CN109897596B - 一种杉木树皮人造板胶粘剂 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑材料技术领域，尤其是一种杉木树皮人造板胶粘剂，按重量份计由以下原料制成：80‑100份杉木树皮粉、40‑60份脲醛树脂、80‑85份苯酚、3‑5份尿素、1‑2份云母粉、1‑2份石膏粉、0.5‑0.6份纳米氧化硅、0.1‑0.2份硅氧烷表面活性剂。根据杉木树皮的成分，本发明还提供了所述胶粘剂的制备方法：先使用含有H2O2、木质素过氧化酶、乙酰丙酮钴的氢氧化钠溶液对杉木树皮粉进行处理；然后将处理过的杉木树皮粉与苯酚、尿素反应后，与云母粉、石膏粉、纳米氧化硅、氧烷表面活性剂混合制成树皮胶；再将树皮胶与脲醛树脂混合即可。本发明提供的杉木树皮胶粘剂具有良好的胶粘强度、耐水性、耐候性和硬度，游离甲醛释放量低。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，尤其是一种杉木树皮人造板胶粘剂。
背景技术
随着现代木材加工业的发展，我国人造板工业快速增长，木材胶粘剂的用量也日益增加；据相关统计，全球木材胶粘剂产量约占胶粘剂总产量的3/4。目前我国人造板工业用得最多的木材胶粘剂有3种：脲醛树脂(UF)胶、酚醛树脂(PF)胶、三聚氰胺-甲醛树脂(MF)胶；这3种胶属于醛类胶粘剂，具有各自的特性。UF胶接性能好，具有一定的耐水性、成本低、用途范围广泛，主要用作家具制造和室内装修；但是当UF中甲醛/尿素物质量的比高时，在人造板的生产和使用过程中会释放游离甲醛，污染环境，危害身体；甲醛/尿素物质量的量比低时，耐湿热、耐老化性能差。PF有着良好的耐候性、耐热性、耐磨性，胶接能力强，但存在成本较高、热压温度高、单板含水率要求高等缺点。MF具有优良的耐水性、耐热性、硬度高、固化快，但价格昂贵、易碎易裂、柔韧性差、贮存稳定性不佳。由于这3种胶粘剂的原料均来自不可再生的化石资源，在生产和使用过程中释放的甲醛，不仅污染环境，同时危害人们的身体健康；人们开始研究用新的物质如植物蛋白、木质素、单宁等来代替化学原料生产木材胶粘剂，改善醛类胶粘剂的性能，降低其中的游离甲醛含量。
在木材加工过程中，产生大量树皮和锯木屑，少量经过处理后可作肥料或造纸，而大量作为燃料或废弃，利用价值较低。树皮、木屑中含有丰富的单宁、木质素等物质，现已被用于木材胶粘剂的制作方面。木质素是由苯丙单元通过醚键和碳碳键联接的复杂的无定形高聚物；这2种键分子极性小、键能高，难以反应，而且甲氧基含量高，羟基含量低，苯环上位阻大，活性低。因此，人们在制备木材胶粘剂的过程中对碱法溶解木质素进行改性处理：羟甲基化反应、脱甲基化反应、酚化反应、磺化反应、氧化反应等，增加木质素的活性管能团；但改性后的木质素分子量还是较大，醛类物质或交联剂在木质素分子之间不能充分交联，会影响胶层的力学性能。又如专利申请号为CN201010194772.5的文件公开的一种树皮粉酚醛树脂胶粘剂及其制备方法，采用含有包含亚硫酸钙在内的碱性催化剂体系对树皮粉进行活化处理，然后使用树皮活处理得到的产物代替部苯酚与甲醛反应制成。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明研究者对杉木树皮的成分及其结构进行研究，提出了一种杉木树皮人造板胶粘剂，具体是通过以下技术方案实现的：
一种杉木树皮人造板胶粘剂，由以下重量份的原料组成：80-100份杉木树皮粉、40-60份脲醛树脂、80-85份苯酚、3-5份尿素、1-2份云母粉、1-2份石膏粉、0.5-0.6份纳米氧化硅、0.1-0.2份硅氧烷表面活性剂。
