CN108795377B - 一种半固体竹液-蛋白热压板胶的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于木材板胶粘剂技术领域，具体涉及一种半固体竹液‑蛋白热压板胶的制备方法，苯酚、浓反应获得红色水溶性磺化苯酚；将竹物粉碎至80目加入磺化苯酚中，补充催化剂、水，获得棕红色含粘稠液；加入粉状蛋白获得粘性棕红色含固体粘稠液；加入纯碱，调节pH，加入调节剂得到棕红色黏性含固体胶液。本发明利用热压过程中竹纤维与蛋白多肽形成曼拉德反应交联剂获得高了粘合力胶黏剂，实现无甲醛、无挥发性溶剂、耐水性较好的功能。

Description

一种半固体竹液-蛋白热压板胶的制备方法

技术领域

本发明属于木材板胶粘剂技术领域，具体涉及一种半固体竹液-蛋白热压板胶的制备方法，基于竹液、竹纤维固体与蛋白多肽的合成物。

背景技术

胶粘剂是以粘料为主料，配合各种固化剂、促进剂和填料等助剂制备，具有良好的粘接性能，可以把同种或不同的材料牢固地连接在一起的物质。胶粘剂的粘料为天然高分子化合物、合成高分子化合物或无机化合物中有粘接性能的物质。硅酸盐或硫酸盐类无机化合物如水泥和石膏等就是应用于建筑材料的胶粘剂。相比焊接和机械连接，粘接可以省去铆钉和螺栓的使用减轻构件的重量，以及焊接和铆接等造成的应力集中，操作简便，成本低廉。随着科学技术的发展，胶粘剂能够对承受较长时间负荷和较大应力的高强度结构件进行粘接，在高温和超低温环境中粘接，在水下对桥梁和船只进行粘接，在某些连接部位形成弹性胶层密封堵漏，甚至在金属防锈油面上进行粘接。胶粘剂的性能不断改善，品种越来越多，在建筑、木材、皮革、汽车、航天、医疗、包装等行业和领域中得到广泛的应用。据中国胶粘剂工业协会统计，2016年胶粘剂产量就已达745.8万t。胶接技术已发展成为继焊接和机械连接之后的当代三大连接技术之一。

现代胶粘剂按其主料的化学成分被分为三大类(天然、合成和无机)。天然材料制备的胶粘剂有动物胶和植物胶。动物胶包括骨胶和皮胶等，植物胶包括淀粉和糊精等。合成胶粘剂包括合成树脂型、合成橡胶型和复合型。无机材料制备的胶粘剂有磷酸盐型、硫酸盐型和硅酸盐型等多种胶粘剂。合成胶粘剂因其在成本、品质和粘结性能等方面均表现出明显的优势，目前在整个胶粘剂行业中占有主导地位，是各行业和日常生活中不可缺少的重要材料。“三醛”胶粘剂粘接性能强、固化快、操作简单、价格低廉，但这类胶粘剂在使用过程中会不断释放出甲醛，尤其应用于室内的建筑装潢，封闭的环境导致游离甲醛含量过高对人体造成危害。氯丁橡胶胶粘剂初粘力大、粘接强度大、可对多种材料进行粘接，广泛应用于制鞋、汽车和建筑装潢等行业中，但这类胶粘剂含有可挥发的毒性有机溶剂，危害环境和人体健康。环氧树脂胶粘剂与金属、玻璃、极性塑料和木材之间相容性好，粘附性强、内聚强度大，用途极其广泛，但其对人体的内分泌有干扰。聚氨酯胶粘剂反应活性高，成膜坚韧、耐挠曲，耐低温性能优良，但聚氨酯胶粘剂价格较高，助剂需进口，工艺复杂成本较高影响其发展应用，残留的异氰酸酯对人体和环境有影响。为适应社会发展，胶粘剂正从溶剂型胶粘剂向水基型、无溶剂型胶粘剂转变，向无毒或低毒化、绿色可再生方向发展。

随着环保法规的日益完善以及基于石油资源的材料价格上涨，胶粘剂行业也越来越偏向发展价格低廉的绿色环保型胶粘剂。在这个方面，以生物质材料为基础制备的天然胶粘剂具有明显优势。生物质胶粘剂是一种可再生的环境友好型胶粘剂。目前生物质胶粘剂多应用于木材行业以及室内装饰行业。木材行业是胶粘剂用量较大的行业之一，国内木材行业的胶粘剂消耗量占合成胶粘剂总产量的40％以上，其中主要以“三醛”胶为主，占整个木材行业的80％以上。大量“三醛”胶的使用必然导致室内游离甲醛含量超标，室内空气达不到《民用建筑工程室内环境污染控制规范》的Ⅰ类民用住宅标准。木材行业急需无醛胶粘剂来代替“三醛”胶。

