CN103980858A - 利用漆酶活化纤维素乙醇木质素制备生物质基胶黏剂及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种利用漆酶活化纤维素乙醇木质素制备生物质基胶黏剂及其方法，其目的是：针对人造板存在甲醛释放量高和纤维素乙醇生产后废弃物资源浪费的实际问题，采用漆酶活化技术处理纤维素乙醇木质素，并以纤维素乙醇木质素作为生物质基，生产生物质基木材胶黏剂，用于制造超低甲醛释放的人造板，对人体和环境无污染，并实现纤维素乙醇生产后废弃物木质素的高效利用。其特点是，包括步骤：选配原料并混合、调整pH值、在30～35℃温度下反应4～7小时获得生物质基胶黏剂；生物质基胶黏剂成分包括纤维素乙醇木质素、漆酶、吐温80、滑石粉、水和醋酸-醋酸钠缓冲溶液。
Description
技术领域
本发明属于建筑装饰材料的粘合剂，是一种利用漆酶活化纤维素乙醇木质素制备生物质基胶黏剂及其方法，主要以漆酶活化燃料乙醇炼制残渣所含的纤维素乙醇木质素制备生物质基木材胶黏剂，适用于人造板行业。
背景技术
在全球能源紧张的大背景下，发展新能源产业具有深远的意义。纤维素乙醇属于可再生能源，原料来源广泛，我国目前可利用的纤维素资源为8亿吨，可支撑约1.5亿吨纤维素燃料乙醇的生产。在纤维素乙醇产业蓬勃发展的同时，伴随而来的是大量的纤维素乙醇炼制残渣，这些残渣大部分作为燃料直接燃烧或是排入江河，未得到有效利用。木质素是木材细胞的天然胶黏剂，漆酶能够催化木质素产生苯氧自由基，自由基与纤维素和半纤维素能进一步反应生成木质素-糖类复合体，从而将木质素、纤维素和半纤维素黏结在一起，使其产生胶合作用，以实现漆酶处理生产人造板的环境友好新工艺。漆酶真正用于活化处理木材始于德国格廷根大学，此后各国相继开展了不少研究，主要研究方向有木质纤维板生产工艺、活化处理条件探索、催化氧化工业木质素制备胶黏剂等。漆酶作为自由基引发剂来处理木材生产人造板的最大特点就是生产过程中不必加入任何人工合成的胶黏剂，不存在当今制约人造板行业发展的甲醛和其他有害物质释放问题，发展潜力巨大。早在1993年就有专利介绍了用漆酶处理木纤维制备纤维板，期间不加任何胶黏剂。此发明中，将木纤维泡在25℃的漆酶水溶液中，培养2-7天，沥于至含水率50%左右，按照纤维板湿法生产工艺在筛网上热压成板，或烘干至含水率3%，按照干法生产工艺，气流铺装后热压成板。与对照相比，漆酶处理的纤维板的物理力学指标均有提高。Claus Febly研究了用漆酶处理山毛榉纤维，处理时间缩短到1小时，采用湿法和干法生产纤维板，已经达到中试阶段，与常规脲醛胶制备的木质纤维板比较，漆酶处理后的纤维板具有较好的抗弯强度和抗弯弹性模量，但尺寸稳定性需要进一步改善。在中试试验中，Claus Febly试图通过添加石蜡解决纤维板的抗水性差的问题，结果发现，石蜡的加入虽然使纤维板的抗水性得到了改善，但是纤维板的强度却有所下降。
发明内容
本发明的目的是：针对人造板存在甲醛释放量高和纤维素乙醇生产后废弃物资源浪费的实际问题，采用漆酶活化技术处理纤维素乙醇木质素，并以纤维素乙醇木质素作为生物质基，生产生物质基木材胶黏剂，用于制造超低甲醛释放的人造板，对人体和环境无污染，并实现纤维素乙醇生产后废弃物木质素的高效利用，所述纤维素乙醇生产后废弃物为纤维素乙醇炼制残渣。
本发明的目的是由以下技术方案来实现的： 一种利用漆酶活化纤维素乙醇木质素制备生物质基胶黏剂的方法，其特征是：它包括步骤如下：
1） 选配原料：
a) 20～25重量份的纤维素乙醇木质素；
b) 按每克重纤维素乙醇木质素添加30～50个酶活单位的漆酶；
c) 2～4重量份的吐温80；
d) 0.1～0.2重量份的滑石粉；
e) 100～120重量份的水；
f) 将a）、b）、c）、d）和e）所述的各原料按量进行混合；
2）在步骤1）混合的原料中加入醋酸-醋酸钠缓冲溶液，调整pH为3.0～4.0，连续搅拌，搅拌机转数为300～500r/min，同时以2L/min的流量连续注入空气，充分混合后，在温度30～35℃下，反应4～7小时制得生物质基胶黏剂成品。
所述纤维素乙醇木质素为燃料乙醇炼制剩余物残渣所含的纤维素乙醇木质素。
所述利用漆酶活化纤维素乙醇木质素制备生物质基胶黏剂的方法制得生物质基胶黏剂。
