CN106336839B - 一种重组材用胶粘剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种重组材用胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：改性微纳米纤维素的制备、水性高分子的制备、生物质复合乳液的制备、主剂的制备、应激型交联剂的制备、胶粘剂的配制。所述改性微纳米纤维素由脱除木质素和半纤维素的木材或秸秆纤维经酸处理、低温超声预处理、高压均质处理以及表面改性后制得；所述生物质复合乳液由大豆粉经植物蛋白改性、活性单体接枝后制得。本发明的制备方法不添加甲醛，具有高度的环保性；发挥了生物质复合乳液与改性微纳米纤维素的协同增韧作用，从而使制得的重组材用胶粘剂具有很好的增韧作用。该方法制备的胶粘剂非常适用于重组材的胶合，有效解决了现有重组材环保性不够高、韧性差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种胶粘剂的制备方法，特别涉及一种重组材用胶粘剂的制备方法。
背景技术
重组材（行业俗称“科技木”）是以普通木材为原料，施加胶粘剂并经一定的加工工序后制得的人造薄木。在重组材制造过程中，没有破坏木材的微观结构和固有属性，完全保留了天然木材隔热、绝缘、调温、调湿等所有的天然属性，克服了人工速生材众多天然缺陷，可实现木材的高值利用。近三十年，研发人员主要围绕重组材的制造装备和产品的功能化进行了大量的研究和产业化开发。重组材从最初单一的装饰薄木拓展到重组材锯材、复合地板、防火板、户外木结构制品，直至各种工艺品、生活用品和文体用品。但是，重组材产品尚存在环保性能不够高和韧性差等问题，远远落后市场对高品质重组材产品的需求，严重限制了重组材行业的健康发展。其中，重组材制造所使用的胶粘剂，对重组材的环保性和韧性有直接的影响。专利CN104152088B公开了一种纳米氧化铝改性酚醛树脂胶粘剂及其制备方法和用途，该制备方法制得的胶粘剂用于木材加工虽然具有固化速度快、粘接强度高、甲醛释放量低等优点，但是该胶粘剂仍无法规避甲醛的使用，环保性仍不够高，也未能解决重组材韧性差的问题。专利CN103878833A公开了一种重组竹装饰单板的制造方法，其使用的胶粘剂是脲醛树脂、改性淀粉乳液与聚醋酸乙烯酯乳液的混合液，虽然有降低成本的作用，但仍无法解决重组材环保性不够高、韧性差的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种环保性高并具有增韧作用的重组材用胶粘剂的制备方法。
本发明的技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种重组材用胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
a．改性微纳米纤维素的制备：将脱除木质素和半纤维素的木材或秸秆纤维经酸处理形成纤维素浆料，将所述纤维素浆料加水调节浓度至1.5-2%，再将所述纤维素浆料经低温超声预处理、高压均质处理后进行表面改性制得所述改性微纳米纤维素；
b．水性高分子的制备：将10-20重量份聚乙烯醇、0.5-3重量份复合改性剂加入100份水中，升温至80-95℃，搅拌反应40-80min，制得所述水性高分子；
c．生物质复合乳液的制备：将15-40重量份大豆粉进行植物蛋白改性处理，再加入0.3-0.6重量份碳酸氢钠和1.5-5重量份乳化剂，再进行活性单体接枝处理制得所述生物质复合乳液；
d．主剂的制备：将5-10重量份步骤b制得的所述水性高分子与100重量份步骤c制得的所述生物质复合乳液于80-95℃下混合均匀并搅拌冷却至室温制得主剂；
e．应激型交联剂的制备：将多异氰酸酯和应激改性剂按质量比1:0.5-1.5在通氮气保护下，搅拌升温至50-80℃，反应60-180min，制得预聚体，然后加入交联剂，搅拌降温制得所述应激型交联剂；
f．胶粘剂的配制：将3-20份步骤a制得的所述改性微纳米纤维素和1.5-5重量份填料加入步骤d制得的所述主剂并混合均匀，再加入10-20重量份步骤e制得的所述应激型交联剂并混合均匀，最终制得一种重组材用胶粘剂。
