CN110885668B - 一种无醛胶粘剂及其制备方法和无醛细木工板及制作方法 - Google Patents

一种无醛胶粘剂及其制备方法和无醛细木工板及制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种无醛胶粘剂及其制备方法和无醛细木工板及其制作方法，涉及人造板用胶粘剂的技术领域，包括以下组分，以重量份计：大豆衍生物10～40份、展开剂0.1～1.5份、水80～160份、化学改性剂0.1～0.8份和交联剂0.5～2.5份。无醛胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：在水中缓慢加入大豆衍生物并搅拌均匀；向其中加入展开剂，并搅拌反应；待反应结束后，再向反应体系中加入化学改性剂，并搅拌反应；待反应结束后，再向反应体系中加入交联剂，并搅拌反应，得到无醛胶粘剂。本发明通过上述进行生物反应制得的无醛胶粘剂，该成本低，且无醛，绿色环保，粘接强度优异；本发明制备无醛胶粘剂的过程中相互协同使得制得的无醛胶粘剂的强度高，整体性能强。

Description

一种无醛胶粘剂及其制备方法和无醛细木工板及制作方法
技术领域
本发明涉及人造板用胶粘剂的技术领域，具体而言，涉及一种无醛胶粘剂及其制备方法和无醛细木工板及其制作方法。
背景技术
人造板生产中，最常用的胶粘剂是“三醛胶”，即使脲醛胶、酚醛胶和三聚氰胺-甲醛胶，这“三醛胶”作胶粘剂用于人造板生产通常会释放大量挥发性有机化合物，如甲醛、苯酚等有害物质。
现有专利CN201210390439.0无醛大豆粉末胶粘剂及其制备方法，该专利通过改性剂打开蛋白质大分子结构、然后让这些暴露的基团与交联剂发生多种化学反应，从而使其体现出优异的粘接性，再利用调节剂将其ph调节至蛋白质等电点附近，使得本发明再加热固化时豆蛋白分子间静电排斥力增大，增加大豆蛋白间的相互作用力，使其耐水性提高。
上述制得的无醛胶粘剂成本高，且粘接性相对较低，因此急需一种提高粘接性的无醛胶粘剂。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种无醛胶粘剂，用以实现提高粘结性能、无醛、绿色环保的技术效果。
本发明通过以下技术方案实现：包括以下组分，以重量份计：大豆衍生物10～40份、展开剂0.1～1.5份、水80～160份、化学改性剂0.1～0.8份和交联剂0.5～2.5份。
为了更好的实现本发明，进一步的，大豆衍生物15～30份、展开剂0.5～1份、水100～150份、化学改性剂0.3～0.5份和交联剂0.9～1.5份。
为了更好的实现本发明，进一步的，所述展开剂选自多乙烯多胺，所述多乙烯多胺为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一种或多种；
所述化学改性剂选自水性环氧树脂，所述水性环氧树脂为脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、多酚型脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂中的一种或多种；
所述交联剂选自乌洛托品、乙二醛、戊二醛中一种或多种；
所述大豆衍生物选自大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白、脱脂大豆蛋白粉中的一种或几种。
反应机理：
本发明提供一种无醛胶粘剂，优选用大豆蛋白粉，主要含有7S球蛋白(大豆伴球蛋白)和11S球蛋白(大豆球蛋白)，这两种蛋白的分子结构中含有活性基团，如羧基-COOH，羟基-OH，氨基-NH2等，由于这些基团相互吸引，使得大豆蛋白分子通常处于卷曲状态，也正是由于这种卷曲状态的存在，导致疏水链裸露在外，不利于与板材之间相互作用。
为了提高大豆蛋白分子与板材之间的接触，因此本发明采用了展开剂，展开剂优选为二乙烯三胺，通过展开剂将卷曲状态的大豆蛋白分子进行线性展开或适度解卷，展开或解卷后的大豆蛋白分子在与化学改性剂进行反应，这样的好处在于使反应更加充分，更有利提高无醛胶粘剂的粘性强度。
