CN104109494A

CN104109494A - 一种新型无甲醛木材胶粘剂及其制备方法

Info

Publication number: CN104109494A
Application number: CN201410346838.6A
Authority: CN
Inventors: 刘运权
Original assignee: XIAMEN NUOWEITE ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: XIAMEN NUOWEITE ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-07-21
Filing date: 2014-07-21
Publication date: 2014-10-22

Abstract

本发明涉及一种以天然高分子-淀粉为主要原料，以一种或几种含胺或亚胺的高聚物为辅助原料，以水为溶剂，以乙酰乙酰化的聚乙烯醇或异氰酸酯作为交联剂，在55~90^oC下共混反应制备一种新型无甲醛木材胶粘剂的方法。本发明的优点是：1)采用天然高分子-淀粉为主要原料，故原料来源广泛，绿色、环保、可再生；2)过程不使用甲醛，解决了生产与使用过程中的甲醛污染问题；3）胶粘剂具有较好的粘性，初步达到了国家二级标准；4）成本相对较低。本发明制备的淀粉类无甲醛木材胶粘剂，可用于层合板和细工木板等板材的粘结，其干、湿强度均达到或接近国家标准。

Description

一种新型无甲醛木材胶粘剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种木材胶粘剂，尤其涉及一种新型无甲醛木材胶粘剂及其制备方法，属于应用化工领域。

背景技术

社会的不断发展、工业现代化、和城市人口的高度集中，逐渐带来了日益严重生态危机和环境污染等问题。以胶粘剂工业为例，目前生产胶合板、刨花板、纤维板等人造板材大多数使用的是脲醛树脂胶(UF)、酚醛树脂胶(PF)、和三聚氰胺-甲醛胶（MF）等,其中以脲醛树脂胶为主，占60%以上。这些胶粘剂在生产过程中由于采用对人体和环境等有害的甲醛为原料，对生产者和使用者的身体都造成极大的危害。此外，在使用这些材料制作的家俱和用于居室装修后，由于板材中残余甲醛的挥发，会使居住者感觉到室内有刺激性的气味，严重的会引起头晕、咽喉痛等症状。板材中甲醛的挥发通常比较缓慢，可以长达5~10年。因此，甲醛对环境和人体的危害已越来越受到人们的关注。

目前，国内虽有一些研究机构或胶粘剂生产厂家对产品进行了改进，比如，在产品中大幅度地减少甲醛用量，但这并没有从根本上解决问题，因为甲醛的使用或多或少仍会释放出有毒或有害物质。因此，为彻底解决现有板材使用的胶粘剂中含有游离甲醛，给环境带来污染，从而对人体造成危害等问题，有必要开发新型的、基于可再生资源（比如淀粉为原料）的绿色环保型木材胶粘剂。另一方面，近年来随着石油价格的持续上扬，石油单体如醋酸乙烯酯、聚乙烯醇等的价格也普遍上涨，造成以石油为原料的高分子胶粘剂的价格也在升高，因此，以可再生资源为原料的木材胶粘剂其竞争性也在逐渐增强。有鉴于此，开发由天然高分子（比如淀粉）等可再生资源为原料的胶粘剂，以减少胶粘剂工业对石油的依赖，不仅前景广阔，而且也必将成为胶粘剂工业发展的必然趋势。

发明内容

目前，淀粉基木材胶粘剂在国内外已有了一些研究，但都没有解决淀粉基的耐水性、防腐性、和胶粘强度等问题。

本发明以水为溶剂，以天然高分子 - 淀粉作为主要原料，以一种或几种含胺（或亚胺）的聚合物为辅助原料，以乙酰乙酰化聚乙烯醇或异氰酸酯作为交联剂，在55 ~ 90 ^oC下经共混反应制成。该胶粘剂各组分具有如下质量分数：

淀粉： 15 ~ 30 wt%

含胺聚合物P1： 1.0 ~ 15 wt %

聚合物P2： 0.5 ~ 4.0 wt%

交联剂： 0.1 ~ 3.0 wt%

本发明按以下步骤制备：

1) 首先配制含聚胺的水溶液S，该水溶液中含胺聚合物P1（比如，聚乙烯胺或聚乙烯亚胺）的浓度为1.0 ~ 15 wt%。

2) 然后，将淀粉加入到上述含胺聚合物P1的水溶液S中，淀粉与聚胺的比例按2:1 ~ 9:1（wt:wt）的比例加入。逐渐升温至55~90^oC，进行糊化与共混反应，反应时间10 ~ 50分钟，得到共混液M。

3) 在上述共混液M中加入第二种聚合物P2（比如，乙烯-聚醋酸乙烯酯 - EVA)，第二种聚合物P2与混合液M中干物质之比为1:20 ~ 1:25（wt:wt）不断搅拌，至充分混合均匀。

