CN105153998A - 人造板用胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种人造板用胶粘剂，所述人造板用胶粘剂按重量份计，包括如下组分：脱脂蛋白粉或淀粉20-50份、交联剂2-20份、增强剂0.5-30份、分散介质60-80份。本发明采用交联剂、增强剂增强大豆蛋白基胶粘剂，通过交联剂、增强剂、大豆蛋白质三者相互作用构建相互交联的互穿网络结构，解决了普通蛋白或淀粉胶粘剂耐水性差、干状胶合强度低的问题，能够满足人造板用胶粘剂的耐水要求，保证了蛋白及淀粉胶粘剂的实用性能，并且由本发明的胶粘剂制备的胶合板达到国标中II类及I类胶合板要求，同时有效的利用了农副产品加工剩余物，综合利用资源，节约生产成本，提高了产品的附加值。

Description

人造板用胶粘剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用胶粘剂，特别涉及一种人造板用生物质胶粘剂及其制备方法。

背景技术

我国人造板总产量、胶合板产量、家具产量、木质地板产量连续多年位居世界首位。近年来人造板产量一直占到世界总产量的约50％，单板类人造板更是占到60％以上。

人造板生产中普遍采用的胶粘剂是甲醛系合成树脂，主要是脲醛树脂及其改性产品。虽然经过多年的努力，我国人造板胶粘剂生产水平有了很大提高，人造板及其制品环保特性有了很大改善，但是不少企业生产的人造板及其制品(家具、木地板、室内木质装饰材料等)仍然存在着较为严重的甲醛释放问题，是室内空气污染中甲醛污染的主要来源。

目前，降低人造板甲醛释放量的方法主要有如下几种：1)采用低摩尔比改性脲醛树脂胶粘剂；2)采用其他环保型胶粘剂；3)在人造板用脲醛树脂胶粘剂中加入甲醛捕捉剂；4)对人造板进行后处理。但是，这些技术方法都存在着诸多缺陷。例如：1)采用低摩尔比改性脲醛树脂胶粘剂虽然能够有效降低人造板产品的甲醛释放量，但是产品的胶合强度也往往降低，不能满足使用要求；并且固化时间延长，生产效率降低；人造板及其制品的甲醛释放问题仍然没有彻底解决；2)采用其他环保型胶粘剂，如异氰酸酯类胶粘剂，导致人造板的生产成本大幅度增加，企业和用户都难以接受；采用普通的蛋白胶粘剂制备的人造板胶合强度低，人造板易开胶，如专利号ZL200710179215.4的大豆蛋白胶粘剂其胶接胶合板的干状胶合强度低，影响制品使用性能；3)在人造板用脲醛树脂胶粘剂中加入甲醛捕捉剂，虽然能够有效降低人造板游离甲醛释放量，但是往往同时降低人造板的胶合强度；同时，一般甲醛捕捉剂价格往往远远高于脲醛树脂胶粘剂，其加入就提高了产品成本，降低了产品竞争力；人造板及其制品的甲醛释放问题仍然没有彻底解决；4)对人造板进行后处理，如公开号为CN1526528的发明专利申请中公开了一种采用氨气真空法制备E1/EO级环保型人造板的制造工艺；公开号为CN2394770的实用新型专利中公开了一种降低人造板甲醛释放量的处理装置，这些后处理方法，不仅使得人造板的制造工艺复杂，而且后处理设备投资巨大，生产成本明显提高；人造板及其制品的甲醛释放问题仍然没有彻底解决。综上所述，上述措施虽然能够有效降低人造板游离甲醛释放量，但是不能彻底解决甲醛释放问题，或由于生产成本过高或胶接制品性能较差等原因而无法推广。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种改进后的人造板用胶粘剂及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种人造板用胶粘剂，所述人造板用胶粘剂按重量份计，包括如下组分：脱脂蛋白粉和/或淀粉20-50份、交联剂2-20份、增强剂0.5-30份、分散介质60-80份。

