CN106147651A - 一种新型木材胶黏剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型木材胶黏剂，以重量份为单位，包括以下原料：山药淀粉104‑162份、戊二酸二甲酯13‑18份、N，N‑二甲基乙酰胺11‑15份、氢氧化钠2‑5份、环氧氯丁烷3‑7份、尿素2‑5份、偶联剂0.3‑0.7份、引发剂0.1‑0.4份、催化剂0.1‑0.3份、稳定剂0.1‑0.4份、消泡剂0.5‑1份、增塑剂0.6‑1.2份、增韧剂0.5‑0.9份、增粘剂0.4‑0.8份。本发明的胶黏剂胶合强度高、耐水性强，完全符合GB/T14732‑2006 中相关标准，所生产的胶合板强度远远超过国家Ⅱ类人造板标准。可广泛应用于人造板、胶合板、纤维素板的生产，代替“三醛”胶的使用。

Description

一种新型木材胶黏剂
技术领域
本发明属于胶黏剂制备技术领域，具体涉及一种新型木材胶黏剂。
背景技术
进入21 世纪以来，国内人造板工业得到超常规的快速发展，年均增长22%，2009年人造板产量超过8000多万立方米，年消耗胶粘剂约500万，成为世界人造板生产第一大国。目前，国内外人造板制造行业使用的粘合剂主要还是脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂等。此类型的胶粘剂中游离甲醛含量较高，使用过程中缓慢释放出有毒甲醛气体，对人体造成伤害。为了减少甲醛气体的排放，国内的研究思路一方面是对原有合成脲醛树脂的技术路线加以改进，试图降低游离甲醛的含量。如添加尿素、三聚氰胺等甲醛扑捉剂；另一方面试图利用价廉的生物质聚羟基化合物为原料制备木材胶黏剂来取代甲醛系胶黏剂。在所报导的上述思路中，淀粉基胶粘剂的成本较低，是最有应用前景的一种天然聚羟基化合物材料。结合国内淀粉胶粘剂已经大量应用于瓦楞纸板包装箱的国情，淀粉胶粘剂经过新型结构淀粉的分子设计与控制氧化断链、交联后接枝共聚，解决粘结强度和耐水性，用于人造板行业从经济上考虑是可行的。近两年来，已经有了部分人造板用淀粉胶粘剂的探索研究或发明专利。但从研究结果来看淀粉基胶粘剂用于人造板，仍然存在耐水性、粘接强度、固含量和贮存稳定性等的难题。人造板用淀粉胶粘剂应用的技术开发方面也还有很多困难需要克服。
发明内容
本发明提供一种新型木材胶黏剂，以解决现有淀粉基胶粘剂用于人造板，仍然存在耐水性、粘接强度、固含量和贮存稳定性差等问题。本发明的胶黏剂胶合强度高、耐水性强，完全符合GB/T14732-2006 中相关标准，所生产的胶合板强度远远超过国家Ⅱ类人造板标准。可广泛应用于人造板、胶合板、纤维素板的生产，代替“三醛”胶的使用。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种新型木材胶黏剂，以重量份为单位，包括以下原料：山药淀粉104-162份、戊二酸二甲酯13-18份、N，N-二甲基乙酰胺11-15份、氢氧化钠2-5份、环氧氯丁烷3-7份、尿素2-5份、偶联剂0.3-0.7份、引发剂0.1-0.4份、催化剂0.1-0.3份、稳定剂0.1-0.4份、消泡剂0.5-1份、增塑剂0.6-1.2份、增韧剂0.5-0.9份、增粘剂0.4-0.8份；
所述增韧剂为聚丙二烯橡胶；
所述增粘剂为丙基三甲氧基硅烷；
所述新型木材胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：配制浓度为16-21Be’，pH 值为3.2-3.7的山药淀粉浆Ⅰ；
S2：向步骤S1的山药淀粉浆Ⅰ中加入浓度为1%-1.9%的戊二酸二甲酯、N，N-二甲基乙酰胺、偶联剂、催化剂，然后在温度为45-55℃，搅拌转速为60-80r/min下进行交联接枝反应3-4h，制得浆料Ⅱ；
S3：向步骤S2的浆料Ⅱ中加入氢氧化钠，调节pH 值为9.2-9.6，接着加入环氧氯丁烷、尿素、引发剂、增塑剂、增韧剂、增粘剂，然后在温度为56-58℃，搅拌转速为50-100r/min下进行交联反应1.5-2h，制得浆料Ⅲ；
