CN111019598B - 一种纤维增强大豆蛋白胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种纤维增强大豆蛋白胶粘剂及其制备方法，本发明利用碱脲与高碘酸盐氧化体系结合，将天然纤维溶解于碱脲体系中，解决了天然纤维的溶解问题，大大提高了纤维增强的效果，并且，溶解之后的纤维进一步氧化得到含有醛基的纤维素，醛基与豆粕的氨基基团发生席夫碱反应，加固了交联网络，在加入交联剂后，提高了胶黏剂的稳定性，使胶黏剂的粘结强度和耐水性进一步得到提高。本发明制备的纤维增强生物质基胶黏剂绿色无污染，使用过程中不存在甲醛释放，不会给人体造成伤害。本发明胶黏剂的制造工艺简单，原料主要是豆粕粉和天然纤维，这些大部分都是工业废弃物或是生物质残留物，实现了废物的合理利用。

Description

一种纤维增强大豆蛋白胶粘剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种胶粘剂及制备方法，特别涉及一种纤维增强生物质基胶粘剂及其制备方法。
背景技术
纤维增强的生物质基胶黏剂具有可再生和可降解等优点，因此得到了广泛的关注，但由于纤维在基体中的团聚问题和纤维与基体的结合较差，因此此类胶黏剂的力学性能难以进一步提升。
碱脲体系由于对于纤维具有高效的溶解能力，且具有低廉和绿色特点，被广泛应用于纤维的溶解，而高碘酸盐的氧化体系能够赋予纤维表面更加丰富的基团(如醛基)，因此被广泛应用于纤维表面改性，但将碱脲与高碘酸盐氧化体系结合的案例还没有出现。
天然纤维(纸浆纤维，杨木纤维，蔗渣纤维，秸秆纤维，黄麻纤维)是一种宝贵的废弃资源，据统计，每年约有四分部之一的天然纤维会以丢弃填埋等方式浪费掉。
发明内容：
本发明的内容是提供一种纤维增强豆粕基胶黏剂，该胶黏剂力学性能优异，耐水性好，价格低廉，环保且使用方便，所生产的胶合板能够满足室内二类胶合板使用要求。
为实现本发明目的，本发明的一种纤维增强豆粕胶黏剂，其包括豆粕粉，未经溶解的纸浆纤维(PF纤维)，未经溶解而直接被氧化的纸浆纤维(OP纤维)，经过溶解后的纸浆纤维(PC纤维)，经过溶解之后又被氧化的纸浆纤维(DAC纤维)，交联剂。
PF纤维的制备：纸浆纤维被剪成5-6mm后，置于80度的水中浸泡3小时，取出烘干，得到PF纤维。
PC纤维的制备：按照氢氧化钠：尿素：水＝7：12：81的重量比例配制碱脲溶液，在-12℃的条件下预冻5小时，按照纤维：碱脲溶液＝2：100的重量比例将PF纤维加入到预冻好的碱脲溶液中快速搅拌，离心去除沉淀，将溶液透析后得到PC纤维溶液。
DAC纤维的制备：按照PC纤维：高碘酸钠：异丙醇：水＝1：5.4：1.6：250的重量比例配制溶液，并在黑暗条件下搅拌12小时，经过滤后得到DAC纤维溶液。
OP纤维的制备：选择未经溶解的纸浆纤维(PF纤维)，按照PF纤维：高碘酸钠：异丙醇：水＝1：5.4：1.6：250的重量比例配制溶液，并在黑暗条件下搅拌12小时，经过滤后得到OP纤维溶液。
优选地，所述的纤维增强生物质胶黏剂，其选用的天然纤维优选为DAC纤维，DAC纤维与豆粕粉的重量比优选为(1-3)：30，进一步重量比优选为2：30，研究发现，以上述比例所制备的生物质基胶黏剂具有最佳的耐水胶合等性能。
所述生物质基胶黏剂各组分的重量份配比如下：
Figure BDA0002342386730000021
上述原料配比优选为：
Figure BDA0002342386730000022
其中，所选的豆粕粉中的分离蛋白重量占比为53％，豆粕粉中灰分重量占比为5％。
所述天然纤维优选为PF纤维，OP纤维，PC纤维，DAC纤维中的一种。
所述交联剂优选为丙三醇三缩水甘油醚，PAE(聚酰胺环氧氯丙烷)。
对本发明的纤维增强豆粕胶黏剂进行成本分析如下：
目前，含游离甲醛较低的脲醛树脂胶黏剂的价格大约为2500元/吨，利用本发明方案所制备的胶黏剂的价格在1500-2500元/吨，而且对于成产设备的要求较低，不需要在原有设备的基础上进行改装，脲醛树脂的生产设备即可制备本方案胶黏剂，具有良好的发展前景。
本发明纤维增强豆粕胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
在配有搅拌器的反应釜中，加入水、豆粕粉，搅拌均匀。再加入交联剂，并搅拌均匀，最后加入纤维，搅拌均匀，制成纤维增强生物质基胶黏剂。
