CN107312481A - 一种改性酚醛树脂胶黏剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及胶黏剂的制备技术领域，公开了一种改性酚醛树脂胶黏剂，充分利用大豆蛋白分子侧链上的活性基团，在于酚醛树脂结合中，游离的活性基团形成网状交联，对亲水基团起到了封闭作用，能够有效吸收体系中游离的甲醛，同时提高了胶黏剂的粘度和胶合强度，本发明在酚醛树脂胶黏剂的制备中，使用天然成分带有的官能团，在反应中形成酯键基团，消除了甲醛，同时加强了胶黏剂的物化性质和胶黏性能，甲醛释放量小于0.01mg/L，满足了GB 18580‑2001中A级别，效果极好。

Description

一种改性酚醛树脂胶黏剂
技术领域
本发明属于胶黏剂的制备技术领域，具体涉及一种改性酚醛树脂胶黏剂。
背景技术
胶接(粘合、粘接、胶结、胶粘)是指同质或异质物体表面用胶黏剂连接在一起的技术，具有应力分布连续，重量轻，或密封，多数工艺温度低等特点。胶接特别适用于不同材质、不同厚度、超薄规格和复杂构件的连接。胶接近代发展最快，应用行业极广。胶黏剂的分类方法很多，按应用方法可分为热固型、热熔型、室温固化型、压敏型等;按应用对象分为结构型、非构型或特种胶;接形态可分为水溶型、水乳型、溶剂型以及各种固态型等。合成化学工作者常喜欢将胶黏剂按粘料的化学成分来分类。
包装用的胶带等产品的关键之处便在于胶黏剂的选择，酚醛树脂胶黏剂是第一个人工合成的高聚物，早在20世纪初，酚醛树脂就被用来胶接木材，到目前为止，在合成胶黏剂领域中，酚醛树脂胶黏剂仍然是最大的品种之一。但同时酚醛树脂压存在着很多缺点，其中最大的缺点就是酚醛树脂胶黏剂中会不断的产生甲醛的释放，现有的解决方法是添加改性剂，但仍然不能阻止甲醛等有害物质的释放。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种改性酚醛树脂胶黏剂，在酚醛树脂胶黏剂的制备中，使用天然成分带有的官能团，在反应中形成酯键基团，消除了甲醛，同时加强了胶黏剂的物化性质和胶黏性能。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种改性酚醛树脂胶黏剂，在合成酚醛树脂胶黏剂的工艺中，添加大豆蛋白粉，甲醛、苯酚、大豆蛋白粉的配比为：1.2-1.3:1.0-1.2:0.8-1.0，具体制备方法包括以下步骤：
（1）首先将大豆蛋白粉在50-60℃的烘箱中烘至恒重，平铺在表面皿上，放入微波炉中进行辐照，处理时间为2-3分钟，微波处理后用水搅拌稀释至含水量为60-65%的乳液，放入超声仪中进行超声波处理，保持起始温度为30-40℃，超声40-45分钟，使用去离子水清洗，抽滤后干燥备用；
（2）将苯酚熔化，加入到反应釜中，搅拌20-30分钟，在40-45℃下加入甲酸溶液，调节体系PH值为5.0-5.2，并在此温度下保温30-40分钟，将温度继续升高至80-90℃，加入甲醛溶液和无机填料，进行缩聚反应，反应进行到体系粘度为1.5-2.0Pa· s时，分2-3次加入步骤（1）制备得到的大豆蛋白粉，调节体系PH值为5.3-5.5，并降温至65-70℃，搅拌反应40-50分钟，得到红棕色透明粘稠液体。
作为对上述方案的进一步描述，所述大豆蛋白粉中各成分含量按照质量百分比计为：蛋白质占50-55%、碳水化合物占30-35%、纤维占5-6%、油脂占1.5-2.0%，剩余为灰分。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）中所述微波处理的频率为90-100KHz，功率为800-850W，超声波的处理频率为35-45KHz，功率为45-50W。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）中所述的无机填料占体系质量分数的0.5-0.8%，其组成按照重量份计含有以下成分：炭黑5-9份、氧化锌8-10份、硫磺4-6份、碳酸氢钠12-15份、过硫酸铵14-18份。
