CN109852341A - 一种高强度瓦楞纸箱粘合剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度瓦楞纸箱粘合剂，由如下重量份的原料制成：大豆分离蛋白30‑40份、改性酚醛树脂10‑15份、改性木质素6‑8份、NaOH水溶液150‑200份、柠檬酸9‑11份；本发明还公开了所述高强度瓦楞纸箱粘合剂的制备方法。本发明的粘合剂采用大豆分离蛋白作为粘合剂主体，改性酚醛树脂作为大豆分离蛋白的交联剂，将降解后的大豆蛋白链接起来，获得更高的胶合强度和更好的耐水性；通过改性木质素的加入，降低酚醛树脂中游离甲醛和游离甲酚的含量；制得的粘合剂的粘结强度高、粘结性能好，不易出现水胶分离的现象，制备方法简单，工艺条件低，粘结后得到的纸板抗压力大，耐戳穿力强，生产出的瓦楞纸箱的质量能够得到保证。
Description
技术领域
本发明属于粘合剂技术领域，具体地，涉及一种高强度瓦楞纸箱粘合剂及其制备方法。
背景技术
目前，瓦线生产中瓦楞纸板的粘合剂主要使用淀粉胶粘合剂，我们知道，现有淀粉粘合剂的剥离强度标准为5.88n/m2，其生产工艺为一步法制胶和二步法制胶，制胶又分为冷制胶和热制胶两种方法，实践证明，采用热制胶工艺比冷制胶工艺所制成的粘合剂性能要好。但是，现有粘合剂不能稳定，胶水运动粘度下降较快，存放时间较短一般24小时左右就开始变质，原纸是由多种纤维分子构成，淀粉胶合剂从纸的表面毛细孔渗透到纤维中而形成根顶状的胶钉，衬纸与楞峰之间通过胶钉有效的粘合在一起。高强瓦楞纸板纸质较好，紧度高，表面施胶毛细孔堵住，一般胶水渗透性较差，容易出现假粘，起泡，脱胶等质量问题。解决这一问题，必须保证胶水稳定性，将经过熟化的粘度高流动性差的淀粉糊料准确，适量，均匀地涂抹在瓦楞峰线上，满足高强瓦楞纸板粘结机理这一工艺要求，必须生产制造胶水性能方面得到解决。干燥慢、脱胶变形、吸湿。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度瓦楞纸箱粘合剂及其制备方法，通过将改性酚醛树脂作为大豆分离蛋白的交联剂，将降解后的大豆蛋白链接起来，获得更高的胶合强度和更好的耐水性；通过改性木质素的加入，降低酚醛树脂中游离甲醛和游离甲酚的含量；制得的粘合剂的粘结强度高、粘结性能好，不易出现水胶分离的现象，制备方法简单，工艺条件低，产品品质稳定，粘结后得到的纸板抗压力大，耐戳穿力强，生产出的瓦楞纸箱的质量能够得到保证。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高强度瓦楞纸箱粘合剂，由如下重量份的原料制成：大豆分离蛋白30-40份、改性酚醛树脂10-15份、改性木质素6-8份、NaOH水溶液150-200份、柠檬酸9-11份；
所述NaOH水溶液的质量分数为10％；
所述高强度瓦楞纸箱粘合剂由如下步骤制成：
步骤一、在150r/min的匀速搅拌下，采用出料装置将大豆分离蛋白缓慢加入NaOH溶液中，加完后，于25-30min内将体系逐渐升温至80℃，保温反应90min，之后降温至50℃，用柠檬酸调节体系的pH至9-9.5，自然冷却至室温，得到大豆蛋白降解液；
步骤二、将大豆蛋白降解液与三分之一的改性酚醛树脂在90℃下反应10min，再降温至65℃，加入剩余的改性酚醛树脂和改性木质素，继续反应20min，自然冷却至室温，制得粘合剂。
进一步地，所述改性酚醛树脂由如下方法制备：
按照固液比1g：4-5mL将苯酚和质量分数为30％的NaOH溶液混合，升温至60℃，加入戊二醛反应1h，再加入质量分数为50％的甲醛水溶液，并开始升温，温度到达88-93℃保温，过程中补加NaOH溶液保证pH在9-9.5，保温反应120-130min，反应完成后迅速降温，得到改性酚醛树脂；
其中，苯酚、戊二醛和甲醛的物质的量之比为1:1.4:0.4。
进一步地，所述改性木质素由如下方法制备：
1)将蔗渣与蒸馏水按照固液比1g：5-6mL混合打浆，向浆液内加入质量分数为48％的硫酸溶液将浆液pH值调至1.9-2.0，搅拌50-60min后静置2h，离心收集固体，用去离子水洗涤4-5次，最后在45℃下真空干燥4-5h，得到粗品；
