CN110746905B - 一种利用玉米芯制备木材胶粘剂用活性填料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用玉米芯制备木材胶粘剂用活性填料的方法，将玉米芯干燥后碾碎，初步粉碎成粗粉；用氯化钙水溶液浸渍玉米芯粗粉20~90min，滤掉多余水溶液，干燥至含水率6%以下；将浸渍干燥后的玉米芯粗粉放入压力浸渍罐中，用碳酸的钠盐或铵盐溶液在1.0~2.0MPa以下浸渍20~60min，滤掉多余水溶液，并干燥至含水率为8~12%；再次粉碎成160~500目，制得纳米碳酸钙填充改性玉米芯粉；将所得的纳米碳酸钙填充改性玉米芯粉与活性矿物质粉、甲醛捕捉剂、增粘剂和固化促进剂按一定比例混合均匀，制成木材胶粘剂用活性填料。本发明的活性填料不仅具有面粉填料的特性，而且能进一步改善胶合性能、降低甲醛释放量。

Description

一种利用玉米芯制备木材胶粘剂用活性填料的方法
技术领域
本发明涉及农林资源利用和人造板加工技术领域，具体涉及一种利用玉米芯制备木材胶粘剂用活性填料的方法。
背景技术
玉米是我国主要的粮食作物之一，在全国各地广泛种植，据统计，我国每年生产玉米芯约5000万吨左右，资源丰富，玉米芯的利用技术得到大力发展，目前已经在工业原料、培养基、饲料、新能源材料领域得到应用。玉米芯易于收集、收集率达到97%以上，但高效利用率还不足20%，因此开发玉米芯的科学高效利用途径具有重要意义。
我国是人造板生产大国，2017年我国生产各类人造板29486万立方米，其中胶合板产量达17195万立方米、细木工板达1700多万立方米。胶合板和细木工板生产过程中，一般在胶粘剂中添加大量的面粉，以增加胶粘剂的粘度、改善涂胶均匀性、填补单板缺陷、防止单板缺胶或透胶、并提高冷压成型能力和热压胶合均匀性；面粉添加量一般在10-20%，高者可达到25%，每年消耗面粉达350万吨 左右。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用玉米芯制备木材胶粘剂用活性填料的方法，充分利用资源丰富的玉米芯，通过化学改性和共混改性，制备一种不仅具有面粉填料的特性，而且能进一步改善胶合性能、降低甲醛释放量的木材胶粘剂填料。本发明能够拓宽玉米芯的应用领域、提高玉米芯的利用价值、节省面粉用量，提高人造板产品质量。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种利用玉米芯制备木材胶粘剂用活性填料的方法，其制备方法包括以下步骤：
1)将玉米芯干燥后碾碎，初步粉碎成粗粉；
2)用氯化钙水溶液浸渍玉米芯粗粉20~90min，滤掉多余水溶液，干燥至含水率6%以下；
3)将浸渍干燥后的玉米芯粗粉放入压力浸渍罐中，用碳酸的钠盐或铵盐溶液在1.0~2.0MPa以下浸渍20~60min，滤掉多余水溶液，并干燥至含水率为8~12%；
4)将步骤3) 所得产物再次粉碎，碎成160~500目，制得纳米碳酸钙填充改性玉米芯粉；
5)将所得的纳米碳酸钙填充改性玉米芯粉与活性矿物质粉、甲醛捕捉剂、增粘剂和固化促进剂按一定比例混合均匀，制成木材胶粘剂用活性填料。
其中，氯化钙水溶液的摩尔浓度为碳酸的钠盐或铵盐溶液摩尔浓度的1~1.5倍 ；配制氯化钙水溶液的最高浓度为50%，以质量分数计。
步骤2)中，玉米芯粗粉与氯化钙的质量比为1:（1.5~3.5）。
所述的活性矿物质粉体为蒙脱土或凹凸棒土，其细度在200目以上。
所述的甲醛捕捉剂为乙烯脲、甲壳素或壳聚糖。
所述的增粘剂为预糊化淀粉、预糊化糯米粉或氧化淀粉。
所述的固化促进剂为氯化锌、柠檬酸或草酸及其锌盐。
改性玉米芯粉、活性矿物质粉、甲醛捕捉剂、增粘剂、固化促进剂的质量配比为100：（10~30）：（5~20）：（20~50）：（0~15）。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）玉米芯资源丰富、来源广泛、价格低廉。
（2）利用水溶性钙盐和碳酸根离子溶液渗透到玉米芯材料的细胞腔及纤维无定型区内部，原位反应生成分子钙并沉积，实现玉米芯的纳米碳酸钙填充改性和插层改性。
（3）该活性填料能够显著提高胶合板制品的胶合强度，并降低甲醛释放量。
（4）代替面粉作为木材胶粘剂中的添加剂，节省粮食消耗，降低了成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
