CN103937446A - 一种由生物质制备人造板胶黏剂的方法 - Google Patents
一种由生物质制备人造板胶黏剂的方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种由生物质制备人造板胶黏剂的方法，包括以下步骤：首先，向反应釜中依次加入水、糖以及酚类化合物，将该水、糖以及酚类化合物加热使糖和酚类化合物溶解；其次，溶解后再加入酸或碱形成混合物，在常压条件下对反应釜或容器加热升温至70～100℃，恒温搅拌200min～420min后，加入蛋白类物质，加入蛋白后在70～90℃下搅拌反应30～90min，得到环保型胶黏剂； 该胶黏剂在耐水性和粘结强度的性能方面都有了明显提高，制备方法简单，无三废排放，最重要的是从根本上消除了甲醛的危害，特别适用于木材加工业。
Description
技术领域
本发明属于胶黏剂制备技术领域，具体涉及一种由糖类、酚类、以及蛋白类生物质制备人造板胶黏剂的方法，该胶黏剂主要用于木材加工业。
背景技术
近几年，随着人们生活水平的提高以及居住环境的改善，人造板已经成为家庭装修中不可或缺的材料，而目前国内外人造板中使用的胶黏剂主要是由甲醛和尿素生产的脲醛胶、由三聚氰胺和甲醛生产的三聚氰胺-甲醛胶和由苯酚和甲醛生产的酚醛胶，这三种胶由于都是由甲醛合成的，故称为三醛胶。由于三醛胶粘接性能好、成本低、生产工艺简单在人造板中的使用一直占有绝对的优势，大约为80%以上。但是随着人们环保意识的不断提高，用户对人造板中甲醛的毒性问题的认识越来越明确，对人造板中甲醛释放量要求越来越高，但由于三醛树脂中的甲醛不光是没有反应完全的游离甲醛，在人造板的使用过程中，由于光、热、氧、酶等的影响，三醛胶会不断地分解释放甲醛，因此，只要使用甲醛树脂，甲醛的释放就是不可避免的。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种由生物质制备人造板胶黏剂的方法，该胶黏剂是利用糖类和酚类化合物在设定的强酸性或强碱性条件下，在常压下反应设定的时间后，再加入蛋白类物质反应即得胶黏剂产品，该胶黏剂在耐水性和粘结强度的性能方面都有了明显提高，而且制备方法简单，没有三废排放，最重要的是从根本上消除了甲醛的危害，特别适用于木材加工业。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种由生物质制备人造板胶黏剂的方法，包括以下步骤：
首先，向反应釜中依次加入水、糖以及酚类化合物，将该水、糖以及酚类化合物加热使糖和酚类化合物溶解；
其次，溶解后再加入酸或碱形成混合物，在常压条件下对反应釜或容器加热升温至70～100℃，恒温搅拌200min～420min后，加入蛋白类物质，加入蛋白后在70～90℃下搅拌反应30～90 min，得到环保型胶黏剂。
上述条件下水与糖的质量比为1:2～3:5，糖与酚类化合物的质量比为4:1～22:1，酸或碱占所述糖与酚类混合物的重量之和的1.5～14%；
所述的糖和酚类化合物重量之和与蛋白的质量比为3:1～12:1。
所述的糖为单糖、双糖、低聚糖或多糖。
所述的酚类化合物为苯酚、对甲酚、对苯二酚、邻苯二酚或者间苯二酚中的一种或几种的混合物。
所述的蛋白为含蛋白的天然产物的粗产品，具体为豆粕、棉籽粕、羽毛粉、鱼粉、玉米粕、花生粕或者茶籽饼中的一种或任意几种的混合物。
所述的蛋白为含蛋白的天然产物的蛋白深加工产品中的一种或几种的混合物，具体为大豆分离蛋白、棉籽分离蛋白、羽毛分离蛋白、玉米蛋白、花生蛋白或者茶籽蛋白中的一种或任意几种的混合物。
所述的酸为硫酸、盐酸、硝酸、草酸、磷酸、氨基磺酸和对甲苯磺酸的一种或几种的混合物。
所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、或者氢氧化钡的一种或几种的混合物。