本发明为了提高大豆蛋白分子与板材的接触，因此采用了将活性基团裸露出来与化学改性剂发生反应，化学改性剂优选为脂肪族缩水甘油醚环氧树脂，从而增加粘接强度。
为了加强无醛胶粘剂的粘接强度，因此从结构上做改变，具体是在化学改性剂反应后，再将其与交联剂进行反应，本发明交联剂优选为乌洛托品，该交联剂与大豆蛋白分子中的活性基团如-COOH，羟基-OH发生交联反应，进而促使蛋白分子在化学改性剂和交联剂的作用下交联成网状结构，从而进一步加强了胶粘剂的粘接强度。
本发明的目的之二在于提供一种无醛胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：在水中缓慢加入大豆衍生物并搅拌均匀；
S2：向步骤S1中加入展开剂，并搅拌反应；
S3：待步骤S2反应结束后，再向反应体系中加入化学改性剂，并搅拌反应；
S4：待步骤S3反应结束后，再向反应体系中加入交联剂，并搅拌反应得到无醛胶粘剂。
为了更好的实现本发明，进一步的，所述步骤S2中加入展开剂搅拌反应的时间为20～60min；步骤S3中加入化学改性剂搅拌反应时间为10～30min；步骤S4中加入交联剂搅拌反应时间为5～30min。
为了更好的实现本发明，进一步的，所述步骤S2中加入展开剂搅拌反应的时间为30min；步骤S3中加入化学改性剂搅拌反应时间为15min；步骤S4中加入交联剂搅拌反应时间为10min。
反应机理：
通过上述步骤协同制得无醛胶粘剂，该胶粘剂粘接强度高，制备工艺简单，操作容易，为了使其得到高强度的胶粘剂，针对大豆蛋白分子的特性，先采用展开剂进行线性展开或者适度解卷，展开剂主要是多乙烯多胺，具体是乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、三乙烯五胺，其中优选展开剂是二乙烯三胺，主要原因在于：乙二胺有效胺当量大，使大豆蛋白过度降解导致粘接性能下降，并且乙二胺分子链短，刚性大，使无醛胶粘剂粘接层易脆；而三乙烯四胺和四乙烯五胺等活性相对偏低，使大豆蛋白展开不充分，在基材表面的铺展性能差，从而使得无醛胶粘剂的粘接性能不好；选用二乙烯三胺，则可以是大豆蛋白分子适度解卷，提高无醛胶粘剂与基材的接触，二乙烯三胺分子有2个-CH2CH2-，又具有较好的柔韧性，综上所述选择二乙烯三胺作为展开剂为后期的制作提供有利的基础条件。
线性展开或者适度解卷后的大豆蛋白分子再与化学改性剂进行反应，本发明化学改性剂为脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、多酚型脂肪族缩水甘油醚环氧树脂和缩水甘油酯型环氧树脂，优选选用脂肪族缩水甘油醚环氧树脂，主要原因是多酚型脂肪族缩水甘油醚环氧树脂含有苯基，而苯基为刚性环，所制得的无醛胶粘剂脆性大，柔韧性下降；采用缩水甘油酯型环氧树脂则由于酯基的引入，极性增大，有利于无醛胶粘剂在板材上的铺展，但耐水性能会下降。选用脂肪族缩水甘油醚环氧树脂，由于脂肪族缩水甘油醚环氧树脂含有脂肪族基团，使无醛胶粘剂具有柔韧性，而极性基团醚基的引入则有利于无醛胶粘剂在板材上的铺展，从而进一步的增强粘接强度，再进而使其粘接强度有质的提高。
改性后还对其进行交联反应，交联剂选用乌洛托品、乙二醛或戊二醛，本发明交联剂优选的物质是乌洛托品，因为乙二醛和戊二醛活性高，在低温下就和蛋白质分子反应使胶料失去流动性，无法完成粘接；而乌洛托品低温稳定不释放活性，高温热压时分解产生活性基团使蛋白质交联，这样低温下具有流动性确保施工性能，高温又能发生交联提高胶粘剂的粘接性能和耐水性能。最后反应后形成粘接强度高的交联网状结构。
制作无醛胶粘剂的方法简单，操作容易，在制作过程中优选加入展开剂反应时间为30min，这样使其展开剂与大豆蛋白分子反应更加充分，随后加入化学改性剂，反应时间为15min，相互展开剂而言时间更短，这主要是因为还需要与后续的交联剂进行充分交联，交联的时间为10min，从而使得制得的无醛胶粘剂的强度更高。