我国拥有丰富的生物质资源，采用价格低廉的生物质或是生物质提炼后的剩余物(如：榨油后的豆粕)来制备胶粘剂，不但可以提高生物质资源的利用率，而且能降低生产成本，缓解石油资源短缺，减少市场对进口木材胶黏剂的依赖，提高市场竞争力，促进行业的可持续发展。无醛生物质胶粘剂的应用和推广在我国具有广泛的市场前景。

通常，可用于制作木材胶粘剂的生物质材料有蛋白质(植物蛋白和动物蛋白)、淀粉、木质素和单宁等。

四川有大量与毛竹相关的纤维素成为农副产品，开发竹业，围绕竹业再生资源开发利用，促进绿色产业转型升级是长期的任务。

竹液形成胶粘剂已有不少报道。而在层板的胶粘过程中，由于树木在刨成薄板时自然特征决定在拼凑时存在大量的缺陷，包括不平整、间隙及孔洞。因此，粘合时为了减少胶用量及平整性，通常需要采用不低于20％的面粉、树脂、蛋白作为腻子进行填补式，通过热压这些腻子形成适当地流平，获得层板的平整、紧实性。

固体与液体之间的密度之差易导致分层。因此，为了有良好的使用性能，含固体竹胶产品关键之一是存放的稳定性。

发明内容

针对上述所述的性能问题，本发明的目的除在制造新型有良好粘合力的粘合剂外，利用部分溶解竹粉(至少在粉粒表面适当溶解)，一方面控制竹粉粒度，增加竹粉悬浮能力；另一方面用调节剂增加胶液粘度，保证固体部分的悬浮稳定。

本发明的上述目的，可以通过以下技术方案实现。

一种半固体竹液-蛋白热压板胶制造，包括以下步骤：

1)按照质量份数，100份苯酚，100份浓硫酸置入反应釜，溶解，搅拌中升温至100～120℃，反应60～90min，获得红色水溶性磺化苯酚；

2)按照质量份数，将干净的含水25％～30％竹物粉碎至80目左右，取200～250份，加入1)的磺化苯酚中，补充5～10份聚乙二醇与丙三醇混合物作为催化剂，30～50份水，升温至120～130℃，搅拌反应90～120min，降温，获得棕红色含30％～35％固体的粘稠液；聚乙二醇与丙三醇混合物的质量比为7:3～5:5；

3)按照质量份数，将50份分子量≥60000的明胶粉、骨胶粉或植物蛋白粉加入2)粘稠液中，在90～110℃，控温搅拌120～150min，降温，获得总含固量50％～55％的粘性棕红色含固体粘稠液；

4)控温在50～70℃，搅拌加入纯碱至3)中，调节pH为7.0～8.0，按照质量份数，加入5～10份的调节剂，搅拌60～90min，降温，获得黏度为300～350mPa·s，总含固量55％～60％的黏性含固体液，其中含竹物纤维固体15％～20％的棕红色黏性含固体胶液。

本发明公开的一种半固体竹液-蛋白热压板胶的制备方法，利用热压过程中竹纤维与蛋白多肽形成曼拉德反应交联剂获得高了粘合力胶黏剂，实现无甲醛、无挥发性溶剂、耐水性较好的功能。粘合剂原料不仅可以减少粘合剂的生产成本，还能带来良好环境效益和经济效益。本粘合剂对木材粘合能形成良好的粘合强度，提高粘结物物理化学功能。

具体实施方式

结合实施例说明本发明的具体实施方式。

实施例1

1)按照质量份数，100份苯酚，100份浓硫酸置入反应釜，溶解，搅拌中升温至100℃，反应60min，获得红色水溶性磺化苯酚。

2)将干净的含水25％～30％竹物粉碎至80目左右，取200份，加入1)的磺化苯酚中，补充5份聚乙二醇与丙三醇的混合物作为催化剂，30份水，升温至120℃，搅拌反应90min，降温，获得棕红色含30％～35％固体的粘稠液。聚乙二醇与丙三醇混合物质量比为7:3；

3)将50份分子量≥60000的明胶粉、骨胶粉或植物蛋白粉加入2)粘稠液中，在90℃，控温搅拌120min，降温，获得总含固量50％～55％的粘性棕红色含固体粘稠液。

4)控温在50℃，搅拌加入纯碱至3)中，调节pH为7.0～8.0，加入5份的调节剂，搅拌60min，降温，获得黏度为300～350mPa·s，总含固量55％～60％的黏性含固体液，其中含竹物纤维固体15％～20％的棕红色黏性含固体胶液。