优选地，所述人造板用胶粘剂按重量份计，包括如下组分：脱脂蛋白粉和/或淀粉20-30份、交联剂5-6份、增强剂10-15份、分散介质60-70份。

其中，所述脱脂蛋白粉或淀粉中的蛋白含量在35％以上，优选40～50％，以确保更理想的应用效果和控制成本。

本发明所述脱脂蛋白粉可选自脱脂豆蛋白粉、脱脂花生蛋白粉、脱脂棉粕粉、脱脂血蛋白粉、脱脂羽毛蛋白粉和脱脂骨蛋白粉中的一种或几种，其中优选为脱脂豆蛋白粉和脱脂花生蛋白粉。

进一步地，优选上述脱脂蛋白粉和淀粉的粒径均大于150目，优选200～300目。

本发明所述脱脂豆蛋白粉、脱脂花生蛋白粉、脱脂棉粕粉、脱脂血蛋白粉、脱脂羽毛蛋白粉和脱脂骨蛋白粉均可市售购得，如可购自汇福粮油有限公司、周口益海粮油有限公司、中国粮油股份有限公司等，或采用常规脱脂方法制备得到，具体方法本发明对此不作特别限定。

本发明所述的淀粉可选自马铃薯淀粉、小麦淀粉、菱角淀粉、藕淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、绿豆淀粉中的一种或几种，其中优选为小麦淀粉和木薯淀粉。

本发明所述的人造板用胶粘剂，所述增强剂选自耐水性乳液、液体橡胶及其改性品中的一种或几种。

更具体而言，本发明所述增强剂选自聚醋酸乙烯脂、乙烯-醋酸乙烯酯、丙烯酸酯、丁苯橡胶、丁腈橡胶、端羧基丁苯橡胶、端羧基丁腈橡胶、硅橡胶的耐水性乳液、液体橡胶或其改性品中的一种或几种。

其中，优选所述增强剂选自以丙烯酸酯、乙烯-醋酸乙烯酯、聚醋酸乙烯酯、丁苯橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶为主体的改性产品中的一种或几种，更优选所述改性品选自丙烯酸酯、丁苯橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶改性品中的一种或几种，如苯乙烯-丙烯酸酯乳液、氟改性羟基丙烯酸乳液、有机硅改性苯丙乳液、有机硅改性丙烯酸乳液、丙烯酰胺改性苯丙乳液、环氧改性丙烯酸乳液等。

更为理想的增强剂包括苯丙乳液以及丁苯橡胶或硅橡胶的耐水性乳液、液体橡胶或其改性品。

上述增强剂均为市售产品，可购自广州市启华化工有限公司等。采用上述增强剂解决了普通蛋白或淀粉胶粘剂耐水性差、干状胶合强度低的问题，能够满足人造板用胶粘剂的耐水要求，保证了蛋白及淀粉胶粘剂的实用性能。

本发明的人造板用胶粘剂，所述交联剂选自环氧树脂、多异氰酸酯及其混合物、缩水甘油醚或缩水甘油脂中的一种或几种。

其中：

所述环氧树脂为市售的普通环氧树脂，环氧值在0.3-0.7mol/100g，黏度在1500-7500mPa.s(可购自天津化工研究所)；

所述的多异氰酸酯及其混合物中，NCO含量在25-42.0％，黏度在100-300mPa.s(可购自万华化学集团股份有限公司)；

所述缩水甘油醚为市售缩水甘油醚如三乙二醇二缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、双酚A二缩水甘油醚等，所述缩水甘油醚优选环氧值在0.5-0.8mol/100g，黏度在10-100mPa.s。

所述缩水甘油酯为市售缩水甘油酯如甲基丙烯酸缩水甘油酯、异氰尿酸三缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯等。