本发明的目的之三在于提供一种组合式无醛细木工板，包括芯板、单板和面板，所述芯板与单板之间通过权利要求1所述的无醛胶粘剂粘接，所述单板与所述面板之间也通过权利要求1所述的无醛胶粘剂粘接，所述单板有两块，分别位于芯板两侧，所述面板有两块，分别为单板两侧。
工作原理：
该组合式无醛细木工板采用了无醛胶粘剂进行粘接，使得细木工板无醛，更加环保，消费者使用更加放心，该组合式无醛细木工板采用组合方式，从而使得细木工板的结构更加稳定、牢固。
本发明的目的之四在于提供一种组合式无醛细木工板的制作方法，包括以下制备步骤:
步骤一：将两块单板通过三辊机单面辊压涂刷无醛胶粘剂，将芯板放置于两块单板之间，通过无醛胶粘剂将单板与芯板进行连接；
步骤二：在两块单板的表面放置不锈钢钢板，将整体送入至温度为150～200℃、压力为0.5～1.0MPa的压机中，热压15～30min，取下不锈钢钢板，即得到半成品；
步骤三：将步骤二得到的半成品通过三辊机双面涂刷无醛胶粘剂，将面板铺设在半成品上，通过无醛胶粘剂将面板与半成品进行连接，连接完毕后，将其送入至温度为150～200℃，压力为0.5～1.0MPa的压机中，热压15～30min，即得到成品。
组合式无醛细木工板的制作方法，通过采用三步制得，其中步骤一是将单板与芯板通过无醛胶粘剂进行粘接，步骤二是将粘接好的单板与芯板通过温度为150～200℃、压力为0.5～1.0MPa的压机中，热压15～30min，这操作得到的细木工板结构更加稳定，牢固。步骤三是将面板通过无醛胶粘剂粘接在半成品的表面上，再通过温度为150～200℃，压力为0.5～1.0MPa的压机中，热压15～30min，即得到细木工板，该操作方法简单，制作时间短，但是得到的细木工板强度高。
为了更好的实现本发明，进一步的，所述单板的厚度为3～4mm；所述面板的厚度为0.3～0.4mm。
为了更好的实现本发明，进一步的，所述芯板包括第一芯条和第二芯条，所述第一芯条和所述第二芯条相邻设置，所述第一芯条与所述第二芯条之间通过腻子粉进行连接。
本发明中腻子粉的组分是由无甲醛释放的聚醋酸乙烯酯、纤维素、陶土、碳酸钙组成，从而进一步使得制得的细木工板不含甲醛。
本发明实施例的有益效果是：
(1)本发明通过大豆衍生物、展开剂、水、化学改性剂和交联剂进行生物反应制得的无醛胶粘剂，该无醛胶粘剂的成分易得，成本低，且无醛，绿色环保，同时该无醛胶粘剂的粘接强度优异；
(2)本发明制备无醛胶粘剂的制备方法简单，易操作，制备过程中相互协同从而使得制得的无醛胶粘剂的强度高，整体性能强；
(3)本发明通过无醛胶粘剂制得的组合式细木工板，该组合式细木工板采用组合方式构成，结构强度大，由于采用了无醛胶粘剂，该粘接强度高，整体更加牢固，且更加环保；
(4)制备组合式无醛细木工板的步骤简单，操作容易，且用时短，能够高效的制得细木工板，节约企业成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一种组合式无醛细木工板的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种组合式无醛细木工板的结构示意图。
图标：10-单板，20-芯板，30-面板，40-半成品，50-组合式无醛细木工板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述。
实施例1
一种无醛胶粘剂，包括以下组分，以重量份计：脱脂大豆蛋白粉10份、三乙烯二胺0.1份、水80份、缩水甘油醚环氧树脂0.1和乌洛托品0.5份。
无醛胶粘剂的制备方法，包括以下步骤，
S1：在水中缓慢加入大豆衍生物并搅拌均匀；
S2：向步骤S1中加入展开剂搅拌反应20min；
S3：待步骤S2反应结束后，再向反应体系中加入化学改性剂搅拌反应10min；
S4：待步骤S3反应结束后，再向反应体系中加入交联剂搅拌反应5min后得到无醛胶粘剂。
实施例2
一种无醛胶粘剂，包括以下组分，以重量份计：脱脂大豆蛋白粉15、三乙烯二胺0.5份、水100份、缩水甘油醚环氧树脂0.3份和乌洛托品0.9份。
