按重量份数计算，包括60-120份质量百分比浓度为20-50%的氧化淀粉乳液，20-80份共聚单体，10-30份聚乙烯醇，0.01-5份尿素，0.02-1.5份无机过氧化物引发剂，0.5-2.5份亚硫酸氢钠，2-20份填料及0.01-5份防腐剂。
2.根据权利要求1所述的环保型木材用淀粉胶黏剂，其特征在于：按重量份数计算，包括80-100份质量百分比浓度为25-45%的氧化淀粉乳液，30-60份共聚单体，10-20份聚乙烯醇，0.05-2份尿素，0.1-1份无机过氧化物引发剂，1-2.5份亚硫酸氢钠，2-15份填料及0.05-2份防腐剂。
3.根据权利要求1或2所述的环保型木材用淀粉胶黏剂，其特征在于：所述的共聚单体由丙烯酰胺和丙烯酸酯组成，丙烯酰胺与丙烯酸酯的重量比为1-4：2-5。
4.根据权利要求1或2所述的环保型木材用淀粉胶黏剂，其特征在于：所述的无机过氧化物引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵中的一种。
5.根据权利要求1或2所述的环保型木材用淀粉胶黏剂，其特征在于：所述的防腐剂为苯甲酸钠。
6.根据权利要求1或2所述的环保型木材用淀粉胶黏剂，其特征在于：所述的填料为膨润土。
7.根据权利要求3所述的环保型木材用淀粉胶黏剂，其特征在于：所述的丙烯酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯中的一种或几种的任意组合。
8.一种如权利要求1所述的环保型木材用淀粉胶黏剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1）氧化淀粉乳液的制备：向50份淀粉加入50-200份水配成质量百分比浓度为20%-50%淀粉乳液；将温度控制在30-50℃，在搅拌状态下，向淀粉乳液中加入0.8-5.0份的次氯酸钠，反应过程中用质量百分比为15%的氢氧化钠溶液调乳液pH值至8-10，反应30-50分钟后，加入亚硫酸氢钠0.3-0.5份，再反应20-30分钟，制备获得氧化淀粉乳液；
步骤2）主剂的制备：取步骤1）中制备获得的氧化淀粉乳液80-100份，在保持搅拌、且温度为60-85℃的条件下加入0.02-1.5份无机过氧化物引发剂，反应30-50分钟后，再加入10-30份聚乙烯醇和0.01-5份尿素，继续反应10分钟，然后加入20-80份共聚单体，反应70-120分钟，反应过程中不断用质量百分比浓度为15%的氢氧化钠溶液调反应液pH值至6-8，反应时间结束后，使反应温度降至45-50℃，加入0.5-2.5份亚硫酸氢钠，反应60分钟后，自然冷却至室温，即获得主剂；
步骤3）成品的制备：将步骤2）制备获得的主剂在搅拌条件下加入2-20份填料及0.01-5份防腐剂，搅拌反应30分钟，即得到环保型木材用淀粉胶黏剂。
9.根据权利要求8所述的环保型木材用淀粉胶黏剂的制备方法，其特征在于：所述的淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、豆类淀粉、木薯淀粉和马铃薯淀粉中的一种或几种的任意组合。
10.根据权利要求8所述的环保型木材用淀粉胶黏剂的制备方法，其特征在于：步骤1）及步骤2）中的加热方式为水浴或油浴加热；搅拌为电动搅拌，搅拌速度为60-120r/min。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140514 |