CN109628033A - 一种环保型胶合板用胶粘剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保型胶合板用胶粘剂，包括以下重量份的原料：苯酚30‑40份、甲醛55‑65份、改性豆乳粉15‑25份、三聚氰胺5‑11份、氢氧化钠10‑20份、改性米糠油3‑6份、有机化蒙脱土2‑6份、盐酸氨基脲1‑3份、去离子水5‑15份。本发明苯酚、甲醛、三聚氰胺的摩尔比为1：(2.1‑2.4)：(0.6‑0.8)，苯酚与甲醛反应将游离酚含量降到最低，多余的甲醛与三聚氰胺反应形成含有大量的亚氨基和羟基结构，加入的改性豆乳粉降低甲醛使用量，提高绿色环保性，豆乳粉经过改性后，蛋白质变性，豆乳粉含有大量的羟基。
Description
技术领域
本发明涉及胶粘剂技术领域，具体涉及一种环保型胶合板用胶粘剂及其制备方法与应用。
背景技术
竹材与木材在机构、性能和生产工艺存在很多差距，相对木材而言竹材强度高、韧性大、耐磨性好、密度大大，纹理色泽感强，且毛竹生产周期短，原料来源广，特别是竹材人造板经过十几年发展，已成为一项新兴的人造板板种，人造板所使用的脲醛树脂、三聚氰胺改性脲醛树脂无法适应竹材人造板生产要求，因此大多数竹胶合板厂、集装箱底板生产厂都是使用酚醛树脂胶黏剂进行竹材胶合。
酚醛树脂是酚类与醛类在催化剂作用下形成树脂的统称。在木材加工领域中酚醛树脂是使用广泛的主要胶种之一，其用量仅次于脲醛树脂，尤其是在生产耐水、耐候性木制品方面酚醛树脂具有特殊的意义，酚醛树脂胶粘剂具有耐热性好、粘接强度高、耐老化性能好及电绝缘性优良，且价廉易用等特点，因此得到了较为广泛的应用；优点：极性大、粘接力强；刚性大、耐热性高；耐老化性好；耐水、耐油、耐化学介质、耐霉菌；本身易于改性，也能对其他胶粘剂进行改性，缺点：颜色较深、有一定的脆性、易龟裂，特别是水溶性酚醛树脂与脲醛树脂相比固化时间较长、固化温度高，对单板含水率要求严格；同时制备的酚醛树脂游离酚、游离醛高，污染环境，绿色环保性差，影响到酚醛树脂使用性能。
豆乳粉又称干燥豆乳，它是在豆乳生产的基础上，将豆乳进一步杀菌、然后添加甜味剂、乳化剂、食用香精(乳香型)、增味剂等食品添加剂，经乳化、均质、喷雾干燥再制成的速溶乳粉体，豆乳粉以大豆为原料制成，绿色环保、可再生，现有文献中很少出现将豆乳粉应用在胶黏剂领域。
现有中国专利文献(公告号：CN103583699B)公开了一种高营养速溶豆乳粉的制备方法属于豆制品加工技术，该方法包括以下步骤：(1)将新鲜的大豆浸泡后进行发芽处理，发芽后的大豆用开水烫漂，然后按一定比例添加弱碱水进行磨浆，并向其中添加适量还原剂，磨浆后得到浆渣混合物，对浆渣混合物进行超声处理，超声处理后进行浆渣分离得到生豆乳；(2)将生豆乳进行超高温瞬时热处理，然后添加乳化剂进行调配混匀，将调配好的豆乳均质后进行真空浓缩、喷雾干燥即得速溶豆乳粉，该文献给出了豆乳粉制备方法，但并未给出豆乳粉的应用。
中国专利文献(公开号：CN106117480A)公开了一种高摩尔比环保酚醛树脂胶及其制备方法和用途，酚醛树脂胶由以下组分制备而成：质量分数为98％的苯酚、质量分数为37％的甲醛水溶液、烧碱、工艺水、偶联剂、三聚氰胺，本发明的P:F＝1:(2.18-2.25)，该文献将甲醛加入量高于普通酚醛树脂胶配方含量，虽解决了苯酚用量，但提高了甲醛含量，增加了游离醛量，文献中虽给出了采用三聚氰胺降低醛含量，虽达到环保性效果，但解决效果不是很显著，仍需进一步改善。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保型胶合板用胶粘剂及其制备方法与应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种环保型胶合板用胶粘剂，包括以下重量份的原料：