所述的单糖为葡萄糖、果糖、高果糖浆、葡萄糖糖浆、阿拉伯糖、甘露糖、木糖、半乳糖中的一种或几种的混合物；双糖为蔗糖、乳糖、麦芽糖、纤维二糖中的一种或几种的混合物；低聚糖或多糖为淀粉或者纤维素中的一种或两种的混合物。
本发明的实际效果用粘结强度和耐水性两个指标进行衡量。
本发明的优点是：该环保胶黏剂的制备方法从合成原料入手，用糖类代替甲醛从根本上消除了甲醛的危害，所制得胶黏剂在粘接强度和耐水性能方面都有了明显的提升，而且操作方法简单易行，具有极大的发展前景。本发明克服了现有技术的缺点，以常见的糖类代替甲醛，与酚类以及蛋白类生物质合成了糖酚类树脂胶黏剂，由于本发明以糖类化合物代替甲醛，从源头上杜绝了甲醛的污染问题，为新型的绿色环保木材胶黏剂提供了新方法。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
首先将25g纯水、50g蔗糖、5.3g苯酚加入到250ml的三颈瓶中，开启搅拌使其在50℃恒温条件下使蔗糖完全溶解并混合均匀，溶解后加入4.5gNaOH形成混合物，常压条件下加热升温至温度95℃，保持该温度反应320min后得到初步反应产物，然后向反应产物中加入6g大豆蛋白，调节反应温度为90℃，在此温度下搅拌反应30min后得到环保型胶黏剂。
本实施例的环保型胶黏剂测试后的粘接强度为：887.01-1118.45N，耐水时间为：25-48min。
实施例2：
首先将25g纯水、50g蔗糖、4.01g对甲酚加入到250ml的三颈瓶中，开启搅拌使其在50℃恒温条件下使蔗糖完全溶解并混合均匀，溶解后加入7.5gCaOH形成混合物，常压条件下加热升温至85℃，保持该温度反应360min后得到初步反应产物，向此反应产物中加入10g棉粕，调节反应温度为85℃，在此温度下搅拌反应60min后得到环保型胶黏剂。
本实施例的环保型胶黏剂测试后的粘接强度为：871.81-998.32N，耐水时间为：13-28min。
实施例3：
首先将25g纯水、50g蔗糖、10.7g间苯二酚加入到250ml的三颈瓶中，开启搅拌使其在50℃恒温条件下使蔗糖完全溶解并混合均匀，溶解后加入0.9g浓硫酸形成混合物，常压条件下加热升温至85℃，保持该温度反应360min后得到初步反应产物，然后向此反应产物中加入9g豆粕，调节反应温度为70℃，在此温度下搅拌反应60min后得到环保型胶黏剂。
本实施例的环保型胶黏剂测试后的粘接强度为：805.62-942.42N，耐水时间为：27-41min。
实施例4：
首先将25g纯水、50g蔗糖、9.74g邻苯二酚加入到250ml的三颈瓶中，开启搅拌使其在50℃恒温条件下使蔗糖完全溶解并混合均匀，溶解后加入5.37gNaOH形成混合物，常压条件下加热升温至92.1℃，保持该温度反应318min后得到初步反应产物，然后向反应产物中加入5g鱼粉，调节反应温度为90℃，在此温度下搅拌反应60min后得到环保型胶黏剂。
本实施例的环保型胶黏剂测试后的粘接强度为：795.27-866.33N，耐水时间为：28-39min
实施例5：
首先将30g纯水、50g果糖、3.3g苯酚加入到250ml的三颈瓶中，开启搅拌使其在50℃恒温条件下使果糖完全溶解并混合均匀，溶解后加入4.3gNaOH形成混合物，常压条件下加热升温至85℃，保持该温度反应400min后得到初步反应产物，然后向反应产物中加入10g大豆蛋白，调节反应温度为85℃，在此温度下搅拌反应60min后得到环保型胶黏剂。
本实施例的环保型胶黏剂测试后的粘接强度为：661.95-882.85N，耐水时间为：10-15min。
实施例6：
首先将25g纯水、50g果糖、2.26g对甲酚加入到250ml的三颈瓶中，开启搅拌使其在50℃恒温条件下使果糖完全溶解并混合均匀，溶解后加入0.93g浓盐酸形成混合物，常压条件下加热升温至95℃，保持该温度反应420min后得到初步反应产物，然后向反应产物中加入7g棉籽粕，调节反应温度为90℃，在此温度下搅拌反应60min后得到环保型胶黏剂。