上述交联剂中，优选环氧值在0.3-0.7mol/100g，黏度在1500-7500mPa.s的环氧树脂(可购自天津化工研究所)，以能够与本发明所述增强剂、蛋白分子三者相互作用形成更理想的结合，构建三维交联互穿网络结构，从而提高制备胶粘剂的干湿强度。

本发明的人造板用胶粘剂，所述分散介质选择普通自来水或软化水。

本发明同时还提供了一种人造板用胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：

1)使脱脂蛋白粉和/或淀粉分散在分散介质中；

2)加入交联剂使其充分混合；

3)加入增强剂，搅拌均匀。

其中，优选各步骤中原料均在常温下加入，并在加入后搅拌均。

如步骤1)中，室温下将脱脂蛋白粉和/或淀粉加入分散介质后搅拌均匀。

步骤2)中，加入交联剂使其充分混合；如果交联剂为固态环氧树脂或固态异氰酸酯类物质，需要提前在溶剂(包括水)中溶解后加入，效果更优。

步骤3)中，使混合物在常温时加入增强剂并搅拌均匀。

本发明的有益效果：

1)本发明独创性地采用交联剂与耐水乳液或液体橡胶及其改性品增强，使交联剂、增强剂、大豆蛋白分子相互作用形成交联互穿网络结构，解决了普通蛋白或淀粉胶粘剂耐水性差、干状胶合强度低、耐水煮性能差的问题，能够满足人造板用胶粘剂的耐水要求，保证了蛋白及淀粉胶粘剂的实用性能，并且由本发明的胶粘剂制备的胶合板达到国标中II类及I类胶合板要求。

2)本发明对蛋白粉或淀粉为原料改性处理后作为人造板用胶粘剂，不含有游离甲醛，胶接的人造板不存在甲醛释放问题，彻底解决人造板带来的室内空气中的甲醛污染问题。

3)蛋白粉及淀粉作为一种可再生的资源，作为胶粘剂的主要原料，有助于解决常规人造板胶粘剂中使用合成化石原料的枯竭问题，符合环境保护与可持续发展原则。

4)本发明的蛋白胶粘剂有效的利用了农副产品加工剩余物，综合利用资源，节约生产成本，提高了产品的附加值。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。

若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。此外，实施例中所使用的所有各组分原料均为已知的市售产品。

本发明中涉及到的百分号“％”，若未特别说明，食指质量百分比；但溶液的百分比，除另有规定外，是指溶液100ml中含有溶质若干克；液体之间的百分比，是指20℃时容量的比例。

实施例1

本实施例提供了一种人造板用胶粘剂，所述胶粘剂按以下重量配比进行备料：

其中，脱脂豆蛋白粉的蛋白含量42％以上(购自汇福粮油有限公司)；交联剂为市售普通环氧树脂(购自天津化工研究所，商品型号为M70)，环氧值0.51mol/100g，黏度2500mPa.s；增强剂为丁苯橡胶乳液(购自广州市启华化工有限公司，)，固体含量50％，黏度400mPa.s。

本实施例同时提供了上述胶粘剂的制备方法，具体制备步骤如下：

1)在配有搅拌器的混合器中，加入全部的软化水、脱脂豆蛋白粉，搅拌均匀。

2)加入交联剂，搅拌均匀。

3)加入增强剂，搅拌均匀。

所得胶粘剂的性能质量指标见表1。

实施例2

本实施例提供了一种人造板用胶粘剂，所述胶粘剂按以下重量配比进行备料

其中，所述脱脂豆蛋白粉中，蛋白含量为43％(购自汇福粮油有限公司)；所述淀粉为小麦淀粉，蛋白含量为13％(购自北京古船食品有限公司)，所述交联剂为市售多异氰酸酯及其混合物NCO含量30-33.0％(购自万华化学集团股份有限公司，商品型号为PM200)；增强剂为苯丙乳液(购自广州市启华化工有限公司，商品型号为7899A)，固体含量45％，黏度3500mPa.s。