将玉米芯干燥后碾碎，初步粉碎成粗粉。将1333.3g氯化钙粉末溶解在2000g水中，获得浓度为40%的氯化钙溶液。再将500g玉米芯粉末溶解在其中，浸渍40分钟，测得溶液pH值为4，将溶液中水过滤掉，干燥后测其增重，测得增重为1385.7g，增重率为277.1%。碳酸钠改性：将1200g碳酸钠粉末溶解在3600g水中，获得浓度为25%的碳酸钠溶液，取碳酸钠溶液4560g，将干燥后的玉米芯粉放入压力浸渍罐，注入碳酸钠溶液，1.0MPa压力下浸渍30min，测得溶液pH值为8，将溶液中多余水过滤掉，再将用碳酸钠改性过的玉米芯粉干燥，使其含水率达到7%-8%，测其增重，测得增重431.1g，增重率为 86.2%。再将改性玉米芯、蒙脱土、预糊化淀粉、甲壳素、柠檬酸按质量比100：15：25：5：0进行复配，得到活性填料。
将上述制成活性填料加入到三聚氰胺改性脲醛树脂胶中，添加量为改性脲醛树脂胶的20%，并用氯化铵调节pH值至6.0，然后将该胶粘剂双面涂布在杨木单板表面，双面涂胶量为280g/m2，制备9层胶合板（15mm），放置60min后, 再在单位压力1.0MPa下，预压60min，观察预压效果。最后在热压温度为110℃，单位压力为0.8MPa的条件下热压15min，排气2min，卸压，放置12h后齐边制成杨木胶合板。
同时，以同样的程序和工艺，制成以面粉为添加剂的胶合板作为对照。
依据GT/T17657-2013标准中的Ⅱ类胶合板检测方法检测，添加本活性填料的杨木胶合板的胶合强度为1.67MPa，甲醛释放量0.36mg/L；而以面粉作为对照胶合板的胶合强度仅为0.89MPa，甲醛释放量为1.31mg/L。
实施例2
将玉米芯干燥后碾碎，初步粉碎成粗粉。将1333.3g氯化钙粉末溶解在2000g水中，获得浓度为40%的氯化钙溶液。再将500g玉米芯粉末溶解在其中，浸渍50分钟，测得溶液pH值为4，将溶液中水过滤掉，干燥后测其增重，测得增重为1563.9g，增重率为312.78%。将1500g碳酸铵粉末溶解在4500g水中，获得浓度为25%的碳酸铵溶液；将干燥后的玉米芯粉放入压力浸渍罐，注入碳酸铵溶液5720g，1.0MPa压力下浸渍40min，测得溶液pH值为8.5，将溶液中多余水过滤掉，再将用碳酸钠改性过的玉米芯粉干燥，干燥后将改性玉米芯再次粉碎到300目，使其含水率达到7%-8%，测其增重，测得增重587.3g，增重率为117.46%。再将改性玉米芯、凹凸棒土、氧化淀粉、乙烯脲、氯化锌按质量比100：10：30：5：2进行复配，得到活性填料。
将上述制成活性填料加入到三聚氰胺改性脲醛树脂胶中，添加量为改性脲醛树脂胶的20%，并用氯化铵调节pH至6.0，然后将该胶粘剂双面涂布在桉木单板表面，双面涂胶量为280g/m2，制备9层胶合板（15mm），放置60min后, 再在单位压力1.0MPa下，预压60min，观察预压效果。最后在热压温度为110℃，单位压力为1.0MPa的条件下热压15min，排气2min，卸压，放置12h后齐边制成桉木胶合板。
同时，以同样的程序和工艺，制成以面粉为添加剂的胶合板作为对照。
依据GT/T17657-2013标准中的Ⅱ类胶合板检测方法检测，添加活性填料的桉木胶合板的胶合强度为1.82MPa，甲醛释放量0.27mg/L；而以面粉作为对照胶合板的胶合强度仅为1.05MPa，甲醛释放量为1.22mg/L。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种利用玉米芯制备木材胶粘剂用活性填料的方法，其特征在于：其制备方法包括以下步骤：
1)将玉米芯干燥后碾碎，初步粉碎成粗粉；
2)用氯化钙水溶液浸渍玉米芯粗粉20~90min，滤掉多余水溶液，干燥至含水率6%以下；
3)将浸渍干燥后的玉米芯粗粉放入压力浸渍罐中，用碳酸的钠盐或铵盐溶液在1.0~2.0MPa以下浸渍20~60min，滤掉多余水溶液，并干燥至含水率为8~12%；
4)将步骤3) 所得产物再次粉碎，碎成160~500目，制得纳米碳酸钙填充改性玉米芯粉；
5)将所得的纳米碳酸钙填充改性玉米芯粉与活性矿物质粉、甲醛捕捉剂、增粘剂和固化促进剂按一定比例混合均匀，制成木材胶粘剂用活性填料；
其中，氯化钙水溶液的摩尔浓度为碳酸的钠盐或铵盐溶液摩尔浓度的1~1.5倍 ；配制氯化钙水溶液的最高浓度为50%，以质量分数计；
步骤2)中，玉米芯粗粉与氯化钙的质量比为1:（1.5~3.5）；
所述的活性矿物质粉体为蒙脱土或凹凸棒土，其细度在200目以上；
所述的甲醛捕捉剂为乙烯脲、甲壳素或壳聚糖；
所述的增粘剂为预糊化淀粉、预糊化糯米粉或氧化淀粉；
所述的固化促进剂为氯化锌、柠檬酸或草酸及其锌盐；改性玉米芯粉、活性矿物质粉、甲醛捕捉剂、增粘剂、固化促进剂的质量配比为100：（10~30）：（5~20）：（20~50）：（0~15）。
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