所述一种重组材用胶粘剂的制备方法，解决了天然大豆耐水性差、微纳米纤维素与胶粘剂主剂无法复配相溶等问题，制备过程中不添加甲醛，使制得的重组材用胶粘剂没有甲醛释放，同时总挥发性有机物少，具有高度的环保性；发挥了生物质复合乳液与改性微纳米纤维素的协同增韧作用，从而使制得的重组材用胶粘剂具有很好的增韧作用。该方法制备的胶粘剂非常适用于重组材的胶合，可有效解决现有重组材环保性不够高、韧性差的问题。
作为优选，步骤a中所述酸处理为用质量分数为30-60%的硫酸或盐酸溶液在40-80℃下搅拌处理1-3h；所述低温超声预处理为在5-10℃、超声功率300-1000W、超声频率18-22kHz下处理15-60min；所述高压均质处理为在50-150MPa压力下高压均质循环2-10次。
作为优选，步骤a中所述表面改性为将高压均质处理后的所述纤维素浆料加水调节浓度至1-2%，再加入所述纤维素浆料质量的1-3%的硅烷偶联剂并在30-50℃、氮气以气流速率5-30ml/min排氧3-10min后，于超声功率600-900W、超声频率18-22kHz下进行原位超声反应5-30min；所述硅烷偶联剂为氨基官能团硅烷、环氧基官能团硅烷、甲基丙烯酰氧基官能团硅烷中至少一种。
作为优选，步骤a制得的所述改性微纳米纤维素的纤维直径为10-50nm。
步骤a中，以脱除木质素和半纤维素的木材或秸秆纤维为原料，不仅成本较低，而且实现了木材或秸秆的废物利用；微纳米纤维素虽具有纳米增韧作用，但其无法与胶粘剂主剂有效复配相溶，步骤a通过对微纳米纤维素的改性，解决微纳米纤维素与胶粘剂主剂无法有效复配相溶的问题，制得的所述改性微纳米纤维素可以有效与步骤d制得的胶粘剂主剂复配相溶，从而使纳米增韧作用在制备的胶粘剂中得以显现；所述低温超声预处理有利于减小纤维尺寸，缓解均质时大纤维的堵塞，减少均质次数，提高均质的效果和效率。
作为优选，步骤b所述的复合改性剂为硫酸氢钠、玉米淀粉和邻苯二甲酸二丁酯按照质量比1：10-20：5-10复配。
作为优选，步骤c中所述的植物蛋白改性处理为加入100重量份含1-3重量份硅酸盐和0.5-5重量份改性剂的水溶液中，升温至40-60℃，搅拌反应30-60min；所述的活性单体接枝处理为升温至65-75℃后滴加10-30重量份接枝单体，同时依次滴加1.5-4重量份过氧化物、10-30重量份3-7wt%亚硫酸钠溶液，升温至80-95℃，搅拌反应120-240min。
步骤c中，通过对大豆粉的植物蛋白改性处理和活性单体接枝处理，解决了天然大豆蛋白分子耐水性差的问题；而且通过该方法制备的生物质复合乳液与所述改性微纳米纤维素具有协同作用，有效加强所述改性微纳米纤维素的增韧效果。
作为优选，步骤c中所述的硅酸盐为硅酸钠或硅酸钾；所述改性剂为尿素与顺丁烯二酸酐按质量比1：8-12复配；所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚和十六烷基三甲基氯化铵按质量比1：0.8-1.2：0.8-1.2复配；所述过氧化物为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中至少一种；所述接枝单体为醋酸乙烯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯中的一种。
作为优选，步骤e所述的多异氰酸酯为多亚甲基多苯基异氰酸酯、六次甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中至少一种；所述应激改性剂为聚乙二醇、聚四氢呋喃二醇、聚醚胺中至少一种；所述交联剂为具有有机官能团的硅烷，通式为Y-R-SiX3，X为水解基团，Y为有机官能团。
步骤e中，所述应激型交联剂在所述重组材用胶粘剂用于重组材制造时发挥交联反应的作用，是重组材胶合成型的重要因素，基于多异氰酸酯的端基封闭机理和固化机理以及重组材的制造工艺，该方法制备的应激型交联剂使所述重组材用胶粘剂的适用期≥3h，并在重组材加热压合时受温度和压力刺激端基解封产生交联反应，从而保证重组材胶合成型的效果。
作为优选，所述水解基团为氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧乙氧基、乙酰氧基中至少一种；所述有机官能团为乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基中至少一种。
所述水解基团水解时生成硅醇Si (HO)3，可以和无机物的基团相结合发生化学交联；所述有机官能团，向有机树脂表面取向，可以和有机基团(如-OH)相结合，生成疏水性化学键。