S4：将步骤S3的浆料Ⅲ中加入稳定剂，调节pH值为7.8-8.2，升温至75-79℃，糊化55-60min，糊化结束后降至30-35℃，加入消泡剂，在转速为50-100r/min下搅拌10-15min，制得新型木材胶黏剂。
进一步地，所述偶联剂为2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷。
进一步地，所述引发剂为偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯。
进一步地，所述催化剂为铂催化剂。
进一步地，所述稳定剂为有机锡稳定剂。
进一步地，所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚。
进一步地，所述增塑剂为柠檬酸酯。
本发明具有以下有益效果：
（1）本发明所使用的主要原料为山药淀粉，属于生物质材料，价格优势明显，来源广泛，绿色环保，属于可再生农业资源的合理开发利用，能提高农产品的附加值。
（2）在本发明的胶黏剂胶合成的工艺路线中，未加入任何含甲醛的物质，所合成的胶黏剂产品游离甲醛释放量达到E0级标准（≤0.5mg/L），减少甲醛的排放，对人体无伤害，属于绿色新型木材胶黏剂。
（3）本发明的胶黏剂具有固含量高（46.8%-49.7%，高于尿醛树脂固含标准）、耐水性能好（75-78h）、胶合强度高（7.84-8.32Mpa）、固化时间快（42-44s）、储存期长（≥207-210天）、反应条件温和、能耗少、工艺简单、成本低、设备简单等特点。
（4）本发明的胶黏剂胶合强度高和耐水性强，完全符合GB/T14732-2006 中相关标准，所生产的胶合板强度远远超过国家Ⅱ类人造板标准。可广泛应用于人造板、胶合板、纤维素板的工业流水线生产，代替“三醛”胶的使用，减少对化石资源的依赖。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
在实施例中，所述新型木材胶黏剂，以重量份为单位，包括以下原料：山药淀粉104-162份、戊二酸二甲酯13-18份、N，N-二甲基乙酰胺11-15份、氢氧化钠2-5份、环氧氯丁烷3-7份、尿素2-5份、偶联剂0.3-0.7份、引发剂0.1-0.4份、催化剂0.1-0.3份、稳定剂0.1-0.4份、消泡剂0.5-1份、增塑剂0.6-1.2份、增韧剂0.5-0.9份、增粘剂0.4-0.8份；
所述偶联剂为2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷；
所述引发剂为偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯；
所述催化剂为铂催化剂；
所述稳定剂为有机锡稳定剂；
所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚；
所述增塑剂为柠檬酸酯；
所述增韧剂为聚丙二烯橡胶；
所述增粘剂为丙基三甲氧基硅烷；
所述新型木材胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：配制浓度为16-21Be’，pH 值为3.2-3.7的山药淀粉浆Ⅰ；
S2：向步骤S1的山药淀粉浆Ⅰ中加入浓度为1%-1.9%的戊二酸二甲酯、N，N-二甲基乙酰胺、偶联剂、催化剂，然后在温度为45-55℃，搅拌转速为60-80r/min下进行交联接枝反应3-4h，制得浆料Ⅱ；
S3：向步骤S2的浆料Ⅱ中加入氢氧化钠，调节pH 值为9.2-9.6，接着加入环氧氯丁烷、尿素、引发剂、增塑剂、增韧剂、增粘剂，然后在温度为56-58℃，搅拌转速为50-100r/min下进行交联反应1.5-2h，制得浆料Ⅲ；
S4：将步骤S3的浆料Ⅲ中加入稳定剂，调节pH值为7.8-8.2，升温至75-79℃，糊化55-60min，糊化结束后降至30-35℃，加入消泡剂，在转速为50-100r/min下搅拌10-15min，制得新型木材胶黏剂。
下面通过更具体的实施例对本发明进行说明。