本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决现有酚醛树脂胶黏剂存在的毒害物质释放问题，本发明提供了一种改性酚醛树脂胶黏剂，充分利用大豆蛋白分子侧链上的活性基团，在于酚醛树脂结合中，游离的活性基团形成网状交联，对亲水基团起到了封闭作用，能够有效吸收体系中游离的甲醛，同时提高了胶黏剂的粘度和胶合强度，本发明在酚醛树脂胶黏剂的制备中，使用天然成分带有的官能团，在反应中形成酯键基团，消除了甲醛，同时加强了胶黏剂的物化性质和胶黏性能，甲醛释放量小于0.01mg/L，满足了GB 18580-2001中A级别，效果极好。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种改性酚醛树脂胶黏剂，在合成酚醛树脂胶黏剂的工艺中，添加大豆蛋白粉，甲醛、苯酚、大豆蛋白粉的配比为：1.2:1.0:0.8，具体制备方法包括以下步骤：
（1）首先将大豆蛋白粉在50℃的烘箱中烘至恒重，平铺在表面皿上，放入微波炉中进行辐照，处理时间为2分钟，微波处理后用水搅拌稀释至含水量为60%的乳液，放入超声仪中进行超声波处理，保持起始温度为30℃，超声40分钟，使用去离子水清洗，抽滤后干燥备用；
（2）将苯酚熔化，加入到反应釜中，搅拌20分钟，在40℃下加入甲酸溶液，调节体系PH值为5.0，并在此温度下保温30分钟，将温度继续升高至80℃，加入甲醛溶液和无机填料，进行缩聚反应，反应进行到体系粘度为1.5Pa· s时，分2次加入步骤（1）制备得到的大豆蛋白粉，调节体系PH值为5.3，并降温至65℃，搅拌反应40分钟，得到红棕色透明粘稠液体。
作为对上述方案的进一步描述，所述大豆蛋白粉中各成分含量按照质量百分比计为：蛋白质占50%、碳水化合物占30%、纤维占5%、油脂占1.5%，剩余为灰分。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）中所述微波处理的频率为90KHz，功率为800W，超声波的处理频率为35KHz，功率为45W。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）中所述的无机填料占体系质量分数的0.5%，其组成按照重量份计含有以下成分：炭黑5份、氧化锌8份、硫磺4份、碳酸氢钠12份、过硫酸铵14份。
实施例2
一种改性酚醛树脂胶黏剂，在合成酚醛树脂胶黏剂的工艺中，添加大豆蛋白粉，甲醛、苯酚、大豆蛋白粉的配比为：1.25:1.1:0.9，具体制备方法包括以下步骤：
（1）首先将大豆蛋白粉在55℃的烘箱中烘至恒重，平铺在表面皿上，放入微波炉中进行辐照，处理时间为2.5分钟，微波处理后用水搅拌稀释至含水量为62%的乳液，放入超声仪中进行超声波处理，保持起始温度为35℃，超声43分钟，使用去离子水清洗，抽滤后干燥备用；
（2）将苯酚熔化，加入到反应釜中，搅拌25分钟，在42℃下加入甲酸溶液，调节体系PH值为5.1，并在此温度下保温35分钟，将温度继续升高至85℃，加入甲醛溶液和无机填料，进行缩聚反应，反应进行到体系粘度为1.8Pa· s时，分2次加入步骤（1）制备得到的大豆蛋白粉，调节体系PH值为5.4，并降温至68℃，搅拌反应45分钟，得到红棕色透明粘稠液体。
作为对上述方案的进一步描述，所述大豆蛋白粉中各成分含量按照质量百分比计为：蛋白质占52%、碳水化合物占32%、纤维占5.5%、油脂占1.8%，剩余为灰分。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）中所述微波处理的频率为95KHz，功率为820W，超声波的处理频率为40KHz，功率为48W。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）中所述的无机填料占体系质量分数的0.6%，其组成按照重量份计含有以下成分：炭黑6份、氧化锌9份、硫磺5份、碳酸氢钠13份、过硫酸铵16份。
实施例3
一种改性酚醛树脂胶黏剂，在合成酚醛树脂胶黏剂的工艺中，添加大豆蛋白粉，甲醛、苯酚、大豆蛋白粉的配比为：1.3:1.2:1.0，具体制备方法包括以下步骤：
（1）首先将大豆蛋白粉在60℃的烘箱中烘至恒重，平铺在表面皿上，放入微波炉中进行辐照，处理时间为2-3分钟，微波处理后用水搅拌稀释至含水量为65%的乳液，放入超声仪中进行超声波处理，保持起始温度为40℃，超声45分钟，使用去离子水清洗，抽滤后干燥备用；