作为优选，步骤f所述的填料为面粉、淀粉、单宁、硅藻土、高岭土、膨润土、滑石粉、蒙脱土中的一种或多种的混合物
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明的一种重组材用胶粘剂的制备方法，制备过程中不添加甲醛，使制得的重组材用胶粘剂没有甲醛释放，同时总挥发性有机物少，具有高度的环保性；本发明的制备方法发挥了生物质复合乳液与改性微纳米纤维素的协同增韧作用，从而使制得的重组材用胶粘剂具有很好的增韧作用。
2、本发明的一种重组材用胶粘剂的制备方法，解决了天然大豆耐水性差、微纳米纤维素与胶粘剂主剂无法复配相溶等问题，从而使所述重组材用胶粘剂得以制备成功，使增韧作用在胶粘剂中得以实现。
附图说明
图1是本发明一种重组材用胶粘剂的制备方法的制备步骤图。
具体实施方式
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例1
a．改性微纳米纤维素的制备：将脱除木质素和半纤维素的木材或秸秆纤维用质量分数为45%的酸溶液在60℃下搅拌反应2h，形成纤维素浆料，再将所述纤维素浆料加水调节浓度至1.8%，再将所述纤维素浆料在8℃、超声功率650W、超声频率20kHz下低温超声预处理40min，再将所述纤维素浆料在100MPa压力下高压均质循环6次，再将所述纤维素浆料加水调节浓度至1.5%，再加入所述纤维素浆料质量的2%的硅烷偶联剂并在40℃、氮气以气流速率18ml/min排氧7min后，于超声功率750W、超声频率20kHz下进行原位超声反应18min，制得所述改性微纳米纤维素；所述硅烷偶联剂为氨基官能团硅烷；所述改性微纳米纤维素的纤维直径为10-50nm；
b．水性高分子的制备：将15g聚乙烯醇、1.8g复合改性剂加入100g水中，升温至88℃，搅拌反应60min，制得所述水性高分子；所述复合改性剂为硫酸氢钠、玉米淀粉和邻苯二甲酸二丁酯按照质量比1：15：8复配；
c．生物质复合乳液的制备：将28g大豆粉加入100g含2g硅酸盐和3g改性剂的水溶液中，升温至50℃，搅拌反应45min，再加入0.5g碳酸氢钠和3.5g乳化剂，升温至70℃后滴加20g接枝单体，同时依次滴加3g过氧化物、20g5wt%亚硫酸钠溶液，升温至88℃，搅拌反应180min，制得所述生物质复合乳液；所述过氧化物为过硫酸钾；所述硅酸盐为硅酸钾；所述改性剂为尿素与顺丁烯二酸酐按质量比1：10复配；所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚和十六烷基三甲基氯化铵按质量比1：1：1复配；所述接枝单体为醋酸乙烯；
d．主剂的制备：将7.5g步骤b制得的所述水性高分子与100g步骤c制得的所述生物质复合乳液于88℃下混合均匀并搅拌冷却至室温制得主剂；
e．应激型交联剂的制备：将多异氰酸酯和应激改性剂按质量比1:1在通氮气保护下，搅拌升温至65℃，反应120min，制得预聚体，然后加入交联剂，搅拌降温制得所述应激型交联剂；所述多异氰酸酯为多亚甲基多苯基异氰酸酯、六次甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物；所述应激改性剂为聚乙二醇、聚四氢呋喃二醇、聚醚胺的混合物；所述交联剂为具有有机官能团的硅烷，通式为Y-R-SiX3，X为水解基团，Y为有机官能团；
f．胶粘剂的配制：将12g步骤a制得的所述改性微纳米纤维素和3.5g填料加入步骤d制得的所述主剂并混合均匀，再加入15g步骤e制得的所述应激型交联剂并混合均匀，最终制得胶粘剂，命名为L1；所述填料为面粉、膨润土的混合物。
实施例2
a．改性微纳米纤维素的制备：将脱除木质素和半纤维素的木材或秸秆纤维用质量分数为30%的酸溶液在40℃下搅拌反应3h，形成纤维素浆料，再将所述纤维素浆料加水调节浓度至1.5%，再将所述纤维素浆料在10℃、超声功率1000W、超声频率22kHz下低温超声预处理60min，再将所述纤维素浆料在120MPa压力下高压均质循环7次，再将所述纤维素浆料加水调节浓度至1%，再加入所述纤维素浆料质量的2%的硅烷偶联剂并在40℃、氮气以气流速率30ml/min排氧3min后，于超声功率900W、超声频率18kHz下进行原位超声反应20min，制得所述改性微纳米纤维素；所述硅烷偶联剂为环氧基官能团硅烷；所述改性微纳米纤维素的纤维直径为10-50nm；
