CN110684485B - 超高固含量的胶合板用环保胶黏剂、制备方法及其应用 - Google Patents

超高固含量的胶合板用环保胶黏剂、制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超高固含量的胶合板用环保胶黏剂，其组分按重量百分比包含以下成分：蔗糖100份，磷酸二氢铵20～40份，亚硫酸钠3～4份，聚丙烯酰胺2～3份，柠檬酸0.05～2份，水25～63份；所述胶合板用环保胶黏剂的固含量为70.6‑85.6％。并公开了其制备方法，其在制备胶合板上的应用，以及制得的胶合板。本发明的提供的胶黏剂在合成过程中利用磷酸二氢铵对蔗糖水解与焦糖化反应的催化作用，形成低分子量预聚物，在固化过程中利用美拉德反应产生化学交联反应，胶黏剂的粘度适中，固含量可达70.6‑85.6％，改善了传统胶合板用天然胶黏剂因粘度过大无法提高固含量的缺陷，提高热固化速率与胶合强度。

Description

超高固含量的胶合板用环保胶黏剂、制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种超高固含量的胶合板用环保胶黏剂、制备方法及其应用。
背景技术
合成树脂胶黏剂对环境造成污染以及石油资源逐渐匮乏，开发以可再生原料为主的环保胶黏剂成为重要的研究方法；传统胶合板用天然胶黏剂多采用大豆分离蛋白改性或淀粉改性，该胶黏剂固含量低且粘度大，应用过程存在需要喷水，涂刮等问题，使用不方便，因此开发超高固含量且粘度低的天然胶黏剂具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种超高固含量的胶合板用环保胶黏剂。该胶黏剂利用磷酸二氢铵对蔗糖焦糖化反应的催化作用，形成低分子量预聚物，固含量可达70.6-85.6％，改善了传统胶合板用天然胶黏剂因粘度过大无法提高固含量的缺陷，提高热固化速率与胶合强度。
本发明的技术方案为：
一种超高固含量的胶合板用环保胶黏剂，其组分按重量百分比包含以下成分：
Figure BDA0002253676900000011
所述胶合板用环保胶黏剂的固含量70.6-85.6％，粘度范围为370～810mPa·s。
本发明还公开了上述的超高固含量的胶合板用环保胶黏剂的制备方法，其步骤包括：
(1)将蔗糖、柠檬酸和水混合，在80～90℃低速搅拌反应1～1.5小时；
(2)添加磷酸二氢铵到反应体系中，在90～100℃低速搅拌反应1～3小时；
(3)添加亚硫酸钠到反应体系中，在80～90℃高速搅拌反应0.5～1小时；
(4)待反应体系的温度降至室温后，添加聚丙烯酰胺到溶液中，低速搅拌0.2～0.5小时。
优选的，所述低速搅拌为170～200r/min，所述高速搅拌为350～370r/min。
优选的，所述水为蒸馏水。
本发明还公开了上述的超高固含量的胶合板用环保胶黏剂在制备胶合板上的应用。
优选的，其步骤包括：将胶合板用环保胶黏剂涂刷在单板上，基于垂直纹理方式组坯3层胶合板，热压成型，双面施胶量为180～220g/m2,热压温度为135～155℃，压力为1～1.5MPa，热压时间为4～5min。
本发明还公开了一种胶合板，采用上述的胶合板用环保胶黏剂与单板热压而成。
本发明的有益效果如下：
本发明所使用原料均具有良好的水溶性，其本体饱和水溶液的粘度较低，固含量低，不适于木质胶合板的使用，因此，本发明通过改进合成工艺，使得蔗糖在少量蒸馏水中发生水解反应，使得所合成胶黏剂的固含量可达70.6-85.6％。在磷酸二氢铵和亚硫酸钠催化作用下，蔗糖水解产物发生化学结构重排，在氨基作用下，形成高反应活性呋喃化合物，能够有效促进高分子聚合物的生成，显著提高胶合强度。由于所制备的胶黏剂在使用过程中需要脱水缩合，因此添加了聚丙烯酰胺为脱水剂，能够促进胶黏剂的固化效率，提升固化率，进一步提高胶合强度。
蔗糖和磷酸二氢铵在反应过程中，利用铵根离子对蔗糖水解和转化的催化作用，低温条件下形成糠醛，然后由糠醛与磷酸二氢铵热解后所形成的NH3产生amadori重排反应，所形成的聚合物多为呋喃聚合物，强度高，性能稳定，可用于人造板的制备。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
实施例1
一种超高固含量的胶合板用环保胶黏剂，其组分按重量比由以下成分组成：
Figure BDA0002253676900000021