实施例1
一种新型木材胶黏剂，以重量份为单位，包括以下原料：山药淀粉132份、戊二酸二甲酯15份、N，N-二甲基乙酰胺13份、氢氧化钠4份、环氧氯丁烷5份、尿素4份、偶联剂0.5份、引发剂0.3份、催化剂0.2份、稳定剂0.3份、消泡剂0.8份、增塑剂0.9份、增韧剂0.8份、增粘剂0.6份；
所述偶联剂为2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷；
所述引发剂为偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯；
所述催化剂为铂催化剂；
所述稳定剂为有机锡稳定剂；
所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚；
所述增塑剂为柠檬酸酯；
所述增韧剂为聚丙二烯橡胶；
所述增粘剂为丙基三甲氧基硅烷；
所述新型木材胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：配制浓度为18Be’，pH 值为3.4的山药淀粉浆Ⅰ；
S2：向步骤S1的山药淀粉浆Ⅰ中加入浓度为1.5%的戊二酸二甲酯、N，N-二甲基乙酰胺、偶联剂、催化剂，然后在温度为50℃，搅拌转速为70r/min下进行交联接枝反应3.5h，制得浆料Ⅱ；
S3：向步骤S2的浆料Ⅱ中加入氢氧化钠，调节pH 值为9.4，接着加入环氧氯丁烷、尿素、引发剂、增塑剂、增韧剂、增粘剂，然后在温度为57℃，搅拌转速为80r/min下进行交联反应1.8h，制得浆料Ⅲ；
S4：将步骤S3的浆料Ⅲ中加入稳定剂，调节pH值为8，升温至78℃，糊化58min，糊化结束后降至32℃，加入消泡剂，在转速为80r/min下搅拌12min，制得新型木材胶黏剂。
实施例2
一种新型木材胶黏剂，以重量份为单位，包括以下原料：山药淀粉104份、戊二酸二甲酯13份、N，N-二甲基乙酰胺11份、氢氧化钠2份、环氧氯丁烷3份、尿素2份、偶联剂0.3份、引发剂0.1份、催化剂0.1份、稳定剂0.1份、消泡剂0.5份、增塑剂0.6份、增韧剂0.5份、增粘剂0.4份；
所述偶联剂为2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷；
所述引发剂为偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯；
所述催化剂为铂催化剂；
所述稳定剂为有机锡稳定剂；
所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚；
所述增塑剂为柠檬酸酯；
所述增韧剂为聚丙二烯橡胶；
所述增粘剂为丙基三甲氧基硅烷；
所述新型木材胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：配制浓度为16Be’，pH 值为3.2的山药淀粉浆Ⅰ；
S2：向步骤S1的山药淀粉浆Ⅰ中加入浓度为1%的戊二酸二甲酯、N，N-二甲基乙酰胺、偶联剂、催化剂，然后在温度为45℃，搅拌转速为60r/min下进行交联接枝反应4h，制得浆料Ⅱ；
S3：向步骤S2的浆料Ⅱ中加入氢氧化钠，调节pH 值为9.2，接着加入环氧氯丁烷、尿素、引发剂、增塑剂、增韧剂、增粘剂，然后在温度为56℃，搅拌转速为50r/min下进行交联反应2h，制得浆料Ⅲ；
S4：将步骤S3的浆料Ⅲ中加入稳定剂，调节pH值为7.8，升温至75℃，糊化60min，糊化结束后降至30℃，加入消泡剂，在转速为50r/min下搅拌15min，制得新型木材胶黏剂。
实施例3
一种新型木材胶黏剂，以重量份为单位，包括以下原料：山药淀粉162份、戊二酸二甲酯18份、N，N-二甲基乙酰胺15份、氢氧化钠5份、环氧氯丁烷7份、尿素5份、偶联剂0.7份、引发剂0.4份、催化剂0.3份、稳定剂0.4份、消泡剂1份、增塑剂1.2份、增韧剂0.9份、增粘剂0.8份；
所述偶联剂为2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷；