苯酚30-40份、甲醛55-65份、改性豆乳粉15-25份、三聚氰胺5-11份、氢氧化钠10-20份、改性米糠油3-6份、有机化蒙脱土2-6份、盐酸氨基脲1-3份、去离子水5-15份；
所述改性豆乳粉的制备方法为：将豆乳粉先采用钴-60γ射线进行辐照处理2-5s，辐照剂量为3-6KGy，随后加入到去离子水中进行超声分散10-20min，然后加入氨水溶液调节pH至8.5-9.5，随后再加入豆乳粉总量10-20％的葡甘露聚糖，然后再真空浓缩、在干燥，随后再送入气爆罐中，通入蒸汽至压力为2.6-3.0MPa，保压20-30s，再将反应料喷射到接收罐中，即得改性豆乳粉。
作为本发明的进一步方案是：所述环保型胶合板用胶粘剂括以下重量份的原料：
苯酚32-38份、甲醛57-63份、改性豆乳粉17-24份、三聚氰胺8-10份、氢氧化钠13-17份、改性米糠油2-3份、有机化蒙脱土3-6份、盐酸氨基脲2-3份、去离子水10-15份。
作为本发明的进一步方案是：所述环保型胶合板用胶粘剂包括以下重量份的原料：
苯酚35份、甲醛60份、改性豆乳粉20份、三聚氰胺8份、氢氧化钠15份、改性米糠油4.5份、有机化蒙脱土4份、盐酸氨基脲2份、去离子水10份。
作为本发明的进一步方案是：所述苯酚、甲醛、三聚氰胺的摩尔比为1：(2.1-2.4)：(0.6-0.8)。
作为本发明的进一步方案是：所述苯酚、甲醛、三聚氰胺的摩尔比为1：2.25：0.7。
作为本发明的进一步方案是：所述改性米糠油的制备方法为将米糠油加热至1000-1200℃，然后进行保温处理。
作为本发明的进一步方案是：所述有机化蒙脱土的制备方法为将蒙脱土先置于去离子水中洗涤，然后风干，再在温度为200-300℃下煅烧10-20min，然后冷却至室温，再研磨至粒径为150-250目，随后再于三羟甲基乙烷中超声分散20-30min，随后再加入三羟甲基乙烷总量10-20％的稀土氯化镧，然后于80-90℃水浴中反应1-2h，随后再水洗，然后与偶联剂KH-550按照1:3进行偶联化处理，然后再水洗、干燥，即得有机化蒙脱土。
作为本发明的进一步方案是：所述偶联化处理温度为40-60℃，偶联化时间为5-15min。
本发明还提供了一种制备环保型胶合板用胶粘剂的方法，包括以下步骤：
步骤一，将苯酚、甲醛、去离子水依次加入到反应釜中，然后加入氢氧化钠调节pH至10.0-11.0，调节温度至65-75℃，反应1-3h，随后再加入三聚氰胺，继续反应1h；
步骤二，将步骤一得到反应物降温至30℃，随后再加入改性豆乳粉、改性米糠油，随后将温度升至70-80℃，继续反应1-2h；
步骤三，将步骤二中的反应物、盐酸氨基脲先反应1-2h，随后再加入有机化蒙脱土，继续反应3-6h，然后将温度降至30-40℃，保温1-2h，最后冷却至室温，即得本发明的环保型胶合板用胶粘剂。
一种环保型胶合板用胶粘剂在生产集装箱底板、汽车车厢底板、竹胶系列的建筑模板和桥梁板上的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明苯酚、甲醛、三聚氰胺的摩尔比为1：(2.1-2.4)：(0.6-0.8)，苯酚与甲醛反应将游离酚含量降到最低，多余的甲醛与三聚氰胺反应形成含有大量的亚氨基和羟基结构，加入的改性豆乳粉降低甲醛使用量，提高绿色环保性，豆乳粉经过改性后，蛋白质变性，豆乳粉含有大量的羟基，而加入的米糠油经过加热至1000-1200℃处理，同样具有大量的羟基，与豆乳粉相结合后，在固化剂作用下再与亚氨基和羟基等结构结合，形成交叉的网络结构，体系结构稳固，同时也解决了绿色环保问题，加入的米糠油含有多种脂肪酸同时含有r-谷维素、植物角鲨烯等生物活性成分，能够促进固化反应进程，提高反应效率。