胶黏剂制备工艺：
按重量份计称取相应的原料组分，胶黏剂制备时，首先将蔗糖、柠檬酸和水混合，在90℃低转速搅拌条件下反应1小时，然后再添加磷酸二氢铵和亚硫酸钠到反应体系中，在100℃低转速搅拌条件下反应1小时，之后添加亚硫酸钠到反应体系中，在90℃较高速转速搅拌条件下反应0.5小时，最后关闭反应釜，待反应体系温度降至室温条件下添加聚丙烯酰胺到溶液中，低速搅拌0.2小时。
所制备胶黏剂固含量为85.6％。
所述水为蒸馏水。
所述低速搅拌为170r/min，所述较高速搅拌为350r/min。
所制备胶黏剂在25℃时粘度值为810mPa·s，测试方法为旋转粘度计。
实施例2
一种超高固含量的胶合板用环保胶黏剂，其组分按重量比由以下成分组成：
Figure BDA0002253676900000031
胶黏剂制备工艺：
按重量份计称取相应的原料组分，胶黏剂制备时，首先将蔗糖、柠檬酸和水混合，在80℃低转速搅拌条件下反应1.5小时，然后再添加磷酸二氢铵和亚硫酸钠到反应体系中，在90℃低转速搅拌条件下反应2小时，之后添加亚硫酸钠到反应体系中，在80℃较高速转速搅拌条件下反应1小时，最后关闭反应釜，待反应体系温度降至室温条件下添加聚丙烯酰胺到溶液中，低速搅拌0.5小时。
所制备胶黏剂固含量为77.2％。
所述水为蒸馏水。
所述低速搅拌为200r/min，所述较高速搅拌为370r/min。
所制备胶黏剂在25℃时粘度值为622mPa·s，测试方法为旋转粘度计。
实施例3
一种超高固含量的胶合板用环保胶黏剂，其组分按重量比由以下成分组成：
Figure BDA0002253676900000032
胶黏剂制备工艺：
按重量份计称取相应的原料组分，胶黏剂制备时，首先将蔗糖、柠檬酸和水混合，在85℃低转速搅拌条件下反应1小时，然后再添加磷酸二氢铵和亚硫酸钠到反应体系中，在95℃低转速搅拌条件下反应3小时，之后添加亚硫酸钠到反应体系中，在85℃较高速转速搅拌条件下反应1小时，最后关闭反应釜，待反应体系温度降至室温条件下添加聚丙烯酰胺到溶液中，低速搅拌0.3小时。
所制备胶黏剂固含量为70.6％。
所述水为蒸馏水。
所述低速搅拌为180r/min，所述较高速搅拌为360r/min.
所制备胶黏剂在25℃时粘度值为370mPa·s，测试方法为旋转粘度计。
对比例1：与实施例1区别仅在于将蔗糖替换为果糖。
对比例2：与实施例1区别仅在于将磷酸二氢铵替换为磷酸铵。
对比例3：与实施例1区别仅在于将柠檬酸替换为冰醋酸。
实施例4：胶合板制备
按照GB/T9846.7-2004标准热压制备杨木胶合板，压板工艺参数为：试件尺寸300mm×300mm×9mm，采用手工改涂刷方式将上述制备的实施例1与对比例1胶黏剂均匀涂布于杨木单板，基于垂直纹理方式组坯3层胶合板，双面施胶量为200g/m2,热压温度为145℃，压力为1.5MPa，热压时间为4.5分钟。
实施例5：胶合板制备
按照GB/T9846.7-2004标准热压制备杨木胶合板，压板工艺参数为：试件尺寸300mm×300mm×9mm，采用手工改涂刷方式将上述制备的实施例2与对比例2胶黏剂均匀涂布于杨木单板，基于垂直纹理方式组坯3层胶合板，双面施胶量为180g/m2,热压温度为135℃，压力为1.2MPa，热压时间为5分钟。
实施例6：胶合板制备
按照GB/T9846.7-2004标准热压制备杨木胶合板，压板工艺参数为：试件尺寸300mm×300mm×9mm，采用手工改涂刷方式将上述制备的实施例3与对比例3胶黏剂均匀涂布于杨木单板，基于垂直纹理方式组坯3层胶合板，双面施胶量为220g/m2,热压温度为155℃，压力为1MPa，热压时间为4分钟。
性能测试与表征
采用本发明合成胶黏剂制备的杨木胶合板相关性能依据GB/T 17657-2013中4.17所规定的Ⅱ类胶合板胶合强度测试方法进行测试，甲醛释放量依据GB18580-2017标准进行测试。产品胶合强度满足国家Ⅱ类胶合板的相关标准，
表1是实施例1-3与对比例1-3的超高固含量胶黏剂制得的杨木胶合板的性能测试结果与GB/T 9846-2015和GB18580-2017标准规定值(简称：标准值)的比较。
表1实施例1-3与对比例1-3的超高固含量胶黏剂制得的杨木胶合板的性能测试结果
Figure BDA0002253676900000051
以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (7)