本实施例所述胶粘剂的制备方法同实施例1，所得胶粘剂的性能质量指标见表1。

实施例3

本实施例提供了一种人造板用胶粘剂，所述胶粘剂按以下重量配比进行备料：

其中，所述脱脂花生蛋白粉中，蛋白含量为47％；交联剂为市售普通环氧树脂(购自天津化工研究所，商品型号为M70)，环氧值0.51mol/100g，黏度7000mPa.s；增强剂为硅橡胶乳液(购自广州市启华化工有限公司，商品型号为7999)，其固体含量52％，黏度1200mPa.s。

本实施例所述胶粘剂的制备方法同实施例1，所得胶粘剂的性能质量指标见表1。

实施例4

与实施例1相比，区别点仅在于：按重量份计，所述胶黏剂包括如下组分：软化水80kg、脱脂棉粕粉(蛋白含量为38％)50份kg、交联剂10kg、增强剂20kg。

所述交联剂为乙二醇二缩水甘油醚，所述增强剂为苯丙乳液，其固体含量为45％，黏度为200mPa.s(购自广州市启华化工有限公司，商品型号为7899A)，所得胶粘剂的性能质量指标见表1。

实施例5

与实施例1相比，区别点仅在于：按重量份计，所述胶黏剂包括如下组分：软化水60kg、脱脂骨蛋白粉20kg(蛋白含量为60％，购自合美饲料公司)、交联剂3kg，增强剂9kg。

所述交联剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯，所述增强剂为丁腈橡胶乳液，其固体含量为55％，黏度为300mPa.s(购自广州市启华化工有限公司)，所得胶粘剂的性能质量指标见表1。

实施例6

与实施例1相比，区别点仅在于：本实施例中，所述脱脂豆蛋白粉以蛋白含量为45-50％的脱脂血蛋白粉(购自合美饲料公司)；交联剂为三乙二醇二缩水甘油醚；增强剂为苯乙烯-丙烯酸酯乳液(购自广州市启华化工有限公司，商品型号为7899A)，固体含量45％，黏度2000mPa.s。

实施例7

与实施例1相比，区别点仅在于：本实施例中，所述脱脂豆蛋白粉以蛋白含量为38-40％的脱脂羽毛蛋白粉(购自合美饲料公司)；交联剂为异氰尿酸三缩水甘油酯(购自易秀博古化学试剂有限公司)；增强剂为环氧改性丙烯酸乳液(购自易秀博古化学试剂有限公司)，固体含量48％，黏度400mPa.s。

实施例8

与实施例1相比，区别点仅在于：本实施例中，所述脱脂豆蛋白粉以蛋白含量为38-40％的脱脂棉粕粉(购自合美饲料公司)；交联剂为丙烯酸缩水甘油酯(购自易秀博古化学试剂有限公司)；增强剂为端羧基丁腈橡胶(购自易秀博古化学试剂有限公司)，固体含量99％，黏度7000mPa.s。

表1实施例1-8所制备胶粘剂性能指标

对照例1-16

分别与实施例1-8相比，对照组1-8依次为不加入交联剂的胶粘剂。

分别与实施例1-8相比，对照组9-16依次为不加入增强剂的胶粘剂。

对照例17

市售的50％固体含量的低游离甲醛含量三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂(具体配方为:三聚氰胺添加量为胶粘剂总重量的15％，摩尔比1.18，尿素分三批加入摩尔比分别为2.1、1.45、1.18，三聚氰胺随第二批尿素加入。购自徐州安联木业有限公司)