(2)本发明加入的盐酸氨基脲分子中含有两个-NH2，加入到苯酚、甲醛、三聚氰胺体系中，促进体系交联结构更稳固，进而形成的树脂胶性能相应提高，加入的改性豆乳粉虽环保性得到大幅度改善，但树脂胶的耐水性能相应变差，因此本发明通过加入有机化蒙脱土，蒙脱土经过处理后层间增大，穿插在苯酚、甲醛、三聚氰胺体系中，使体系外表面形成疏水端，进而解决了树脂胶的耐水问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例的一种环保型胶合板用胶粘剂，包括以下重量份的原料：
苯酚30份、甲醛55份、改性豆乳粉15份、三聚氰胺5份、氢氧化钠10份、改性米糠油3份、有机化蒙脱土2份、盐酸氨基脲1份、去离子水5份；
所述改性豆乳粉的制备方法为：将豆乳粉先采用钴-60γ射线进行辐照处理2s，辐照剂量为3KGy，随后加入到去离子水中进行超声分散10min，然后加入氨水溶液调节pH至8.5，随后再加入豆乳粉总量10％的葡甘露聚糖，然后再真空浓缩、在干燥，随后再送入气爆罐中，通入蒸汽至压力为2.6MPa，保压20s，再将反应料喷射到接收罐中，即得改性豆乳粉。
本实施例的苯酚、甲醛、三聚氰胺的摩尔比为1：2.1：0.6。
本实施例的改性米糠油的制备方法为将米糠油加热至1000℃，然后进行保温处理。
本实施例的有机化蒙脱土的制备方法为将蒙脱土先置于去离子水中洗涤，然后风干，再在温度为200℃下煅烧10min，然后冷却至室温，再研磨至粒径为150目，随后再于三羟甲基乙烷中超声分散20min，随后再加入三羟甲基乙烷总量10％的稀土氯化镧，然后于80℃水浴中反应1h，随后再水洗，然后与偶联剂KH-550按照1:3进行偶联化处理，然后再水洗、干燥，即得有机化蒙脱土。
本实施例的偶联化处理温度为40℃，偶联化时间为5min。
本实施例的一种制备环保型胶合板用胶粘剂的方法，包括以下步骤：
步骤一，将苯酚、甲醛、去离子水依次加入到反应釜中，然后加入氢氧化钠调节pH至10.0，调节温度至65℃，反应1h，随后再加入三聚氰胺，继续反应1h；
步骤二，将步骤一得到反应物降温至30℃，随后再加入改性豆乳粉、改性米糠油，随后将温度升至70℃，继续反应1h；
步骤三，将步骤二中的反应物、盐酸氨基脲先反应1h，随后再加入有机化蒙脱土，继续反应3h，然后将温度降至30℃，保温1h，最后冷却至室温，即得本发明的环保型胶合板用胶粘剂。
本实施例的一种环保型胶合板用胶粘剂在生产集装箱底板、汽车车厢底板、竹胶系列的建筑模板和桥梁板上的应用。
实施例2：
本实施例的一种环保型胶合板用胶粘剂，包括以下重量份的原料：
苯酚40份、甲醛65份、改性豆乳粉25份、三聚氰胺11份、氢氧化钠20份、改性米糠油6份、有机化蒙脱土6份、盐酸氨基脲3份、去离子水15份；
所述改性豆乳粉的制备方法为：将豆乳粉先采用钴-60γ射线进行辐照处理5s，辐照剂量为6KGy，随后加入到去离子水中进行超声分散20min，然后加入氨水溶液调节pH至9.5，随后再加入豆乳粉总量20％的葡甘露聚糖，然后再真空浓缩、在干燥，随后再送入气爆罐中，通入蒸汽至压力为3.0MPa，保压30s，再将反应料喷射到接收罐中，即得改性豆乳粉。
本实施例的苯酚、甲醛、三聚氰胺的摩尔比为1：2.4：0.8。
本实施例的改性米糠油的制备方法为将米糠油加热至1200℃，然后进行保温处理。
本实施例的有机化蒙脱土的制备方法为将蒙脱土先置于去离子水中洗涤，然后风干，再在温度为300℃下煅烧20min，然后冷却至室温，再研磨至粒径为250目，随后再于三羟甲基乙烷中超声分散30min，随后再加入三羟甲基乙烷总量20％的稀土氯化镧，然后于90℃水浴中反应2h，随后再水洗，然后与偶联剂KH-550按照1:3进行偶联化处理，然后再水洗、干燥，即得有机化蒙脱土。
本实施例的偶联化处理温度为60℃，偶联化时间为15min。
本实施例的一种制备环保型胶合板用胶粘剂的方法，包括以下步骤：