4) 最后，在所述共混液M加入交联剂，交联剂的加入量约为0.1 ~ 3.0%。

具体地，在步骤3内的所述共混液M中加入络合剂，且溶液中络合剂的含量控制在0.2 ~0.5 wt%。

进一步地，所述络合剂为柠檬酸盐或硫代硫酸盐。

具体地，所述交联剂可以是乙酰乙酰化聚乙烯醇或其它含乙酰乙酸基的高分子并能与胺基或羟基发生反应。

具体地，所述的淀粉可以是天然的淀粉，比如玉米淀粉、土豆淀粉、小麦淀粉、大米淀粉和木薯淀粉等。

进一步地，所述的高聚物可以是含胺或亚胺的高分子，比如，聚乙烯胺或聚乙烯亚胺等。

具体地，所述的交联剂可以是异氰酸酯、也可以是含有乙酰氧基的单体或

聚合物，如乙酰乙酰化的聚乙烯醇等。要求交联剂能够与胺基或羟基发生反应。

与现有技术相比，本发明具有如下特色：

1、以天然高分子--淀粉为主要原料，故原料来源广泛、绿色、可持续发展；

2、制备过程不使用任何甲醛，解决了生产与使用过程中甲醛的污染问题，故环境友好；

3、胶粘剂具有较好的粘性，其粘结强度初步达到了国家二级标准，可用于木板加工及其人造板制备过程中使用。

附图说明.

图1.为淀粉基新型无甲醛木材胶粘剂制备工艺流程。

具体实施方式

具体实施案例1

首先配制含胺8 wt%的水溶液50g；其次称取32g淀粉，将淀粉加入至上述含胺的溶液中。逐渐升温至65^oC，进行糊化与共混反应，反应时间约20分钟，得到共混液M。在上述共混液中加入乙烯-聚醋酸乙烯酯（EVA)1.5g,不断搅拌，至充分混合均匀。然后，在以上共混物中加入柠檬酸盐0.25g，反应10分钟。最后，加入乙酰乙酰化聚乙烯醇0.9g，搅拌混合，继续反应15分钟，即得到所要的胶粘剂。

具体实施案例2

首先配制含胺15 wt%的水溶液50g；其次称取淀粉32g，加入水5g，将淀粉和水加入至上述含胺的溶液中。逐渐升温至60^oC，进行糊化与共混反应，反应时间约30分钟，得到共混液M。在上述共混液中加入乙烯-聚醋酸乙烯酯（EVA)1.8g,不断搅拌，至充分混合均匀。然后，在以上共混物中加入一定量的硫代硫酸盐0.4g，反应5分钟。最后，加入异氰酸酯0.7g，搅拌混合，继续反应15分钟，即得到所要的胶粘剂。

对以上两个案例所得胶粘剂的粘结性能进行测定（见表1如下）：

表1.

	主要原料	高聚物P2	产品粘度（mPa S）	粘结强度(MPa)
					案例1	淀粉	乙酰乙酰化的聚乙烯醇	120,000	9,000
案例2	淀粉	异氰酸酯	58,000	4,800

由表1可见，乙酰乙酰化的聚乙烯醇比异氰酸酯更适合作为淀粉类胶粘剂的交联剂。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims

1. 一种新型无甲醛木材胶粘剂，其特征在于：以水为溶剂，以天然高分子 - 淀粉作为主要原料，以一种或几种含胺（或亚胺）的聚合物为辅助原料，以乙酰乙酰化聚乙烯醇或异氰酸酯作为交联剂，在55 - 90 ^oC下经共混反应制成，该胶粘剂各组分具有如下质量分数：

淀粉： 15 ~ 30 wt%

含胺聚合物P1： 1.0 ~ 15 wt %

聚合物P2： 0.5 ~ 4.0 wt%

交联剂： 0.1 ~ 3.0 wt%。

2. 一种新型无甲醛木材胶粘剂的制备方法，其特征在于：

按以下步骤制备：

1)：首先配制含聚胺的水溶液S，该水溶液中含胺聚合物P1（比如，聚乙烯胺或聚乙烯亚胺）的浓度为1.0 ~ 15 wt%；

2)：然后，将淀粉加入到上述含胺聚合物P1的水溶液S中，淀粉与聚胺的比例按2:1 ~ 9:1（wt:wt）的比例加入后，逐渐升温至55 ~ 90^oC后，进行糊化与共混反应，反应时间10 ~ 50分钟，得到共混液M；

3)：在上述共混液M中加入第二种聚合物P2（比如，乙烯-聚醋酸乙烯酯 - EVA)，第二种聚合物P2与混合液M中干物质之比为1:20 ~ 1:25（wt:wt）不断搅拌，至充分混合均匀；

4)：最后，在所述共混液M加入交联剂，交联剂的加入量约为0.1 ~ 3.0%。

3. 根据权利要求2所述的一种新型无甲醛木材胶粘剂的制备方法，其特征在于：还包括以下步骤：在步骤3内的所述共混液M中加入络合剂，且溶液中络合剂的含量控制在0.2 ~ 0.5 wt%。

4. 根据权利要求2所述的一种新型无甲醛木材胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述络合剂为柠檬酸盐或硫代硫酸盐。

5. 根据权利要求1所述的一种新型无甲醛木材胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述交联剂可以是乙酰乙酰化聚乙烯醇或其它含乙酰乙酸基的高分子并能与胺基或羟基发生反应。