b．水性高分子的制备：将20g聚乙烯醇、3g复合改性剂加入100g水中，升温至95℃，搅拌反应70min，制得所述水性高分子；所述复合改性剂为硫酸氢钠、玉米淀粉和邻苯二甲酸二丁酯按照质量比1：10：10复配；
c．生物质复合乳液的制备：将35g大豆粉加入100g含2g硅酸盐和4g改性剂的水溶液中，升温至55℃，搅拌反应40min，再加入0.5g碳酸氢钠和4g乳化剂，升温至70℃后滴加25g接枝单体，同时依次滴加3g过氧化物、25g5wt%亚硫酸钠溶液，升温至95℃，搅拌反应200min，制得所述生物质复合乳液；所述过氧化物为过硫酸钾；所述硅酸盐为硅酸钠；所述改性剂为尿素与顺丁烯二酸酐按质量比1：12复配；所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚和十六烷基三甲基氯化铵按质量比1：1：1复配；所述接枝单体为甲基丙烯酸甲酯；
d．主剂的制备：将8.5g步骤b制得的所述水性高分子与100g步骤c制得的所述生物质复合乳液于95℃下混合均匀并搅拌冷却至室温制得主剂；
e．应激型交联剂的制备：将多异氰酸酯和应激改性剂按质量比1:1在通氮气保护下，搅拌升温至70℃，反应100min，制得预聚体，然后加入交联剂，搅拌降温制得所述应激型交联剂；所述多异氰酸酯为六次甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物；所述应激改性剂为聚四氢呋喃二醇、聚醚胺的混合物；所述交联剂为具有有机官能团的硅烷，通式为Y-R-SiX3，X为水解基团，Y为有机官能团；
f．胶粘剂的配制：将16g步骤a制得的所述改性微纳米纤维素和4g填料加入步骤d制得的所述主剂并混合均匀，再加入18g步骤e制得的所述应激型交联剂并混合均匀，最终制得胶粘剂，命名为L2；所述填料为淀粉、硅藻土、滑石粉的混合物。
实施例3
a．改性微纳米纤维素的制备：将脱除木质素和半纤维素的木材或秸秆纤维用质量分数为60%的酸溶液在80℃下搅拌反应1h，形成纤维素浆料，再将所述纤维素浆料加水调节浓度至1.8%，再将所述纤维素浆料在5℃、超声功率1000W、超声频率22kHz下低温超声预处理30min，再将所述纤维素浆料在150MPa压力下高压均质循环2次，再将所述纤维素浆料加水调节浓度至2%，再加入所述纤维素浆料质量的3%的硅烷偶联剂并在30℃、氮气以气流速率5ml/min排氧10min后，于超声功率600W、超声频率22kHz下进行原位超声反应30min，制得所述改性微纳米纤维素；所述硅烷偶联剂为甲基丙烯酰氧基官能团硅烷；所述改性微纳米纤维素的纤维直径为10-50nm；
b．水性高分子的制备：将10g聚乙烯醇、0.5g复合改性剂加入100g水中，升温至80℃，搅拌反应80min，制得所述水性高分子；所述复合改性剂为硫酸氢钠、玉米淀粉和邻苯二甲酸二丁酯按照质量比1：20：5复配；
c．生物质复合乳液的制备：将15g大豆粉加入100g含1g硅酸盐和0.5g改性剂的水溶液中，升温至60℃，搅拌反应30min，再加入0.3g碳酸氢钠和1.5g乳化剂，升温至75℃后滴加10g接枝单体，同时依次滴加1.5g过氧化物、10g7wt%亚硫酸钠溶液，升温至80℃，搅拌反应240min，制得所述生物质复合乳液；所述过氧化物为过硫酸钾、过硫酸铵的混合物；所述硅酸盐为硅酸钾；所述改性剂为尿素与顺丁烯二酸酐按质量比1：8复配；所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚和十六烷基三甲基氯化铵按质量比1：1.2：1.2复配；所述接枝单体为苯乙烯；
d．主剂的制备：将5g步骤b制得的所述水性高分子与100g步骤c制得的所述生物质复合乳液于80℃下混合均匀并搅拌冷却至室温制得主剂；
e．应激型交联剂的制备：将多异氰酸酯和应激改性剂按质量比1:1.5在通氮气保护下，搅拌升温至80℃，反应180min，制得预聚体，然后加入交联剂，搅拌降温制得所述应激型交联剂；所述多异氰酸酯为多亚甲基多苯基异氰酸酯；所述应激改性剂为聚乙二醇；所述交联剂为具有有机官能团的硅烷，通式为Y-R-SiX3，X为水解基团，Y为有机官能团；