本实施例的环保型胶黏剂测试后的粘接强度为：634.92-807.15N，耐水时间为：20-25min。
实施例7：
首先将25g纯水、50g葡萄糖、3.5g苯酚加入到250ml的三颈瓶中，开启搅拌使其在50℃恒温条件下使葡萄糖完全溶解并混合均匀，溶解后加入7.5gNaOH形成混合物，常压条件下加热升温至100℃，保持该温度反应200min后得到初步反应产物，然后向反应产物中加入12g大豆蛋白，调节反应温度为90℃，在此温度下搅拌反应30min后得到环保型胶黏剂。
本实施例的环保型胶黏剂测试后的粘接强度为：678.07-716.87N，耐水时间为：11-18min。
实施例8:
首先将25g纯水、50g葡萄糖、3.05g对苯二酚加入到250ml的三颈瓶中，开启搅拌使其在50℃恒温条件下使葡萄糖完全溶解并混合均匀，溶解后加入1.3gKOH形成混合物，常压条件下加热升温至98℃，保持该温度反应420min后得到初步反应产物，然后向反应产物中加入8g羽毛粉，调节反应温度为95℃，在此温度下搅拌反应45min后得到环保型胶黏剂。
本实施例的环保型胶黏剂测试后的粘接强度为：608.97-700.32N，耐水时间为：11-15min。
实施例9:
首先将30g水、50g乳糖、7.02g间苯二酚加入到250ml的三颈瓶中，开启搅拌使其在50℃恒温条件下混合均匀，混匀后加入1.2g磷酸溶液形成混合物，常压条件下加热升温至75℃，保持该温度反应240min后得到初步反应产物，然后向反应产物中加入9g豆粕，调节反应温度为75℃，在此温度下搅拌反应30min后得到环保型胶黏剂。
本实施例的环保型胶黏剂测试后的粘接强度为：5230.03-587.49 N，耐水时间为：15-18min。
实施例10:
首先将30g水、50g淀粉、5.6g苯酚加入到250ml的三颈瓶中，开启搅拌使其在50℃恒温条件下混合均匀，混匀后加入4.2g 25%硫酸溶液形成混合物，常压条件下加热升温至90℃，保持该温度反应360min后得到初步反应产物，然后向反应产物中加入9g大豆蛋白，调节反应温度为90℃，在此温度下搅拌反应45min后得到环保型胶黏剂。
本实施例的环保型胶黏剂测试后的粘接强度为：330.97-547.45N，耐水时间为：11-15min。
实施例11:
首先将25g水、50g混合糖、4.2g苯酚加入到250ml的三颈瓶中，开启搅拌使其在50℃恒温条件下混合均匀，混匀后加入6.6gNaOH形成混合物，常压条件下加热升温至80℃，保持该温度反应420min后得到初步反应产物，然后向反应产物中加入14g大豆蛋白，调节应反应温度为70℃，在此温度下搅拌反应90min后得到环保型胶黏剂。
本实施例的环保型胶黏剂测试后的粘接强度为：430.01-647.87N，耐水时间为：9-15min。
另外引入现有技术中对应的典型的胶黏剂的制造方法的对比实施例1和对比实施例2如下：
对比实施例1：
在250ml三颈瓶中加入25g纯水，50g蔗糖，加热搅拌到蔗糖全部溶解，再加入5.3g苯酚，搅拌使其全部溶解，加入4.5gNaOH，恒温搅拌使反应温度在95℃下，反应5h后得对应的胶黏剂。该对应的胶黏剂的粘接强度为：226.32-337.58 N，耐水时间为：5-7min。
对比实施例2：
在250ml三颈瓶中加入30g纯水，升温至50℃后分批加入15g大豆蛋白，加入7.0gNaOH，搅拌均匀后升温至75℃，反应1h得对应的胶黏剂。对应的胶黏剂的粘接强度为：62.76-98.55 N，耐水时间为：2-4min。
由本发明的实施例和现有技术的对比实施例相比较，可见胶黏剂在粘结强度和耐水时间方面都有了明显提高。
Claims (10)
1.一种由生物质制备人造板胶黏剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