操作内容中涉及的搅拌选择600-800r/min为最佳，转速过低或过高都不利于胶黏剂的性能。
本发明的技术效果：
本发明的原料主要是豆粕粉和天然纤维，这些大部分都是工业废弃物或是生物质残留物，来源广泛，价格便宜，将这些原料制成胶黏剂，实现了废物的合理利用，减少了对化石资源的依赖，符合我国十三五计划中的资源综合利用，在社会经济利益方面做出了重大贡献。
本发明还重点对天然纤维进行了进一步的性能优化。将天然纤维溶解于碱脲体系中，解决了天然纤维的溶解问题，大大提高了纤维增强的效果，并且，本发明还可以利用高碘酸盐对天然纤维进行氧化，进行溶解之后的纤维进一步氧化得到含有醛基的纤维素，由于首先经过了溶解处理，因此比直接氧化得到的纤维拥有更多的醛基，醛基与豆粕的氨基基团发生席夫碱反应，加固了交联网络，在加入交联剂后，提高了胶黏剂的稳定性，使胶黏剂的粘结强度和耐水性进一步得到提高。而且本发明经实验验证，DAC纤维性能更优，耐水强度更高。
本发明制造的纤维增强生物质基胶黏剂粘结强度高，耐水性能好，所制造胶合板能够满足室内二级胶合板的强度要求；流动性较好，能够均匀的涂布于板材表面，使用方便；固化温度较低，在110℃-130℃的条件下即可固化，且固化时间较短，大大节约了工业能耗，有效降低了废品率，有利于人造板工业中的推广。
本发明制备的纤维增强生物质基胶黏剂绿色无污染，使用过程中不存在甲醛释放，不会给人体造成伤害。
本发明胶黏剂的制造工艺简单，不需要过于精密的生产设备，操作简单，产品的质量容易控制，成本低廉，生产率高，易于大量生产。且胶黏剂生产过程中不会产生有毒的副产品和废水，后期处理容易，不会产生昂贵的处理费用，碱脲体系能够进行重复溶解，因此在一定程度上降低了成本。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
1、按照以下重量配比备料(Kg):
Figure BDA0002342386730000041
Figure BDA0002342386730000051
2、在配有搅拌器的反应釜中，按比例加入水、豆粕粉，搅拌均匀。
3、加入丙三醇三缩水甘油醚并搅拌均匀。
4、加入DAC纤维并搅拌均匀，制得DAC纤维增强的生物质基胶黏剂-1。
制备胶粘剂的质量指标如表1所示。
表1本发明胶粘剂的性能指标
Figure BDA0002342386730000052
实施例2
1、按照以下重量配比备料(Kg):
Figure BDA0002342386730000053
2、在配有搅拌器的反应釜中，按比例加入水、豆粕粉，搅拌均匀。
3、加入丙三醇三缩水甘油醚并搅拌均匀。
4、加入DAC纤维并搅拌均匀，制得DAC纤维增强的生物质基胶黏剂-2。
制备胶粘剂的质量指标如表2示。
表2本发明胶粘剂的性能指标
Figure BDA0002342386730000054
实施例3
1、按照以下重量配比备料(Kg):
Figure BDA0002342386730000061
2、在配有搅拌器的反应釜中，按比例加入水、豆粕粉，搅拌均匀。
3、加入丙三醇三缩水甘油醚并搅拌均匀。
4、加入DAC纤维并搅拌均匀，制得DAC纤维增强的生物质基胶黏剂-3。
制备胶粘剂的质量指标如表3。
表3本发明胶粘剂的性能指标
Figure BDA0002342386730000062
实施例4
1、按照以下重量配比备料(Kg):
Figure BDA0002342386730000063
2、在配有搅拌器的反应釜中，按比例加入水、豆粕粉，搅拌均匀。
3、加入丙三醇三缩水甘油醚并搅拌均匀。
4、加入PF纤维并搅拌均匀，制得PF纤维增强的生物质基胶黏剂。
制备胶粘剂的质量指标如表4。
表4本发明胶粘剂的性能指标
Figure BDA0002342386730000071
实施例5
1、按照以下重量配比备料(Kg):
Figure BDA0002342386730000072
2、在配有搅拌器的反应釜中，按比例加入水、豆粕粉，搅拌均匀。
3、加入丙三醇三缩水甘油醚并搅拌均匀。
4、加入OP纤维并搅拌均匀，制得OP纤维增强的生物质基胶黏剂。
制备胶粘剂的质量指标如表5。
表5本发明胶粘剂的性能指标
Figure BDA0002342386730000073
实施例6
1、按照以下重量配比备料(Kg):