实施例2

1)按照质量份数，100份苯酚，100份浓硫酸置入反应釜，溶解，搅拌中升温至110℃，反应70min，获得红色水溶性磺化苯酚。

2)将干净的含水25％～30％竹物粉碎至80目左右，取220份，加入1)的磺化苯酚中，补充8份聚乙二醇与丙三醇的混合物作为催化剂，40份水，升温至125℃，搅拌反应100min，降温，获得棕红色含30％～35％固体的粘稠液。聚乙二醇与丙三醇混合物质量比为6:3。

3)将50份分子量≥60000的明胶粉、骨胶粉或植物蛋白粉加入2)粘稠液中，在100℃，控温搅拌130min，降温，获得总含固量50％～55％的粘性棕红色含固体粘稠液。

4)控温在60℃，搅拌加入纯碱至3)中，调节pH为7.0～8.0，加入7份的调节剂，搅拌70min，降温，获得黏度为300～350mPa·s，总含固量55％～60％的黏性含固体液，其中含竹物纤维固体15％～20％的棕红色黏性含固体胶液。

实施例3

1)按照质量份数，100份苯酚，100份浓硫酸置入反应釜，溶解，搅拌中升温至120℃，反应90min，获得红色水溶性磺化苯酚。

2)将干净的含水25％～30％竹物粉碎至80目左右，取250份，加入1)的磺化苯酚中，补充10份聚乙二醇与丙三醇的混合物作为催化剂，50份水，升温至130℃，搅拌反应120min，降温，获得棕红色含30％～35％固体的粘稠液。聚乙二醇与丙三醇混合物质量比为4:3。

3)将50份分子量≥60000的明胶粉、骨胶粉或植物蛋白粉加入2)粘稠液中，在110℃，控温搅拌150min，降温，获得总含固量50％～55％的粘性棕红色含固体粘稠液。

4)控温在70℃，搅拌加入纯碱至3)中，调节pH为7.0～8.0，加入10份的调节剂，搅拌90min，降温，获得黏度为300～350mPa·s，总含固量55％～60％的黏性含固体液，其中含竹物纤维固体15％～20％的棕红色黏性含固体胶液。

应用实例

用此胶粘剂制备杨木三合板，板厚2mm，双面施胶300g/m²，压板力1.2MPa、温度120℃、热压时间为100min。胶黏剂的性能测试按照GB/T 14074-2006《木材胶黏剂及其树脂检验方法》进行，达到GB/T 9846-2015《普通胶合板》标准。

Claims (6)

1.一种半固体竹液-蛋白热压板胶的制备方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

1)按照质量份数，100份苯酚、100份浓硫酸置入反应釜，溶解，搅拌中升温至100～120℃，反应60～90min，获得红色水溶性磺化苯酚；

2)将干净的竹物粉碎至80目，取200～250份，加入1)的磺化苯酚中，补充5～10份催化剂，30～50份水，升温至120～130℃，搅拌反应90～120min，降温，获得棕红色含30％～35％固体的粘稠液；

3)将50份粉状蛋白加入2)粘稠液中，在90～110℃，控温搅拌120～150min，降温，获得总含固量50％～55％的粘性棕红色含固体粘稠液；

4)控温在50～70℃，搅拌加入纯碱至3)中，调节pH为7.0～8.0，加入5～10份的调节剂，搅拌60～90min，降温，获得棕红色黏性含固体胶液。

2.根据权利要求1所述的一种半固体竹液-蛋白热压板胶的制备方法，其特征在于，所述的苯酚质量含量为96％～99％，浓硫酸的质量含量为98％。

3.根据权利要求1所述的一种半固体竹液-蛋白热压板胶的制备方法，其特征在于，所述的竹物为低于2年竹龄的竹干、竹枝及竹叶，经过pH为3.0、质量浓度1％双氧水洗涤、晾干至含水25％～30％。

4.根据权利要求1所述的一种半固体竹液-蛋白热压板胶的制备方法，其特征在于，所述的催化剂为聚乙二醇、丙三醇按照质量比7:3～5:5组成的混合物，所述的聚乙二醇，分子量为1000-2000。

5.根据权利要求1所述的一种半固体竹液-蛋白热压板胶的制备方法，其特征在于，所述的粉状蛋白是明胶粉、骨胶粉或植物蛋白粉中的一种或多种混合，含水8％～10％，蛋白分子量≥60000。

6.根据权利要求1所述的一种半固体竹液-蛋白热压板胶的制备方法，其特征在于，所述的调节剂是硼砂、磷酸钠、柠檬酸钠中一种或多种混合，调节胶黏度至300～350mPa·s、总含固量55％～60％的黏性含固体液，其中含竹物纤维固体质量15％～20％。