首先，向反应釜中依次加入水、糖以及酚类化合物，将该水、糖以及酚类化合物加热使糖和酚类化合物溶解；
其次，溶解后再加入酸或碱形成混合物，在常压条件下对反应釜或容器加热升温至70～100℃，恒温搅拌200min～420min后，加入蛋白类物质，加入蛋白后在70～90℃下搅拌反应30～90 min，得到环保型胶黏剂；
上述条件下水与糖的质量比为1:2～3:5，糖与酚类化合物的质量比为4:1～22:1，酸或碱占所述糖与酚类混合物的重量之和的1.5～14%；
所述的糖和酚类化合物重量之和与蛋白的质量比为3:1～12:1。
2.根据权利要求1所述的一种由生物质制备人造板胶黏剂的方法，其特征在于，所述的糖为单糖、双糖、低聚糖或多糖。
3.根据权利要求1所述的一种由生物质制备人造板胶黏剂的方法，其特征在于，所述的酚类化合物为苯酚、对甲酚、对苯二酚、邻苯二酚或者间苯二酚中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种由生物质制备人造板胶黏剂的方法，其特征在于，所述的蛋白为含蛋白的天然产物的粗产品，具体为豆粕、棉籽粕、羽毛粉、鱼粉、玉米粕、花生粕或者茶籽饼中的一种或任意几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种由生物质制备人造板胶黏剂的方法，其特征在于，所述的蛋白为含蛋白的天然产物的蛋白深加工产品中的一种或几种的混合物，具体为大豆分离蛋白、棉籽分离蛋白、羽毛分离蛋白、玉米蛋白、花生蛋白或者茶籽蛋白中的一种或任意几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种由生物质制备人造板胶黏剂的方法，其特征在于，所述的酸为硫酸、盐酸、硝酸、草酸、磷酸、氨基磺酸和对甲苯磺酸的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种由生物质制备人造板胶黏剂的方法，其特征在于，所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、或者氢氧化钡的一种或几种的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种由生物质制备人造板胶黏剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
首先将25g纯水、50g蔗糖、5.3g苯酚加入到250ml的三颈瓶中，开启搅拌使其在50℃恒温条件下使蔗糖完全溶解并混合均匀，溶解后加入4.5gNaOH形成混合物，常压条件下加热升温至温度95℃，保持该温度反应320min后得到初步反应产物，然后向反应产物中加入6g大豆蛋白，调节反应温度为90℃，在此温度下搅拌反应30min后得到环保型胶黏剂。
9.根据权利要求1所述的一种由生物质制备人造板胶黏剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
首先将25g纯水、50g蔗糖、4.01g对甲酚加入到250ml的三颈瓶中，开启搅拌使其在50℃恒温条件下使蔗糖完全溶解并混合均匀，溶解后加入7.5gCaOH形成混合物，常压条件下加热升温至85℃，保持该温度反应360min后得到初步反应产物，向此反应产物中加入10g棉粕，调节反应温度为85℃，在此温度下搅拌反应60min后得到环保型胶黏剂。
10.根据权利要求2所述的一种由生物质制备人造板胶黏剂的方法，其特征在于，所述的单糖为葡萄糖、果糖、高果糖浆、葡萄糖糖浆、阿拉伯糖、甘露糖、木糖、半乳糖中的一种或几种的混合物；双糖为蔗糖、乳糖、麦芽糖、纤维二糖中的一种或几种的混合物；低聚糖或多糖为淀粉或者纤维素中的一种或两种的混合物。
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