CN107312481B - 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
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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