试验例

分别采用本发明实施例1-8和对照例1-17的胶粘剂制造三层400×400mm胶合板。

杨木单板：含水率干燥到6-14％；厚1.6mm；

单板胶粘剂采用本发明实施例1-5的产品和对照例1-10的产品。

按以下正常工艺制备胶合板：

施胶：芯板双面施胶，涂胶量为300-460g/m²。

陈化方式及时间：闭合陈化，10-30分钟。

预压压力及时间：预压30-40分钟，压力0.8MPa。

热压压力：1.0MPa，热压温度：110-120℃，热压时间：70-90s/mm。

按GB/T17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》

检测方法对生产的胶合板产品进行性能检测，检测结果见表2。

表2胶合板甲醛释放量与胶合强度

实验结果表明，本发明无甲醛生物质胶粘剂制造的胶合板的甲醛释放量都很低(为木材本体甲醛释放)，添加增强剂的生物质胶粘剂制备的胶合板的胶合强度按II胶合板检测在1.25MPa以上，按I胶合板检测在0.90MPa以上，能达到水煮10小时不开胶，干强度1.4以上，比对照组的提高了50％左右，增强效果显著。

本发明无甲醛蛋白胶粘剂使用方便，不必对现有人造板生产设备和工艺做改动，因此不需要增加设备投资。

目前，50％固体含量的低游离甲醛含量三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂的价格在2800-3600元/吨，本发明豆蛋白粘剂(35％固体含量)的价格在2600-3500元/吨，价格与三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂接近，性能有大幅提高。

本发明制备的胶粘剂可替代含甲醛的常规胶合板胶粘剂，制备胶合板时的总施胶量不变，因此使用成本与改性脲醛树脂胶粘剂相当。因此，本发明的蛋白胶粘剂具有良好的应用前景。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种人造板用胶粘剂，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：脱脂蛋白粉和/或淀粉20-50份、交联剂2-20份、增强剂0.5-30份、分散介质60-80份。

2.根据权利要求1所述的人造板用胶粘剂，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：脱脂蛋白粉和/或淀粉20-30份、交联剂5-6份、增强剂10-15份、分散介质60-70份。

3.根据权利要求1或2所述的人造板用胶粘剂，其特征在于，所述脱脂蛋白粉或淀粉中的蛋白含量在35％以上，优选40％～50％。

4.根据权利要求1或2所述的人造板用胶粘剂，其特征在于，所述增强剂选自耐水性乳液、液体橡胶及其改性品中的一种或几种。

5.根据权利要求1或2所述的人造板用胶粘剂，其特征在于，所述增强剂选自聚醋酸乙烯脂、乙烯-醋酸乙烯酯、丙烯酸酯、丁苯橡胶、丁腈橡胶、端羧基丁苯橡胶、端羧基丁腈橡胶、硅橡胶的耐水性乳液、液体橡胶或其改性品中的一种或几种。

6.根据权利要求4所述的人造板用胶粘剂，其特征在于，所述增强剂选自以丙烯酸酯、乙烯-醋酸乙烯酯、聚醋酸乙烯酯、丁苯橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶为主体的改性产品中的一种或几种，优选所述改性品选自丙烯酸酯、丁苯橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶改性品中的一种或几种。

7.根据权利要求1-6任一项所述的人造板用胶粘剂，其特征在于，所述交联剂选自环氧树脂、多异氰酸酯及其混合物、缩水甘油醚或缩水甘油脂中的一种或几种；优选所述环氧树脂环氧值在0.3-0.7mol/100g，黏度在1500-7500mPa.s；所述多异氰酸酯及其混合物中，NCO含量在25-42.0％，黏度在100-300mPa.s；所述缩水甘油醚环氧值在0.5-0.8mol/100g，黏度在10-100mPa.s。

8.根据权利要求1-6任一项所述的人造板用胶粘剂，其特征在于，所述分散介质选自普通自来水或软化水。

9.权利要求1-8任一项所述人造板用胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)使脱脂蛋白粉和/或淀粉分散在分散介质中；

2)加入交联剂使其充分混合；

3)加入增强剂，搅拌均匀。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，各步骤中原料均在常温下加入，并在加入后搅拌均匀。