2)按照固液比1g：2.5-3mL将上述粗品加入甲醇中，再加入甲醇体积一半的丙酮，搅拌溶解，将溶液滴入到乙醚中沉淀，离心收集沉淀物，在45℃下真空干燥4-5h，制得纯品；
3)将纯品与苯酚按照质量比1:4混合，在75℃下磁力搅拌均匀后，加入苯酚质量2％的硫酸在115℃下回流反应150min，反应完成后迅速用冷水降至室温，在产物中加入2倍体积的丙酮，充分溶解后离心，离心液滴入乙醚中沉淀，离心收集沉淀物，在45℃下真空干燥4-5h，得到改性木质素。
一种高强度瓦楞纸箱粘合剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、在150r/min的匀速搅拌下，采用出料装置将大豆分离蛋白缓慢加入NaOH溶液中，加完后，于25-30min内将体系逐渐升温至80℃，保温反应90min，之后降温至50℃，用柠檬酸调节体系的pH至9-9.5，自然冷却至室温，得到大豆蛋白降解液；
步骤二、将大豆蛋白降解液与三分之一的改性酚醛树脂在90℃下反应10min，再降温至65℃，加入剩余的改性酚醛树脂和改性木质素，继续反应20min，自然冷却至室温，制得粘合剂。
本发明的有益效果：
本发明的粘合剂采用改性酚醛树脂，在苯酚与甲醛反应生成的酚醛树脂中引入了戊二醛，改变酚醛树脂之间只有亚甲基连接的分子结构，戊二醛替代部分甲醛引入到酚醛树脂中，显然可以降低酚醛树脂的游离酚和游离甲醛；此外，戊二醛属于长链分子，形成的苯酚-戊二醛-甲醛体系中含有能增加树脂的韧性酚醛链接，将进一步提高树脂的强度；戊二醛改性的酚醛树脂具有较低的游离甲醛和游离酚含量，是一种环保型的酚醛树脂，具有环保优势；降解的大豆蛋白暴露出-NH2、-COOH、-CONH、-SH等活性官能团，加入改性酚醛树脂，把降解后的大豆蛋白链接起来，获得更高的胶合强度和更好的耐水性；
本发明的粘合剂采用大豆分离蛋白作为粘合剂主体，改性酚醛树脂作为大豆分离蛋白的交联剂，将降解后的大豆蛋白链接起来，获得更高的胶合强度和更好的耐水性；通过改性木质素的加入，降低酚醛树脂中游离甲醛和游离甲酚的含量；制得的粘合剂的粘结强度高、粘结性能好，不易出现水胶分离的现象，制备方法简单，工艺条件低，产品品质稳定，粘结后得到的纸板抗压力大，耐戳穿力强，生产出的瓦楞纸箱的质量能够得到保证。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明出料装置的结构示意图；
图2为本发明出料装置的局部结构示意图；
图3为本发明出料装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种高强度瓦楞纸箱粘合剂，由如下重量份的原料制成：大豆分离蛋白30-40份、改性酚醛树脂10-15份、改性木质素6-8份、NaOH水溶液150-200份、柠檬酸9-11份；
所述NaOH水溶液的质量分数为10％；
所述改性酚醛树脂由如下方法制备：
按照固液比1g：4-5mL将苯酚和质量分数为30％的NaOH溶液混合，升温至60℃，加入戊二醛反应1h，再加入质量分数为50％的甲醛水溶液，并开始升温，温度到达88-93℃保温，过程中补加NaOH溶液保证pH在9-9.5，保温反应120-130min，反应完成后迅速降温，得到改性酚醛树脂；
其中，苯酚、戊二醛和甲醛的物质的量之比为1:1.4:0.4；
在苯酚与甲醛反应生成的酚醛树脂中引入了戊二醛，改变酚醛树脂之间只有亚甲基连接的分子结构，戊二醛替代部分甲醛引入到酚醛树脂中，显然可以降低酚醛树脂的游离酚和游离甲醛；此外，戊二醛属于长链分子，形成的苯酚-戊二醛-甲醛体系中含有能增加树脂的韧性酚醛链接，将进一步提高树脂的强度；戊二醛改性的酚醛树脂具有较低的游离甲醛和游离酚含量，是一种环保型的酚醛树脂，具有环保优势；降解的大豆蛋白暴露出-NH2、-COOH、-CONH、-SH等活性官能团，加入改性酚醛树脂，把降解后的大豆蛋白链接起来，获得更高的胶合强度和更好的耐水性；
所述改性木质素由如下方法制备：
1)将蔗渣与蒸馏水按照固液比1g：5-6mL混合打浆，向浆液内加入质量分数为48％的硫酸溶液将浆液pH值调至1.9-2.0，搅拌50-60min后静置2h，离心收集固体，用去离子水洗涤4-5次，最后在45℃下真空干燥4-5h，得到粗品；