Figure BDA0002342386730000074
2、在配有搅拌器的反应釜中，按比例加入水、豆粕粉，搅拌均匀。
3、加入丙三醇三缩水甘油醚并搅拌均匀。
4、加入PC纤维并搅拌均匀，制得PC纤维增强的生物质基胶黏剂。
制备胶粘剂的质量指标如表6。
表6本发明胶粘剂的性能指标
Figure BDA0002342386730000081
对比例1
1、按照以下重量配比备料(Kg):
水 70
丙三醇三缩水甘油醚 6
豆粕粉 30
2、在配有搅拌器的反应釜中，按比例加入水、豆粕粉，搅拌均匀。
3、加入丙三醇三缩水甘油醚并搅拌均匀，制得无纤维增强的生物质基胶黏剂。
制备胶粘剂的质量指标如表7。
表7本发明对比例1中胶粘剂的性能指标
Figure BDA0002342386730000082
分别利用本发明制备的纤维增强生物质基胶粘剂实施例1-6和对比例1的胶粘剂来制造三层胶合板，采用以下制备工艺参数：
单板：杨木，含水率8-12％，厚度1.6mm；
施胶：芯板涂胶，涂胶量为280-320g/m2(双面)；
陈化时间：20～40min；
热压：热压温度为120℃；热压压力为1.0-1.2MPa；热压时间为8min(100s/mm)。
上述工艺制造的三层胶合板按照GB/T17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》检测其甲醛释放量和胶合强度(Ⅱ类)，结果如表8示。
表8利用本发明胶粘剂制备的三层胶合板的甲醛释放量和胶合强度
Figure BDA0002342386730000091
注1：Ⅱ类胶合板标准：E0标准为≤0.5mg/L；E1标准为0.5-1.5mg/L；E2标准为1.5-5.0mg/L。
注2：来自木材本身的甲醛释放，下同。
检测结果表明，采用本发明的纤维增强生物质基胶粘剂制备的胶合板中甲醛释放量均小于0.1mg/L，制造的胶合板的耐水强度高，均满足Ⅱ类胶合板的要求。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种纤维增强大豆蛋白胶粘剂，其特征在于，所述纤维增强大豆蛋白胶粘剂包括以下重量份的各原料：
Figure FDA0002847676300000011
所述天然纤维为DAC纤维；所述DAC纤维的制备方法包括以下步骤：制备PF纤维，纸浆纤维被剪成5-6mm后，置于80度的水中浸泡3小时，取出烘干，得到PF纤维；制备PC纤维，按照氢氧化钠：尿素：水＝7：12：81的重量比例配制碱脲溶液，在-12℃的条件下预冻5小时，按照PF纤维：碱脲溶液＝2：100的重量比例将PF纤维加入到预冻好的碱脲溶液中快速搅拌，离心去除沉淀，将溶液透析后得到PC纤维溶液；按照PC纤维：高碘酸钠：异丙醇：水＝1：5.4：1.6：250的重量比例配制溶液，并在黑暗条件下搅拌12小时，经过滤后得到DAC纤维溶液。
2.一种如权利要求1所述的纤维增强大豆蛋白胶粘剂，其特征在于，所述交联剂为丙三醇三缩水甘油醚。
3.一种如权利要求1-2任一项所述的纤维增强大豆蛋白胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：在配有搅拌器的反应釜中，按比例加入水、豆粕粉，搅拌均匀；加入丙三醇三缩水甘油醚并搅拌均匀，加入天然纤维并搅拌均匀，制得纤维增强大豆蛋白胶粘剂。
4.一种如权利要求3所述的纤维增强大豆蛋白胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述搅拌条件为机械搅拌，转速600-800r/min。
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CN108359056B (zh) * 2018-03-06 2020-04-24 中国科学院理化技术研究所 一种纤维素-多巴胺-聚合物复合材料的自愈合水凝胶及其制备方法和应用
CN110079270B (zh) * 2019-05-13 2021-01-26 北京林业大学 一种人造板用的纤维改性大豆蛋白基胶黏剂及其制备方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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