f．胶粘剂的配制：将3g步骤a制得的所述改性微纳米纤维素和5g填料加入步骤d制得的所述主剂并混合均匀，再加入10g步骤e制得的所述应激型交联剂并混合均匀，最终制得胶粘剂，命名为L3；所述填料为单宁、高岭土、蒙脱土的混合物。
实施例4
a．改性微纳米纤维素的制备：将脱除木质素和半纤维素的木材或秸秆纤维用质量分数为55%的酸溶液在70℃下搅拌反应2.5h，形成纤维素浆料，再将所述纤维素浆料加水调节浓度至2%，再将所述纤维素浆料在8℃、超声功率300W、超声频率18kHz下低温超声预处理40min，再将所述纤维素浆料在50MPa压力下高压均质循环10次，再将所述纤维素浆料加水调节浓度至1.5%，再加入所述纤维素浆料质量的1%的硅烷偶联剂并在50℃、氮气以气流速率25ml/min排氧6min后，于超声功率900W、超声频率22kHz下进行原位超声反应10min，制得所述改性微纳米纤维素；所述硅烷偶联剂为氨基官能团硅烷、甲基丙烯酰氧基官能团硅烷的混合物；所述改性微纳米纤维素的纤维直径为10-50nm；
b．水性高分子的制备：将15g聚乙烯醇、1.8g复合改性剂加入100g水中，升温至90℃，搅拌反应40min，制得所述水性高分子；所述复合改性剂为硫酸氢钠、玉米淀粉和邻苯二甲酸二丁酯按照质量比1：15：8复配；
c．生物质复合乳液的制备：将40g大豆粉加入100g含3g硅酸盐和5g改性剂的水溶液中，升温至60℃，搅拌反应60min，再加入0.6g碳酸氢钠和5g乳化剂，升温至65℃后滴加30g接枝单体，同时依次滴加4g过氧化物、30g3wt%亚硫酸钠溶液，升温至90℃，搅拌反应200min，制得所述生物质复合乳液；所述过氧化物为过硫酸铵；所述硅酸盐为硅酸钾；所述改性剂为尿素与顺丁烯二酸酐按质量比1：8复配；所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚和十六烷基三甲基氯化铵按质量比1：0.8：0.8复配；所述接枝单体为醋酸乙烯；
d．主剂的制备：将10g步骤b制得的所述水性高分子与100g步骤c制得的所述生物质复合乳液于90℃下混合均匀并搅拌冷却至室温制得主剂；
e．应激型交联剂的制备：将多异氰酸酯和应激改性剂按质量比1:0.5在通氮气保护下，搅拌升温至80℃，反应60min，制得预聚体，然后加入交联剂，搅拌降温制得所述应激型交联剂；所述多异氰酸酯为六次甲基二异氰酸酯；所述应激改性剂为聚四氢呋喃二醇；所述交联剂为具有有机官能团的硅烷，通式为Y-R-SiX3，X为水解基团，Y为有机官能团；
f．胶粘剂的配制：将20g步骤a制得的所述改性微纳米纤维素和1.5g填料加入步骤d制得的所述主剂并混合均匀，再加入20g步骤e制得的所述应激型交联剂并混合均匀，最终制得胶粘剂，命名为L4；所述填料为面粉、高岭土、膨润土的混合物。
实施例5
a．改性微纳米纤维素的制备：将脱除木质素和半纤维素的木材或秸秆纤维用质量分数为55%的酸溶液在75℃下搅拌反应3h，形成纤维素浆料，再将所述纤维素浆料加水调节浓度至1.8%，再将所述纤维素浆料在10℃、超声功率900W、超声频率21kHz下低温超声预处理15min，再将所述纤维素浆料在100MPa压力下高压均质循环5次，再将所述纤维素浆料加水调节浓度至1.5%，再加入所述纤维素浆料质量的2%的硅烷偶联剂并在40℃、氮气以气流速率18ml/min排氧7min后，于超声功率750W、超声频率20kHz下进行原位超声反应25min，制得所述改性微纳米纤维素；所述硅烷偶联剂为氨基官能团硅烷、环氧基官能团硅烷的混合物；所述改性微纳米纤维素的纤维直径为10-50nm；
b．水性高分子的制备：将15g聚乙烯醇、1.8g复合改性剂加入100g水中，升温至95℃，搅拌反应45min，制得所述水性高分子；所述复合改性剂为硫酸氢钠、玉米淀粉和邻苯二甲酸二丁酯按照质量比1：12：7复配；
c．生物质复合乳液的制备：将28g大豆粉加入100g含2g硅酸盐和3g改性剂的水溶液中，升温至40℃，搅拌反应55min，再加入0.5g碳酸氢钠和3.5g乳化剂，升温至70℃后滴加20g接枝单体，同时依次滴加3g过氧化物、20g5wt%亚硫酸钠溶液，升温至95℃，搅拌反应120min，制得所述生物质复合乳液；所述过氧化物为过硫酸钠；所述硅酸盐为硅酸钾；所述改性剂为尿素与顺丁烯二酸酐按质量比1：10复配；所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚和十六烷基三甲基氯化铵按质量比1：1：1复配；所述接枝单体为甲基丙烯酸甲酯；