优选地，所述硅氧烷表面活性剂为聚甲基氢硅氧烷。聚甲基硅氧烷使胶粘剂中的成分分散得更为均匀，同时能增强胶粘剂对人造板的附着力。
优选地，所述杉木树皮粉的粒径为60-70目，石膏粉、云母粉的粒度为150-160目。
优选地，所述杉木树皮人造板胶粘剂的制备方法，包括以下过程：
(1)将杉木树皮粉与氢氧化钠溶液按1:5-6的质量比混合后，搅拌加热到80-100℃，保温反应1-1.5h；
(2)待步骤(1)的物料冷却至60-70℃，加入苯酚，保温反应20-25min；再继续冷却至40-50℃，加入尿素，保温反应6-10min后，加入云母粉、石膏粉、纳米氧化硅、氧烷表面活性剂混合搅拌3-5min，得树皮胶；
(3)将树皮胶在常温下与脲醛树脂混合搅拌均匀，即得胶粘剂。
优选地，所述氢氧化钠溶液中氢氧化钠的含量为6-8％。
优选地，所述氢氧化钠溶液中含有0.02wt％的H2O2、0.05％的木质素过氧化酶、0.01％乙酰丙酮钴。
优选地，所述胶粘剂施胶时的热压条件为：热压温度140℃，单位压力1.5MPa，热压时间3min。
本发明的有益效果在于：
本发明研究者通过对杉木树皮的成分进行研究，发现杉木树皮中单宁含量较低，愈疮木基木质素、酚酸类物质含量高，愈疮木基木质素、酚酸类物质的分子量较大，反应活性低；木质素过氧化酶、乙酰丙酮钴的使用能将愈疮木基木质素分子之间的β-O-4类型的碳-氢键断裂，分解成一系列含有羟基、芳香环的分子量较小化合物，提高木质素分子与苯酚等物质的反应活力，提高杉木树皮的利用率，而且木质素氧化酶在高温下能失活，能防止木质素分子降解为更小的分子。云母粉、石膏粉混合使用很好地调节胶粘剂的固化速度，使其能快速固化；同时也能改善胶粘剂的耐热性、耐磨性。纳米氧化硅、氧烷表面活性剂能增强胶粘剂对人造板的附着力，同时纳米氧化硅也能改善胶粘剂的耐水性、硬度。
本发明提供的胶粘剂，具有良好的胶粘强度、耐水性、耐候性和硬度，游离甲醛释放量低。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1
组分：80g杉木树皮粉、40g脲醛树脂、80g苯酚、3g尿素、1g云母粉、1g石膏粉、0.5g纳米氧化硅、0.1g聚甲基氢硅氧烷。
所述杉木树皮粉的粒径为60目，石膏粉、云母粉的粒度为150目。
杉木树皮人造板胶粘剂的制备方法，包括以下过程：
(1)将杉木树皮粉与6％的氢氧化钠溶液按1:5的质量比混合后，搅拌加热到80℃，保温反应1.5h；
(2)待步骤(1)的物料冷却至60℃，加入苯酚，保温反应25min；再继续冷却至50℃，加入尿素，保温反应6min后，加入云母粉、石膏粉、纳米氧化硅、氧烷表面活性剂混合搅拌3min，得树皮胶；
(3)将树皮胶在常温下与脲醛树脂混合搅拌均匀，即得胶粘剂。
所述氢氧化钠溶液中含有0.02wt％的H2O2、0.05wt％的木质素过氧化酶、0.01wt％乙酰丙酮钴。
将所制成的胶粘剂用于压制三层山樟胶合板，单板含水率为低于10％，热压条件为：热压温度140℃，单位压力1.5MPa，热压时间3min。
实施例2
组分：85g杉木树皮粉、50g脲醛树脂、82g苯酚、4g尿素、1.2g云母粉、1.8g石膏粉、0.55g纳米氧化硅、0.15g聚甲基氢硅氧烷。
所述杉木树皮粉的粒径为70目，石膏粉、云母粉的粒度为150目。
杉木树皮人造板胶粘剂的制备方法，包括以下过程：
(1)将杉木树皮粉与6％的氢氧化钠溶液按1:6的质量比混合后，搅拌加热到95℃，保温反应1.2h；
(2)待步骤(1)的物料冷却至65℃，加入苯酚，保温反应22min；再继续冷却至45℃，加入尿素，保温反应8min后，加入云母粉、石膏粉、纳米氧化硅、氧烷表面活性剂混合搅拌4min，得树皮胶；
(3)将树皮胶在常温下与脲醛树脂混合搅拌均匀，即得胶粘剂。