无醛胶粘剂的制备方法，包括以下步骤，
S1：在水中缓慢加入大豆衍生物并搅拌均匀；
S2：向步骤S1中加入展开剂搅拌反应25min；
S3：待步骤S2反应结束后，再向反应体系中加入化学改性剂搅拌反应15min；
S4：待步骤S3反应结束后，再向反应体系中加入交联剂搅拌反应10min后得到无醛胶粘剂。
实施例3
一种无醛胶粘剂，包括以下组分，以重量份计：脱脂大豆蛋白粉20份、三乙烯二胺0.8份、水140份、缩水甘油醚环氧树脂0.4份和乌洛托品1.4份。
无醛胶粘剂的制备方法，包括以下步骤，
S1：在水中缓慢加入大豆衍生物并搅拌均匀；
S2：向步骤S1中加入展开剂搅拌反应30min；
S3：待步骤S2反应结束后，再向反应体系中加入化学改性剂搅拌反应15min；
S4：待步骤S3反应结束后，再向反应体系中加入交联剂搅拌反应10min后得到无醛胶粘剂。
实施例4
一种无醛胶粘剂，包括以下组分，以重量份计：脱脂大豆蛋白粉30份、三乙烯二胺1份、水150份、缩水甘油醚环氧树脂0.5份和乌洛托品1.5份。
无醛胶粘剂的制备方法，包括以下步骤，
S1：在水中缓慢加入大豆衍生物并搅拌均匀；
S2：向步骤S1中加入展开剂搅拌反应40min；
S3：待步骤S2反应结束后，再向反应体系中加入化学改性剂搅拌反应25min；
S4：待步骤S3反应结束后，再向反应体系中加入交联剂搅拌反应5～20min后得到无醛胶粘剂。
实施例5
一种无醛胶粘剂，包括以下组分，以重量份计：脱脂大豆蛋白粉40份、三乙烯二胺1.5份、水160份、缩水甘油醚环氧树脂0.8份和乌洛托品2.5份。
无醛胶粘剂的制备方法，包括以下步骤，
S1：在水中缓慢加入大豆衍生物并搅拌均匀；
S2：向步骤S1中加入展开剂搅拌反应60min；
S3：待步骤S2反应结束后，再向反应体系中加入化学改性剂搅拌反应30min；
S4：待步骤S3反应结束后，再向反应体系中加入交联剂搅拌反应30min后得到无醛胶粘剂。
对比例1
一种无醛胶粘剂，包括以下组分，以重量份计：大豆衍生物2份、展开剂0.1份、水100份、化学改性剂2份和交联剂5份。
无醛胶粘剂的制备方法，包括以下步骤，
S1：在水中缓慢加入大豆衍生物并搅拌均匀；
S2：向步骤S1中加入展开剂搅拌反应80min；
S3：待步骤S2反应结束后，再向反应体系中加入化学改性剂搅拌反应50min；
S4：待步骤S3反应结束后，再向反应体系中加入交联剂搅拌反应60min后得到无醛胶粘剂。
对比例2
一种无醛胶粘剂，包括以下组分，以重量份计：大豆衍生物60份、展开剂0.1份、水80份、化学改性剂0.1份和交联剂0.1份。
无醛胶粘剂的制备方法，包括以下步骤，
S1：在水中缓慢加入大豆衍生物并搅拌均匀；
S2：向步骤S1中加入展开剂搅拌反应2min；
S3：待步骤S2反应结束后，再向反应体系中加入化学改性剂搅拌反应2min；
S4：待步骤S3反应结束后，再向反应体系中加入交联剂搅拌反应5min后得到无醛胶粘剂。
对比例3
一种无醛胶粘剂，包括以下组分，以重量份计：大豆衍生物30份、展开剂1份、水100份、化学改性剂0.5份。
无醛胶粘剂的制备方法，包括以下步骤，
S1：在水中缓慢加入大豆衍生物并搅拌均匀；
S2：向步骤S1中加入展开剂搅拌反应10min；
S3：待步骤S2反应结束后，再向反应体系中加入化学改性剂搅拌反应20min，得到无醛胶粘剂。
制备无醛细木工板：
将上述实验例1～5和对比例1～3得到的无醛胶粘剂，用于制作组合式式无醛细木工板50，制作的步骤如下：
步骤一：将两块单板10通过三辊机单面辊压涂刷无醛胶粘剂，将芯板20放置于两块单板10之间，通过无醛胶粘剂将单板10与芯板20进行连接；
步骤二：在两块单板20的表面放置不锈钢钢板，将整体送入至温度为150～200℃、压力为0.5～1.0MPa的压机中，热压15～30min，取下不锈钢钢板，即得到半成品40；