步骤一，将苯酚、甲醛、去离子水依次加入到反应釜中，然后加入氢氧化钠调节pH至11.0，调节温度至75℃，反应3h，随后再加入三聚氰胺，继续反应1h；
步骤二，将步骤一得到反应物降温至30℃，随后再加入改性豆乳粉、改性米糠油，随后将温度升至80℃，继续反应2h；
步骤三，将步骤二中的反应物、盐酸氨基脲先反应2h，随后再加入有机化蒙脱土，继续反应6h，然后将温度降至40℃，保温2h，最后冷却至室温，即得本发明的环保型胶合板用胶粘剂。
本实施例的一种环保型胶合板用胶粘剂在生产集装箱底板、汽车车厢底板、竹胶系列的建筑模板和桥梁板上的应用。
实施例3：
本实施例的一种环保型胶合板用胶粘剂，包括以下重量份的原料：
苯酚35份、甲醛60份、改性豆乳粉20份、三聚氰胺8份、氢氧化钠15份、改性米糠油4.5份、有机化蒙脱土4份、盐酸氨基脲2份、去离子水10份；
所述改性豆乳粉的制备方法为：将豆乳粉先采用钴-60γ射线进行辐照处理3.5s，辐照剂量为4.5KGy，随后加入到去离子水中进行超声分散15min，然后加入氨水溶液调节pH至9.0，随后再加入豆乳粉总量15％的葡甘露聚糖，然后再真空浓缩、在干燥，随后再送入气爆罐中，通入蒸汽至压力为2.8MPa，保压25s，再将反应料喷射到接收罐中，即得改性豆乳粉。
本实施例的苯酚、甲醛、三聚氰胺的摩尔比为1：2.25：0.7。
本实施例的改性米糠油的制备方法为将米糠油加热至1100℃，然后进行保温处理。
本实施例的有机化蒙脱土的制备方法为将蒙脱土先置于去离子水中洗涤，然后风干，再在温度为250℃下煅烧15min，然后冷却至室温，再研磨至粒径为200目，随后再于三羟甲基乙烷中超声分散25min，随后再加入三羟甲基乙烷总量15％的稀土氯化镧，然后于85℃水浴中反应1.5h，随后再水洗，然后与偶联剂KH-550按照1:3进行偶联化处理，然后再水洗、干燥，即得有机化蒙脱土。
本实施例的偶联化处理温度为45℃，偶联化时间为10min。
本实施例的一种制备环保型胶合板用胶粘剂的方法，包括以下步骤：
步骤一，将苯酚、甲醛、去离子水依次加入到反应釜中，然后加入氢氧化钠调节pH至10.5，调节温度至70℃，反应2h，随后再加入三聚氰胺，继续反应1h；
步骤二，将步骤一得到反应物降温至30℃，随后再加入改性豆乳粉、改性米糠油，随后将温度升至75℃，继续反应1.5h；
步骤三，将步骤二中的反应物、盐酸氨基脲先反应1.5h，随后再加入有机化蒙脱土，继续反应4.5h，然后将温度降至35℃，保温1.5h，最后冷却至室温，即得本发明的环保型胶合板用胶粘剂。
本实施例的一种环保型胶合板用胶粘剂在生产集装箱底板、汽车车厢底板、竹胶系列的建筑模板和桥梁板上的应用。
对比例1：
与实施例3环保型胶合板用胶粘剂中材料及制备方法基本相同，唯有不同是未添加改性米糠油。
对比例2：
与实施例3环保型胶合板用胶粘剂中材料及制备方法基本相同，唯有不同是未添加盐酸氨基脲。
对比例3：
与实施例3环保型胶合板用胶粘剂中材料及制备方法基本相同，唯有不同是未添加有机化蒙脱土。
对比例4：
采用中国专利文献(公开号：CN106117480A)公开了一种高摩尔比环保酚醛树脂胶及其制备方法和用途中实施例1的原料及方法。
实施例1-3及对比例1-3的酚醛树脂胶原料组分(％)
按照GB/T17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》性能测试标准对实施例1-3及对比例1-5进行性能测试。
实施例1-3及对比例1-4得到树脂胶性能测试结果如下