本发明利用漆酶活化纤维素乙醇木质素制备生物质基胶黏剂及其方法从根本上避免了使用甲醛等有毒物质制备胶黏剂，所生产的人造板可直接用于室内，对人体健康和人造板生产环境无害，并能够高效利用纤维素乙醇生产后的废弃物，所述纤维素乙醇生产后废弃物为纤维素乙醇炼制残渣，具有纤维素资源利用率高、对人体健康和人造板生产环境无害的优点。
具体实施方式
实施例1：步骤如下
1）选配下列原料：
a) 20重量份的纤维素乙醇木质素，所述纤维素乙醇木质素购于河南天冠燃料乙醇公司；
b) 按每克重纤维素乙醇木质素添加30个酶活单位的漆酶，所述漆酶为丹麦诺维信丹丽来ⅡS；
c) 2重量份的吐温80；
d) 0.1重量份的滑石粉；
e) 100重量份的水；
f) 将a）、b）、c）、d）和e）所述的各原料按量进行混合；
2）在步骤1）混合的原料中加入醋酸-醋酸钠缓冲溶液，调整pH值为3.0，连续搅拌，搅拌机转数为300r/min，同时以2L/min的流量连续注入空气，充分混合后，在温度30℃下，反应5小时制得生物质基胶黏剂成品。
实施例2，步骤如下：
1）选配下列原料：
a) 20重量份的纤维素乙醇木质素，所述纤维素乙醇木质素购于河南天冠燃料乙醇公司；
b) 按每克重纤维素乙醇木质素添加40个酶活单位的漆酶，所述漆酶为丹麦诺维信丹丽来ⅡS；
c) 2重量份的吐温80；
d) 0.1重量份的滑石粉；
e) 110重量份的水；
f) 将a）、b）、c）、d）和e）所述的各原料按量进行混合；
2）在步骤1）混合的原料中加入醋酸-醋酸钠缓冲溶液，调整pH值为3.5，连续搅拌，搅拌机转数为400r/min，同时以2L/min的流量连续注入空气，充分混合后，在温度30℃下，反应6小时制得生物质基胶黏剂成品。
实施例3：步骤如下
1）选配下列原料：
a) 25重量份的纤维素乙醇木质素，所述纤维素乙醇木质素购于河南天冠燃料乙醇公司；
b) 按每克重纤维素乙醇木质素添加40个酶活单位的漆酶，所述漆酶为丹麦诺维信丹丽来ⅡS；
c) 2.5重量份的吐温80；
d) 0.15重量份的滑石粉；
e) 115重量份的水；
f) 将a）、b）、c）、d）和e）所述的各原料按量进行混合；
2）在步骤1）混合的原料中加入醋酸-醋酸钠缓冲溶液，调整pH值为3.0，连续搅拌，搅拌机转数为400r/min，同时以2L/min的流量连续注入空气，充分混合后，在温度35℃下，反应6小时制得生物质基胶黏剂成品。
实施例4：步骤如下
1）选配下列原料：
a) 25重量份的纤维素乙醇木质素，所述纤维素乙醇木质素购于河南天冠燃料乙醇公司；
b) 按每克重纤维素乙醇木质素添加50个酶活单位的漆酶，所述漆酶为丹麦诺维信丹丽来ⅡS；
c) 3重量份的吐温80；
d) 0.2重量份的滑石粉；
e) 120重量份的水；
f) 将a）、b）、c）、d）和e）所述的各原料按量进行混合；
2）在步骤1）混合的原料中加入醋酸-醋酸钠缓冲溶液，调整pH值为4.0，连续搅拌，搅拌机转数为500r/min，同时以2L/min的流量连续注入空气，充分混合后，在温度35℃下，反应7小时制得生物质基胶黏剂成品。
经实施例1～实施例4验证，本发明的漆酶活化纤维素乙醇木质素制备生物质基胶黏剂及其生产方法可操作性强，胶黏剂性能稳定，能够满足各种木材胶合制品的生产工艺要求，胶合板达到国家GB/T9846-2004标准，尤其从原材料上避免了使用甲醛等有毒化工原料，环保性能远远优于国内外现有的同类产品。
Claims (3)
1. 一种利用漆酶活化纤维素乙醇木质素制备生物质基胶黏剂的方法，其特征是：它包括步骤如下：
选配原料：
20～25重量份的纤维素乙醇木质素；
按每克重纤维素乙醇木质素添加30～50个酶活单位的漆酶；
2～4重量份的吐温80；
0.1～0.2重量份的滑石粉；
100～120重量份的水；
将a）、b）、c）、d）和e）所述的各原料按量进行混合；
2）在步骤1）混合的原料中加入醋酸-醋酸钠缓冲溶液，调整pH为3.0～4.0，连续搅拌，搅拌机转数为300～500r/min，同时以2L/min的流量连续注入空气，充分混合后，在温度30～35℃下，反应4～7小时制得生物质基胶黏剂成品。
2.如权利要求1所述的利用漆酶活化纤维素乙醇木质素制备生物质基胶黏剂的方法，其特征是：所述纤维素乙醇木质素为燃料乙醇炼制剩余物残渣所含的纤维素乙醇木质素。
3.如权利要求1所述的利用漆酶活化纤维素乙醇木质素制备生物质基胶黏剂方法制得的生物质基胶黏剂。
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