1.一种超高固含量的胶合板用环保胶黏剂，其组分按重量百分比包含以下成分：
Figure FDA0002253676890000011
其特征在于：所述胶合板用环保胶黏剂的固含量70.6-85.6％，粘度范围为370～810mPa·s。
2.权利要求1所述的超高固含量的胶合板用环保胶黏剂的制备方法，其步骤包括：
(1)将蔗糖、柠檬酸和水混合，在80～90℃低速搅拌反应1～1.5小时；
(2)添加磷酸二氢铵到反应体系中，在90～100℃低速搅拌反应1～3小时；
(3)添加亚硫酸钠到反应体系中，在80～90℃高速搅拌反应0.5～1小时；
(4)待反应体系的温度降至室温后，添加聚丙烯酰胺到溶液中，低速搅拌0.2～0.5小时。
3.根据权利要求2所述的超高固含量的胶合板用环保胶黏剂的制备方法，其特征在于：所述低速搅拌为170～200r/min，所述高速搅拌为350～370r/min。
4.根据权利要求2或3所述的超高固含量的胶合板用环保胶黏剂的制备方法，其特征在于：所述水为蒸馏水。
5.权利要求1所述的超高固含量的胶合板用环保胶黏剂在制备胶合板上的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其步骤包括：将胶合板用环保胶黏剂涂刷在单板上，基于垂直纹理方式组坯3层胶合板，热压成型，双面施胶量为180～220g/m2,热压温度为135～155℃，压力为1～1.5MPa，热压时间为4～5min。
7.一种胶合板，采用权利要求1所述的胶合板用环保胶黏剂与单板热压而成。
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Assignee: Nanjing moqiao Technology Development Co.,Ltd.

Assignor: NANJING FORESTRY University

Contract record no.: X2021980013337

Denomination of invention: Environmental friendly adhesive for plywood with ultra-high solid content, preparation method and application thereof

Granted publication date: 20210507

License type: Common License

Record date: 20211125