2)按照固液比1g：2.5-3mL将上述粗品加入甲醇中，再加入甲醇体积一半的丙酮，搅拌溶解，将溶液滴入到乙醚中沉淀，离心收集沉淀物，在45℃下真空干燥4-5h，制得纯品；
3)将纯品与苯酚按照质量比1:4混合，在75℃下磁力搅拌均匀后，加入苯酚质量2％的硫酸(硫酸的质量分数为98％)在115℃下回流反应150min，反应完成后迅速用冷水降至室温，在产物中加入2倍体积的丙酮，充分溶解后离心，离心液滴入乙醚中沉淀，离心收集沉淀物，在45℃下真空干燥4-5h，得到改性木质素；
苯酚改性木质素，酚化改性引起木质素大分子结构的降解以及甲氧基的脱落，导致木质素相对分子质量的减小、均一性的增加以及酚羟基含量的增加，酚化改性能显著提高木质素的反应活性；
所述高强度瓦楞纸箱粘合剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、在150r/min的匀速搅拌下，采用出料装置将大豆分离蛋白缓慢加入NaOH溶液中，加完后，于25-30min内将体系逐渐升温至80℃，保温反应90min，之后降温至50℃，用柠檬酸调节体系的pH至9-9.5，自然冷却至室温，得到大豆蛋白降解液；
步骤二、将大豆蛋白降解液与三分之一的改性酚醛树脂在90℃下反应10min，再降温至65℃，加入剩余的改性酚醛树脂和改性木质素，继续反应20min，自然冷却至室温，制得粘合剂。
步骤一中所述出料装置，如图1-3所示，包括放料桶1，将大豆分离蛋白加入放料桶1内，放料桶1内设有圆锥形凸起11，圆锥形凸起11的尖端朝上，圆锥形凸起11的底表面固定于放料桶1的底板上，较优的，圆锥形凸起11的高度为放料桶高度的1/2；放料桶1的底板上开有若干沿圆周方向均布的出料口12，出料口12位于放料桶1的侧壁与圆锥形凸起11之间；放料桶1的下方通过进料管13连接有出料环管2，进料管13一端与出料口12贯通，另一端与出料环管2贯通，出料环管2上开有若干沿圆周方向均布的下料孔21，下料孔21位于出料环管2的正下方；出料环管2的侧壁固定有相对设置的两块支撑板22，支撑板22的下表面安装有液压杆23，液压杆23的下端设有底座24，较优的，底座24为吸盘；
所述出料装置的工作原理及方式如下：
找到合适的位置，通过底座24将整个所述出料装置稳固支撑于操作台面上，再通过调节液压杆23，找到合适的高度，使进料环管2位于待加物料容器的正上方，将大豆蛋白加入放料桶1内，由于圆锥形凸起11的设置，大豆蛋白不会在料桶堆积，大豆蛋白通过出料口12出料，经进料管13到达出料环管2，再通过出料环管2上的下料孔21均匀、缓慢出料；通过所述出料装置能够实现大豆蛋白的均匀、缓慢加料，有利于后续反应的进行。
实施例1
一种高强度瓦楞纸箱粘合剂，由如下重量份的原料制成：大豆分离蛋白30份、改性酚醛树脂10份、改性木质素6份、NaOH水溶液150份、柠檬酸9份；
所述高强度瓦楞纸箱粘合剂由如下步骤制成：
步骤一、在150r/min的匀速搅拌下，将大豆分离蛋白缓慢加入NaOH溶液中，加完后，于25min内将体系逐渐升温至80℃，保温反应90min，之后降温至50℃，用柠檬酸调节体系的pH至9，自然冷却至室温，得到大豆蛋白降解液；
步骤二、将大豆蛋白降解液与三分之一的改性酚醛树脂在90℃下反应10min，再降温至65℃，加入剩余的改性酚醛树脂和改性木质素，继续反应20min，自然冷却至室温，制得粘合剂。
实施例2
一种高强度瓦楞纸箱粘合剂，由如下重量份的原料制成：大豆分离蛋白35份、改性酚醛树脂12份、改性木质素7份、NaOH水溶液175份、柠檬酸10份；
所述高强度瓦楞纸箱粘合剂由如下步骤制成：
步骤一、在150r/min的匀速搅拌下，将大豆分离蛋白缓慢加入NaOH溶液中，加完后，于28min内将体系逐渐升温至80℃，保温反应90min，之后降温至50℃，用柠檬酸调节体系的pH至9.3，自然冷却至室温，得到大豆蛋白降解液；
步骤二、将大豆蛋白降解液与三分之一的改性酚醛树脂在90℃下反应10min，再降温至65℃，加入剩余的改性酚醛树脂和改性木质素，继续反应20min，自然冷却至室温，制得粘合剂。
实施例3
一种高强度瓦楞纸箱粘合剂，由如下重量份的原料制成：大豆分离蛋白40份、改性酚醛树脂15份、改性木质素8份、NaOH水溶液200份、柠檬酸11份；