d．主剂的制备：将6g步骤b制得的所述水性高分子与100g步骤c制得的所述生物质复合乳液于95℃下混合均匀并搅拌冷却至室温制得主剂；
e．应激型交联剂的制备：将多异氰酸酯和应激改性剂按质量比1:1在通氮气保护下，搅拌升温至50℃，反应180min，制得预聚体，然后加入交联剂，搅拌降温制得所述应激型交联剂；所述多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯；所述应激改性剂为聚醚胺；所述交联剂为具有有机官能团的硅烷，通式为Y-R-SiX3，X为水解基团，Y为有机官能团；
f．胶粘剂的配制：将7g步骤a制得的所述改性微纳米纤维素和3g填料加入步骤d制得的所述主剂并混合均匀，再加入10g步骤e制得的所述应激型交联剂并混合均匀，最终制得胶粘剂，命名为L5；所述填料为蒙脱土。
实施例6
a．改性微纳米纤维素的制备：将脱除木质素和半纤维素的木材或秸秆纤维用质量分数为40%的酸溶液在70℃下搅拌反应1.5h，形成纤维素浆料，再将所述纤维素浆料加水调节浓度至1.8%，再将所述纤维素浆料在7℃、超声功率800W、超声频率22kHz下低温超声预处理60min，再将所述纤维素浆料在120MPa压力下高压均质循环7次，再将所述纤维素浆料加水调节浓度至1.5%，再加入所述纤维素浆料质量的2%的硅烷偶联剂并在40℃、氮气以气流速率18ml/min排氧7min后，于超声功率900W、超声频率22kHz下进行原位超声反应5min，制得所述改性微纳米纤维素；所述硅烷偶联剂为环氧基官能团硅烷、甲基丙烯酰氧基官能团硅烷的混合物；所述改性微纳米纤维素的纤维直径为10-50nm；
b．水性高分子的制备：将12g聚乙烯醇、1g复合改性剂加入100g水中，升温至88℃，搅拌反应50min，制得所述水性高分子；所述复合改性剂为硫酸氢钠、玉米淀粉和邻苯二甲酸二丁酯按照质量比1：12：9复配；
c．生物质复合乳液的制备：将20g大豆粉加入100g含2g硅酸盐和1.5g改性剂的水溶液中，升温至50℃，搅拌反应50min，再加入0.4g碳酸氢钠和2.5g乳化剂，升温至70℃后滴加15g接枝单体，同时依次滴加2.5g过氧化物、15g5wt%亚硫酸钠溶液，升温至88℃，搅拌反应150min，制得所述生物质复合乳液；所述过氧化物为过硫酸钾；所述硅酸盐为硅酸钾；所述改性剂为尿素与顺丁烯二酸酐按质量比1：11复配；所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚和十六烷基三甲基氯化铵按质量比1：0.9：1.1复配；所述接枝单体为醋酸乙烯；
d．主剂的制备：将6g步骤b制得的所述水性高分子与100g步骤c制得的所述生物质复合乳液于88℃下混合均匀并搅拌冷却至室温制得主剂；
e．应激型交联剂的制备：将多异氰酸酯和应激改性剂按质量比1:1.3在通氮气保护下，搅拌升温至75℃，反应80min，制得预聚体，然后加入交联剂，搅拌降温制得所述应激型交联剂；所述多异氰酸酯为多亚甲基多苯基异氰酸酯、六次甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物；所述应激改性剂为聚乙二醇、聚四氢呋喃二醇、聚醚胺的混合物；所述交联剂为具有有机官能团的硅烷，通式为Y-R-SiX3，X为水解基团，Y为有机官能团；
f．胶粘剂的配制：将17g步骤a制得的所述改性微纳米纤维素和4g填料加入步骤d制得的所述主剂并混合均匀，再加入13g步骤e制得的所述应激型交联剂并混合均匀，最终制得胶粘剂，命名为L6；所述填料为淀粉、单宁、硅藻土、高岭土的混合物。
对比实施例1
除在步骤a为“将脱除木质素和半纤维素的木材或秸秆纤维用质量分数为30%的酸溶液在40℃下搅拌反应0.5h，形成纤维素浆料，再将所述纤维素浆料加水调节浓度至1.8%，再将所述纤维素浆料在20℃、超声功率200W、超声频率15kHz下预处理10min，再将所述纤维素浆料在250MPa压力下高压均质循环20次，再将所述纤维素浆料加水调节浓度至1.5%，再加入所述纤维素浆料质量的2%的硅烷偶联剂并在40℃、氮气以气流速率18ml/min排氧7min后，于超声功率400W、超声频率14kHz下进行原位超声反应5min；所述硅烷偶联剂为氨基官能团硅烷；”外，以与实施例1相同的方式实施对比实施例1，得到胶粘剂，命名为D1。