所述引发剂为偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯；
所述催化剂为铂催化剂；
所述稳定剂为有机锡稳定剂；
所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚；
所述增塑剂为柠檬酸酯；
所述增韧剂为聚丙二烯橡胶；
所述增粘剂为丙基三甲氧基硅烷；
所述新型木材胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：配制浓度为21Be’，pH 值为3.7的山药淀粉浆Ⅰ；
S2：向步骤S1的山药淀粉浆Ⅰ中加入浓度为1.9%的戊二酸二甲酯、N，N-二甲基乙酰胺、偶联剂、催化剂，然后在温度为55℃，搅拌转速为80r/min下进行交联接枝反应3h，制得浆料Ⅱ；
S3：向步骤S2的浆料Ⅱ中加入氢氧化钠，调节pH 值为9.6，接着加入环氧氯丁烷、尿素、引发剂、增塑剂、增韧剂、增粘剂，然后在温度为58℃，搅拌转速为100r/min下进行交联反应1.5h，制得浆料Ⅲ；
S4：将步骤S3的浆料Ⅲ中加入稳定剂，调节pH值为8.2，升温至79℃，糊化55min，糊化结束后降至35℃，加入消泡剂，在转速为100r/min下搅拌10min，制得新型木材胶黏剂。
实施例4
一种新型木材胶黏剂，以重量份为单位，包括以下原料：山药淀粉120份、戊二酸二甲酯14份、N，N-二甲基乙酰胺12份、氢氧化钠3份、环氧氯丁烷4份、尿素3份、偶联剂0.4份、引发剂0.2份、催化剂0.2份、稳定剂0.2份、消泡剂0.6份、增塑剂0.8份、增韧剂0.6份、增粘剂0.5份；
所述偶联剂为2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷；
所述引发剂为偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯；
所述催化剂为铂催化剂；
所述稳定剂为有机锡稳定剂；
所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚；
所述增塑剂为柠檬酸酯；
所述增韧剂为聚丙二烯橡胶；
所述增粘剂为丙基三甲氧基硅烷；
所述新型木材胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：配制浓度为17Be’，pH 值为3.3的山药淀粉浆Ⅰ；
S2：向步骤S1的山药淀粉浆Ⅰ中加入浓度为1.2%的戊二酸二甲酯、N，N-二甲基乙酰胺、偶联剂、催化剂，然后在温度为48℃，搅拌转速为65r/min下进行交联接枝反应3.8h，制得浆料Ⅱ；
S3：向步骤S2的浆料Ⅱ中加入氢氧化钠，调节pH 值为9.3，接着加入环氧氯丁烷、尿素、引发剂、增塑剂、增韧剂、增粘剂，然后在温度为57℃，搅拌转速为60r/min下进行交联反应1.9h，制得浆料Ⅲ；
S4：将步骤S3的浆料Ⅲ中加入稳定剂，调节pH值为7.9，升温至76℃，糊化57min，糊化结束后降至32℃，加入消泡剂，在转速为60/min下搅拌14min，制得新型木材胶黏剂。
实施例5
一种新型木材胶黏剂，以重量份为单位，包括以下原料：山药淀粉150份、戊二酸二甲酯17份、N，N-二甲基乙酰胺15份、氢氧化钠4份、环氧氯丁烷6份、尿素4份、偶联剂0.6份、引发剂0.3份、催化剂0.3份、稳定剂0.3份、消泡剂0.9份、增塑剂1份、增韧剂0.8份、增粘剂0.7份；
所述偶联剂为2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷；
所述引发剂为偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯；
所述催化剂为铂催化剂；
所述稳定剂为有机锡稳定剂；
所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚；
所述增塑剂为柠檬酸酯；