步骤三：将步骤二得到的半成品40通过三辊机双面涂刷无醛胶粘剂，将面板30铺设在半成品40上，通过无醛胶粘剂将面板30与半成品40进行连接，连接完毕后，将其送入至温度为150～200℃，压力为0.5～1.0MPa的压机中，热压15～30min，即得到组合式式无醛细木工板50。
实验测试方法
参照GB/T17657-1999“人造板及饰面人造板理化性能试验方法”标准，采用MT-5504型万能力学试验机进行干态胶结强度和湿态胶结强度测定。其中湿态胶结强度是将试件在(63±3)℃的热水中浸渍3h，取出冷却10min后测试试件的胶合强度。干态胶结强度是将含水率符合要求的试件直接做干状试验获得。
测试对象是：实施例1～5、对比例1～3和市场上现售的无醛胶粘剂
测试结果如下表所示：
Figure BDA0002317244310000101
Figure BDA0002317244310000111
实验测试结论，采用本发明所提供的无醛胶粘剂制得细木工板，通过胶结强度测试后的结果得出，本发明的无醛胶粘剂的强度性能大大的提高。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种无醛胶粘剂，其特征在于，包括以下组分，以重量份计：大豆衍生物10～40份、展开剂0.1～1.5份、水80～160份、化学改性剂0.1～0.8份和交联剂0.5～2.5份；
所述展开剂选用二乙烯三胺，所述化学改性剂选用脂肪族缩水甘油醚环氧树脂，所述交联剂选用乌洛托品，所述大豆衍生物选用脱脂大豆蛋白粉；
所述无醛胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：在水中缓慢加入大豆衍生物并搅拌均匀；
S2：向步骤S1中加入展开剂，并搅拌反应；
S3：待步骤S2反应结束后，再向反应体系中加入化学改性剂，并搅拌反应；
S4：待步骤S3反应结束后，再向反应体系中加入交联剂，并搅拌反应后得到无醛胶粘剂。
2.根据权利要求1所述的无醛胶粘剂，其特征在于，大豆衍生物15～30份、展开剂0.5～1份、水100～150份、化学改性剂0.3～0.5份和交联剂0.9～1.5份。
3.根据权利要求1所述的无醛胶粘剂，其特征在于，所述无醛胶粘剂的制备方法的步骤S2中加入展开剂搅拌反应的时间为20～60min；步骤S3中加入化学改性剂搅拌反应时间为10～30min；步骤S4中加入交联剂搅拌反应时间为5～30min。
4.根据权利要求3所述的无醛胶粘剂，其特征在于，所述无醛胶粘剂的制备方法的步骤S2中加入展开剂搅拌反应的时间为30min；步骤S3中加入化学改性剂搅拌反应时间为15min；步骤S4中加入交联剂搅拌反应时间为10min。
5.一种组合式无醛细木工板，其特征在于，包括芯板、单板和面板，所述芯板与单板之间通过权利要求1所述的无醛胶粘剂粘接，所述单板与所述面板之间也通过权利要求1所述的无醛胶粘剂粘接，所述单板有两块，分别位于芯板两侧，所述面板有两块，分别为单板两侧。
6.根据权利要求5所述的组合式无醛细木工板的制作方法，其特征在于：包括以下制备步骤:
步骤一：将两块单板通过三辊机单面辊压涂刷无醛胶粘剂，将芯板放置于两块单板之间，通过无醛胶粘剂将单板与芯板进行连接；
步骤二：在两块单板的表面放置不锈钢钢板，将整体送入至温度为150～200℃、压力为0.5～1.0MPa的压机中，热压15～30min，取下不锈钢钢板，即得到半成品；
步骤三：将步骤二得到的半成品通过三辊机双面涂刷无醛胶粘剂，将面板铺设在半成品上，通过无醛胶粘剂将面板与半成品进行连接，连接完毕后，将其送入至温度为150～200℃，压力为0.5～1.0MPa的压机中，热压15～30min，即得到成品。
7.根据权利要求6所述的组合式无醛细木工板的制作方法，其特征在于：所述单板的厚度为3～4mm；所述面板的厚度为0.3～0.4mm。
8.根据权利要求7所述的组合式无醛细木工板的制作方法，其特征在于：所述芯板包括第一芯条和第二芯条，所述第一芯条和所述第二芯条相邻设置，所述第一芯条与所述第二芯条之间通过腻子粉进行连接。
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