（2）将苯酚熔化，加入到反应釜中，搅拌30分钟，在45℃下加入甲酸溶液，调节体系PH值为5.2，并在此温度下保温40分钟，将温度继续升高至90℃，加入甲醛溶液和无机填料，进行缩聚反应，反应进行到体系粘度为2.0Pa· s时，分3次加入步骤（1）制备得到的大豆蛋白粉，调节体系PH值为5.5，并降温至70℃，搅拌反应50分钟，得到红棕色透明粘稠液体。
作为对上述方案的进一步描述，所述大豆蛋白粉中各成分含量按照质量百分比计为：蛋白质占55%、碳水化合物占35%、纤维占6%、油脂占2.0%，剩余为灰分。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）中所述微波处理的频率为100KHz，功率为850W，超声波的处理频率为45KHz，功率为50W。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）中所述的无机填料占体系质量分数的0.8%，其组成按照重量份计含有以下成分：炭黑9份、氧化锌10份、硫磺6份、碳酸氢钠15份、过硫酸铵18份。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，省略步骤（1）的过程，直接将大豆蛋白粉应用在步骤（2）中，其余保持一致。
对比例2
与实施例2的区别仅在于，整个酚醛树脂胶黏剂的制备中不添加大豆蛋白粉，其余保持一致。
对比试验
分别使用实施例1-3和对比例1-2的方法加工酚醛树脂胶黏剂，同时以现有的淀粉改性酚醛树脂胶黏剂作为对照，将各组制备得到的胶黏剂进行性能测试，将结果记录如下表所示：
项目 粘度（Pa· s） 甲醛释放量（mg/L） 低温剪切强度（MPa） 脱胶率（%）
实施例1 18.1 0.008 32.2 0.2
实施例2 18.3 0.006 34.0 0.1
实施例3 18.2 0.007 33.5 0.3
对比例1 12.3 0.08 21.6 1.2
对比例2 9.2 0.12 17.5 1.5
对照组 10.6 0.14 20.7 1.3
通过比较发现：本发明解决了酚醛树脂胶黏剂释放有毒有害物质的问题，使用天然成分带有的官能团，在反应中形成酯键基团，消除了甲醛，同时加强了胶黏剂的物化性质和胶黏性能，甲醛释放量小于0.01mg/L，满足了GB 18580-2001中A级别，效果极好。

Claims (4)

1.一种改性酚醛树脂胶黏剂，其特征在于，在合成酚醛树脂胶黏剂的工艺中，添加大豆蛋白粉，甲醛、苯酚、大豆蛋白粉的配比为：1.2-1.3:1.0-1.2:0.8-1.0，具体制备方法包括以下步骤：
（1）首先将大豆蛋白粉在50-60℃的烘箱中烘至恒重，平铺在表面皿上，放入微波炉中进行辐照，处理时间为2-3分钟，微波处理后用水搅拌稀释至含水量为60-65%的乳液，放入超声仪中进行超声波处理，保持起始温度为30-40℃，超声40-45分钟，使用去离子水清洗，抽滤后干燥备用；
（2）将苯酚熔化，加入到反应釜中，搅拌20-30分钟，在40-45℃下加入甲酸溶液，调节体系PH值为5.0-5.2，并在此温度下保温30-40分钟，将温度继续升高至80-90℃，加入甲醛溶液和无机填料，进行缩聚反应，反应进行到体系粘度为1.5-2.0Pa· s时，分2-3次加入步骤（1）制备得到的大豆蛋白粉，调节体系PH值为5.3-5.5，并降温至65-70℃，搅拌反应40-50分钟，得到红棕色透明粘稠液体。
2.如权利要求1所述一种改性酚醛树脂胶黏剂，其特征在于，所述大豆蛋白粉中各成分含量按照质量百分比计为：蛋白质占50-55%、碳水化合物占30-35%、纤维占5-6%、油脂占1.5-2.0%，剩余为灰分。
3.如权利要求1所述一种改性酚醛树脂胶黏剂，其特征在于，步骤（1）中所述微波处理的频率为90-100KHz，功率为800-850W，超声波的处理频率为35-45KHz，功率为45-50W。
4.如权利要求1所述一种改性酚醛树脂胶黏剂，其特征在于，步骤（2）中所述的无机填料占体系质量分数的0.5-0.8%，其组成按照重量份计含有以下成分：炭黑5-9份、氧化锌8-10份、硫磺4-6份、碳酸氢钠12-15份、过硫酸铵14-18份。
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