对比实施例2
除在步骤b为“将15g聚乙烯醇、0.1g复合改性剂加入100g水中，升温至50℃，搅拌反应20min；所述复合改性剂为硫酸氢钠、玉米淀粉和邻苯二甲酸二丁酯按照质量比1：5：3复配；”外，以与实施例1相同的方式实施对比实施例2，得到胶粘剂，命名为D2。
对比实施例3
除在步骤c为“将5g大豆粉加入100g含0.2g硅酸盐和0.1g改性剂的水溶液中，升温至30℃，搅拌反应10min，再加入0.1g碳酸氢钠和0.5g乳化剂，升温至40℃后滴加5g接枝单体，同时依次滴加0.5g过氧化物、5g1wt%亚硫酸钠溶液，升温至88℃，搅拌反应60min；所述过氧化物为过硫酸钠；所述硅酸盐为硅酸钾；所述改性剂为尿素与顺丁烯二酸酐按质量比1：5复配；所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚和十六烷基三甲基氯化铵按质量比1：0.5：1.5复配；所述接枝单体为甲基丙烯酸甲酯；”外，以与实施例1相同的方式实施对比实施例3，得到胶粘剂，命名为D3。
对比实施例4
除步骤d为“将1g步骤b制得的所述水性高分子与100g步骤c制得的所述生物质复合乳液于30℃下混合均匀并搅拌冷却至室温；”外，以与实施例1相同的方式实施对比实施例4，得到胶粘剂，命名为D4。
对比实施例5
除步骤e为“将多异氰酸酯和应激改性剂按质量比1:0.1在通氮气保护下，搅拌升温至35℃，反应30min，制得预聚体，然后加入交联剂并搅拌降温；” 外，以与实施例1相同的方式实施对比实施例5，得到胶粘剂，命名为D5。
对比实施例6
除步骤f为“将0.5g步骤a制得的所述改性微纳米纤维素和0.5g填料加入步骤d制得的所述主剂并混合均匀，再加入5g步骤e制得的所述应激型交联剂并混合均匀；”外，以与实施例1相同的方式实施对比实施例6，得到胶粘剂，命名为D6。
对比实施例7
以专利CN104152088B公开的技术方案中具体实施例1的方式制备得到胶粘剂，命名为D7。
对比实施例8
以专利CN103878833A公开的技术方案中具体实施例1的方式制备得到胶粘剂，命名为D8。
对上述胶粘剂L1-L6、D1-D8进行游离甲醛和总挥发性有机物的检测，检测结果为：胶粘剂L1-L6、D1-D6未检出游离甲醛，总挥发性有机物≤300g/L；胶粘剂D7-D8检出游离甲醛，总挥发性有机物＞300g/L。
将上述胶粘剂L1-L6、D1-D8分别应用于重组材的制备，布胶后加热压合分别制得重组材CL1-CL6、CD1-CD8；同时，添加一组重组材制备的对比例，除了“将L1布胶后，进行冷压”外，以与胶粘剂L1相同的方式应用于重组材的制备，该对比例无法有效胶合制得重组材。
对上述制得的重组材CL1-CL6、CD1-CD8进行甲醛释放量和韧性的检测，检测结果为：重组材CL1-CL6、CD1-CD6未检出甲醛，重组材CD7-CD8检测出甲醛；重组材CL1-CL6的韧性好，重组材CD1-CD8的韧性差。
终上所述，本发明的一种重组材用胶粘剂的制备方法，解决了天然大豆耐水性差、微纳米纤维素与胶粘剂主剂无法复配相溶等问题，制备过程中不添加甲醛，使制得的重组材用胶粘剂没有甲醛释放，同时总挥发性有机物少，具有高度的环保性；发挥了生物质复合乳液与改性微纳米纤维素的协同增韧作用，从而使制得的重组材用胶粘剂具有很好的增韧作用。该方法制备的胶粘剂非常适用于重组材的胶合，能有效解决现有重组材环保性不够高、韧性差的问题。实施例1-6按照本发明的一种重组材用胶粘剂的制备方法，成功制得重组材用胶粘剂L1-L6，将所述胶粘剂L1-L6应用于重组材的制备（通过加热压合），不会对重组材CL1-CL6引入甲醛，大幅提高重组材的环保性，同时通过胶粘剂的增韧作用，大幅提高重组材CL1-CL6的韧性。对比实施例1-6采用了不合理的配方或不合理的技术参数，制得的胶粘剂D1-D6虽然环保性不受影响，但增韧作用被削弱甚至消失，致使应用胶粘剂D1-D6制得的重组材CD1-CD6韧性差。对比实施例7-8采用了现有技术制得的胶粘剂D7与D8，均检测出甲醛，环保性不够高，而且不具备增韧作用，致使应用胶粘剂D7-D8制得的重组材CD7与CD8均检测出甲醛，不够环保，而且韧性差。
Claims (7)