从实施例3及对比例1-4中得出，本发明实施例3相对于对比例4游离酚降低了0.09％，游离醛降低了0.1％，胶合强度提高了1.93MPa，改善率为38.22％，弹性模量、静曲强度均具有显著改善，同时，添加的有机化蒙脱土在湿状条件下弹性模量、静曲强度表现出优良的性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种环保型胶合板用胶粘剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：
苯酚30-40份、甲醛55-65份、改性豆乳粉15-25份、三聚氰胺5-11份、氢氧化钠10-20份、改性米糠油3-6份、有机化蒙脱土2-6份、盐酸氨基脲1-3份、去离子水5-15份；
所述改性豆乳粉的制备方法为：将豆乳粉先采用钴-60γ射线进行辐照处理2-5s，辐照剂量为3-6KGy，随后加入到去离子水中进行超声分散10-20min，然后加入氨水溶液调节pH至8.5-9.5，随后再加入豆乳粉总量10-20％的葡甘露聚糖，然后再真空浓缩、在干燥，随后再送入气爆罐中，通入蒸汽至压力为2.6-3.0MPa，保压20-30s，再将反应料喷射到接收罐中，即得改性豆乳粉。
2.根据权利要求1所述的一种环保型胶合板用胶粘剂，其特征在于，所述环保型胶合板用胶粘剂括以下重量份的原料：
苯酚32-38份、甲醛57-63份、改性豆乳粉17-24份、三聚氰胺8-10份、氢氧化钠13-17份、改性米糠油2-3份、有机化蒙脱土3-6份、盐酸氨基脲2-3份、去离子水10-15份。
3.根据权利要求2所述的一种环保型胶合板用胶粘剂，其特征在于，所述环保型胶合板用胶粘剂包括以下重量份的原料：
苯酚35份、甲醛60份、改性豆乳粉20份、三聚氰胺8份、氢氧化钠15份、改性米糠油4.5份、有机化蒙脱土4份、盐酸氨基脲2份、去离子水10份。
4.根据权利要求1所述的一种环保型胶合板用胶粘剂，其特征在于，所述苯酚、甲醛、三聚氰胺的摩尔比为1：(2.1-2.4)：(0.6-0.8)。
5.根据权利要求4所述的一种环保型胶合板用胶粘剂，其特征在于，所述苯酚、甲醛、三聚氰胺的摩尔比为1：2.25：0.7。
6.根据权利要求1所述的一种环保型胶合板用胶粘剂，其特征在于，所述改性米糠油的制备方法为将米糠油加热至1000-1200℃，然后进行保温处理。
7.根据权利要求1所述的一种环保型胶合板用胶粘剂，其特征在于，所述有机化蒙脱土的制备方法为将蒙脱土先置于去离子水中洗涤，然后风干，再在温度为200-300℃下煅烧10-20min，然后冷却至室温，再研磨至粒径为150-250目，随后再于三羟甲基乙烷中超声分散20-30min，随后再加入三羟甲基乙烷总量10-20％的稀土氯化镧，然后于80-90℃水浴中反应1-2h，随后再水洗，然后与偶联剂KH-550按照1:3进行偶联化处理，然后再水洗、干燥，即得有机化蒙脱土。
8.根据权利要求7所述的一种环保型胶合板用胶粘剂，其特征在于，所述偶联化处理温度为40-60℃，偶联化时间为5-15min。
9.一种制备如权利要求1-8任一项所述的环保型胶合板用胶粘剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将苯酚、甲醛、去离子水依次加入到反应釜中，然后加入氢氧化钠调节pH至10.0-11.0，调节温度至65-75℃，反应1-3h，随后再加入三聚氰胺，继续反应1h；
步骤二，将步骤一得到反应物降温至30℃，随后再加入改性豆乳粉、改性米糠油，随后将温度升至70-80℃，继续反应1-2h；
步骤三，将步骤二中的反应物、盐酸氨基脲先反应1-2h，随后再加入有机化蒙脱土，继续反应3-6h，然后将温度降至30-40℃，保温1-2h，最后冷却至室温，即得本发明的环保型胶合板用胶粘剂。
10.根据权利要求1-9任一项所述的环保型胶合板用胶粘剂在生产集装箱底板、汽车车厢底板、竹胶系列的建筑模板和桥梁板上的应用。
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