所述高强度瓦楞纸箱粘合剂由如下步骤制成：
步骤一、在150r/min的匀速搅拌下，将大豆分离蛋白缓慢加入NaOH溶液中，加完后，于30min内将体系逐渐升温至80℃，保温反应90min，之后降温至50℃，用柠檬酸调节体系的pH至9.5，自然冷却至室温，得到大豆蛋白降解液；
步骤二、将大豆蛋白降解液与三分之一的改性酚醛树脂在90℃下反应10min，再降温至65℃，加入剩余的改性酚醛树脂和改性木质素，继续反应20min，自然冷却至室温，制得粘合剂。
对实施例1-3制备得到的粘合剂做性能测试：
经测试，实施例1-3制备得到的粘合剂的粘合强度达到7.81-8.03N/cm2，边压强度等物理性能超过普通粘合剂28-32％，夏秋季可存放一周不变质，春冬季可存放半个月不变质；说明本发明制备得到的粘合剂具有粘结强度高、不易变质、使用性能好能优点。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (4)
1.一种高强度瓦楞纸箱粘合剂，其特征在于，由如下重量份的原料制成：大豆分离蛋白30-40份、改性酚醛树脂10-15份、改性木质素6-8份、NaOH水溶液150-200份、柠檬酸9-11份；
所述NaOH水溶液的质量分数为10％；
所述高强度瓦楞纸箱粘合剂由如下步骤制成：
步骤一、在150r/min的匀速搅拌下，采用出料装置将大豆分离蛋白缓慢加入NaOH溶液中，加完后，于25-30min内将体系逐渐升温至80℃，保温反应90min，之后降温至50℃，用柠檬酸调节体系的pH至9-9.5，自然冷却至室温，得到大豆蛋白降解液；
步骤二、将大豆蛋白降解液与三分之一的改性酚醛树脂在90℃下反应10min，再降温至65℃，加入剩余的改性酚醛树脂和改性木质素，继续反应20min，自然冷却至室温，制得粘合剂。
2.根据权利要求1所述的一种高强度瓦楞纸箱粘合剂，其特征在于，所述改性酚醛树脂由如下方法制备：
按照固液比1g：4-5mL将苯酚和质量分数为30％的NaOH溶液混合，升温至60℃，加入戊二醛反应1h，再加入质量分数为50％的甲醛水溶液，并开始升温，温度到达88-93℃保温，过程中补加NaOH溶液保证pH在9-9.5，保温反应120-130min，反应完成后迅速降温，得到改性酚醛树脂；
其中，苯酚、戊二醛和甲醛的物质的量之比为1:1.4:0.4。
3.根据权利要求1所述的一种高强度瓦楞纸箱粘合剂，其特征在于，所述改性木质素由如下方法制备：
1)将蔗渣与蒸馏水按照固液比1g：5-6mL混合打浆，向浆液内加入质量分数为48％的硫酸溶液将浆液pH值调至1.9-2.0，搅拌50-60min后静置2h，离心收集固体，用去离子水洗涤4-5次，最后在45℃下真空干燥4-5h，得到粗品；
2)按照固液比1g：2.5-3mL将上述粗品加入甲醇中，再加入甲醇体积一半的丙酮，搅拌溶解，将溶液滴入到乙醚中沉淀，离心收集沉淀物，在45℃下真空干燥4-5h，制得纯品；
3)将纯品与苯酚按照质量比1:4混合，在75℃下磁力搅拌均匀后，加入苯酚质量2％的硫酸在115℃下回流反应150min，反应完成后迅速用冷水降至室温，在产物中加入2倍体积的丙酮，充分溶解后离心，离心液滴入乙醚中沉淀，离心收集沉淀物，在45℃下真空干燥4-5h，得到改性木质素。
4.一种高强度瓦楞纸箱粘合剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、在150r/min的匀速搅拌下，采用出料装置将大豆分离蛋白缓慢加入NaOH溶液中，加完后，于25-30min内将体系逐渐升温至80℃，保温反应90min，之后降温至50℃，用柠檬酸调节体系的pH至9-9.5，自然冷却至室温，得到大豆蛋白降解液；
步骤二、将大豆蛋白降解液与三分之一的改性酚醛树脂在90℃下反应10min，再降温至65℃，加入剩余的改性酚醛树脂和改性木质素，继续反应20min，自然冷却至室温，制得粘合剂。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190607 |
|
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