1.一种重组材用胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a．改性微纳米纤维素的制备：将脱除木质素和半纤维素的木材或秸秆纤维经酸处理形成纤维素浆料，将所述纤维素浆料加水调节浓度至1.5-2%，再将所述纤维素浆料经低温超声预处理、高压均质处理后进行表面改性制得所述改性微纳米纤维素；
b．水性高分子的制备：将10-20重量份聚乙烯醇、0.5-3重量份复合改性剂加入100份水中，升温至80-95℃，搅拌反应40-80min，制得所述水性高分子；
c．生物质复合乳液的制备：将15-40重量份大豆粉进行植物蛋白改性处理，再加入0.3-0.6重量份碳酸氢钠和1.5-5重量份乳化剂，再进行活性单体接枝处理制得所述生物质复合乳液；
d．主剂的制备：将5-10重量份步骤b制得的所述水性高分子与100重量份步骤c制得的所述生物质复合乳液于80-95℃下混合均匀并搅拌冷却至室温制得主剂；
e．应激型交联剂的制备：将多异氰酸酯和应激改性剂按质量比1:0.5-1.5在通氮气保护下，搅拌升温至50-80℃，反应60-180min，制得预聚体，然后加入交联剂，搅拌降温制得所述应激型交联剂；
步骤e所述的多异氰酸酯为多亚甲基多苯基异氰酸酯、六次甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中至少一种；所述应激改性剂为聚乙二醇、聚四氢呋喃二醇、聚醚胺中至少一种；所述交联剂为具有有机官能团的硅烷；
f．胶粘剂的配制：将3-20份步骤a制得的所述改性微纳米纤维素和1.5-5重量份填料加入步骤d制得的所述主剂并混合均匀，再加入10-20重量份步骤e制得的所述应激型交联剂并混合均匀，最终制得一种重组材用胶粘剂。
2.根据权利要求1所述的一种重组材用胶粘剂的制备方法，其特征在于，步骤a中所述酸处理为用质量分数为盐酸溶液或30-60%的硫酸在40-80℃下搅拌处理1-3h；所述低温超声预处理为在5-10℃、超声功率300-1000W、超声频率18-22kHz下处理15-60min；所述高压均质处理为在50-150MPa压力下高压均质循环2-10次。
3.根据权利要求1所述的一种重组材用胶粘剂的制备方法，其特征在于，步骤a中所述表面改性为将高压均质处理后的所述纤维素浆料加水调节浓度至1-2%，再加入所述纤维素浆料质量的1-3%的硅烷偶联剂并在30-50℃、氮气以气流速率5-30ml/min排氧3-10min后，于超声功率600-900W、超声频率18-22kHz下进行原位超声反应5-30min；所述硅烷偶联剂为氨基官能团硅烷、环氧基官能团硅烷、甲基丙烯酰氧基官能团硅烷中至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种重组材用胶粘剂的制备方法，其特征在于，步骤a制得的所述改性微纳米纤维素的纤维直径为10-50nm。
5.根据权利要求1所述的一种重组材用胶粘剂的制备方法，其特征在于，步骤b所述的复合改性剂为硫酸氢钠、玉米淀粉和邻苯二甲酸二丁酯按照质量比1：10-20：5-10复配。
6.根据权利要求1所述的一种重组材用胶粘剂的制备方法，其特征在于，步骤c中所述的植物蛋白改性处理为加入100重量份含1-3重量份硅酸盐和0.5-5重量份改性剂的水溶液中，升温至40-60℃，搅拌反应30-60min；所述的活性单体接枝处理为升温至65-75℃后滴加10-30重量份接枝单体，同时依次滴加1.5-4重量份过氧化物、10-30重量份3-7wt%亚硫酸钠溶液，升温至80-95℃，搅拌反应120-240min。
7.根据权利要求6所述的一种重组材用胶粘剂的制备方法，其特征在于，步骤c中所述的硅酸盐为硅酸钠或硅酸钾；所述改性剂为尿素与顺丁烯二酸酐按质量比1：8-12复配；所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚和十六烷基三甲基氯化铵按质量比1：0.8-1.2：0.8-1.2复配；所述过氧化物为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中至少一种；所述接枝单体为醋酸乙烯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯中的一种。
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