所述氢氧化钠溶液中含有0.02wt％的H2O2、0.05wt％的木质素过氧化酶、0.01wt％乙酰丙酮钴。
将所制成的胶粘剂用于压制三层山樟胶合板，单板含水率为低于10％，热压条件为：热压温度140℃，单位压力1.5MPa，热压时间3min。
实施例3
组分：100g杉木树皮粉、60g脲醛树脂、85g苯酚、5g尿素、2g云母粉、2g石膏粉、0.6g纳米氧化硅、0.2g聚甲基氢硅氧烷。
所述杉木树皮粉的粒径为70目，石膏粉、云母粉的粒度为160目。
杉木树皮人造板胶粘剂的制备方法，包括以下过程：
(1)将杉木树皮粉与8％的氢氧化钠溶液按1:6的质量比混合后，搅拌加热到100℃，保温反应1h；
(2)待步骤(1)的物料冷却至70℃，加入苯酚，保温反应20min；再继续冷却至40℃，加入尿素，保温反应10min后，加入云母粉、石膏粉、纳米氧化硅、氧烷表面活性剂混合搅拌5min，得树皮胶；
(3)将树皮胶在常温下与脲醛树脂混合搅拌均匀，即得胶粘剂。
所述氢氧化钠溶液中含有0.02wt％的H2O2、0.05wt％的木质素过氧化酶、0.01wt％乙酰丙酮钴。
将所制成的胶粘剂用于压制三层山樟胶合板，单板含水率为低于10％，热压条件为：热压温度140℃，单位压力1.5MPa，热压时间3min。
对比例1
对比例1与实施例3的区别在于氢氧化钠化钠溶液中没有添加H2O2、木质素过氧化酶、乙酰丙酮钴。
对比例2
对比例2与实施例3的区别在于氢氧化钠化钠溶液中添加的是0.08％的亚硫酸钙(氧化剂)。
试验例
按GB9846.1-9846.12-88检测实施例和对比例所制胶粘剂的胶合强度和含水率，同时估计压制的三层山樟胶合板的木破率，结果如表1所示：
表1
在此有必要指出的是，以上实施例和试验例仅限于对本发明的技术方案做进一步的阐述和理解，不能理解为对本发明的技术方案做进一步的限定，本领域技术人员作出的非突出实质性特征和显著进步的发明创造，仍然属于本发明的保护范畴。
Claims (5)
1. 一种杉木树皮人造板胶粘剂， 由以下重量份的原料组成：80-100份杉木树皮粉、40-60份脲醛树脂、 80-85份苯酚、 3-5份尿素、 1-2份云母粉、 1-2份石膏粉、 0.5-0.6份纳米氧化硅、 0.1-0.2份硅氧烷表面活性剂； 所述的杉木树皮人造板胶粘剂的制备方法，包括以下过程： （1） 将杉木树皮粉与氢氧化钠溶液按1:5-6的质量比混合后， 搅拌加热到80-100oC， 保温反应1-1.5h；（2） 待步骤（1） 的物料冷却至60-70oC， 加入苯酚， 保温反应20-25min； 再继续冷却至40-50oC， 加入尿素， 保温反应6-10min后，加入云母粉、 石膏粉、 纳米氧化硅、硅氧烷表面活性剂混合搅拌3-5min，得树皮胶； （3） 将树皮胶在常温下与脲醛树脂混合搅拌均匀，即得胶粘剂；所述氢氧化钠溶液中含有0.02wt%的H2O2、 0.05 wt%的木质素过氧化酶、 0.01% wt乙酰丙酮钴。
2.如权利要求1所述的杉木树皮人造板胶粘剂， 其特征在于， 所述硅氧烷表面活性剂为聚甲基氢硅氧烷。
3.如权利要求1所述的杉木树皮人造板胶粘剂，其特征在于，所述杉木树皮粉的粒径为60-70目， 石膏粉、 云母粉的粒度为150-160目。
4.如权利要求1所述的杉木树皮人造板胶粘剂， 其特征在于， 所述氢氧化钠溶液中氢氧化钠的含量为6-8%。
5. 如权利要求1所述的杉木树皮人造板胶粘剂， 其特征在于， 所述胶粘剂施胶时的热压条件为： 热压温度140oC， 单位压力1.5MPa， 热压时间3min。
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