所述增韧剂为聚丙二烯橡胶；
所述增粘剂为丙基三甲氧基硅烷；
所述新型木材胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：配制浓度为20Be’，pH 值为3.6的山药淀粉浆Ⅰ；
S2：向步骤S1的山药淀粉浆Ⅰ中加入浓度为1.6%的戊二酸二甲酯、N，N-二甲基乙酰胺、偶联剂、催化剂，然后在温度为52℃，搅拌转速为75r/min下进行交联接枝反应3.2h，制得浆料Ⅱ；
S3：向步骤S2的浆料Ⅱ中加入氢氧化钠，调节pH 值为9.5，接着加入环氧氯丁烷、尿素、引发剂、增塑剂、增韧剂、增粘剂，然后在温度为57℃，搅拌转速为90r/min下进行交联反应1.6h，制得浆料Ⅲ；
S4：将步骤S3的浆料Ⅲ中加入稳定剂，调节pH值为8.1，升温至78℃，糊化56min，糊化结束后降至34℃，加入消泡剂，在转速为90r/min下搅拌12min，制得新型木材胶黏剂。
本发明胶黏剂用于杨木胶合板胶合，其干胶合强度优异。按照GB/T 14732-2006所规定方法进行测试，将试件放入63±3℃的热水中浸渍3h，然后将试件平放在63±3℃的空气对流干燥箱中干燥1h，取出后在室温下降温10min，再进行胶合强度测试。产品胶合强度、耐水性均内满足国家Ⅱ类胶合板相关标准。
下表是实施例1-5的新型木材胶黏剂的性能测试结果与尿醛树脂木材胶黏剂国家标（准简称标值）的比较。
以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (7)

1.一种新型木材胶黏剂，其特征在于，以重量份为单位，包括以下原料：山药淀粉104-162份、戊二酸二甲酯13-18份、N，N-二甲基乙酰胺11-15份、氢氧化钠2-5份、环氧氯丁烷3-7份、尿素2-5份、偶联剂0.3-0.7份、引发剂0.1-0.4份、催化剂0.1-0.3份、稳定剂0.1-0.4份、消泡剂0.5-1份、增塑剂0.6-1.2份、增韧剂0.5-0.9份、增粘剂0.4-0.8份；
所述增韧剂为聚丙二烯橡胶；
所述增粘剂为丙基三甲氧基硅烷；
所述新型木材胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：配制浓度为16-21Be’，pH 值为3.2-3.7的山药淀粉浆Ⅰ；
S2：向步骤S1的山药淀粉浆Ⅰ中加入浓度为1%-1.9%的戊二酸二甲酯、N，N-二甲基乙酰胺、偶联剂、催化剂，然后在温度为45-55℃，搅拌转速为60-80r/min下进行交联接枝反应3-4h，制得浆料Ⅱ；
S3：向步骤S2的浆料Ⅱ中加入氢氧化钠，调节pH 值为9.2-9.6，接着加入环氧氯丁烷、尿素、引发剂、增塑剂、增韧剂、增粘剂，然后在温度为56-58℃，搅拌转速为50-100r/min下进行交联反应1.5-2h，制得浆料Ⅲ；
S4：将步骤S3的浆料Ⅲ中加入稳定剂，调节pH值为7.8-8.2，升温至75-79℃，糊化55-60min，糊化结束后降至30-35℃，加入消泡剂，在转速为50-100r/min下搅拌10-15min，制得新型木材胶黏剂。
2.根据权利要求1所述的新型木材胶黏剂，其特征在于，所述偶联剂为2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷。
3.根据权利要求1所述的新型木材胶黏剂，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯。
4.根据权利要求1所述的新型木材胶黏剂，其特征在于，所述催化剂为铂催化剂。
5.根据权利要求4所述的新型木材胶黏剂，其特征在于，所述稳定剂为有机锡稳定剂。
6.根据权利要求1所述的新型木材胶黏剂，其特征在于，所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚。
7.根据权利要求1所述的新型木材胶黏剂，其特征在于，所述增塑剂为柠檬酸酯。
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