CN111500232A - 一种无醛环保胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无醛环保胶及其制备方法。所述无醛环保胶包含如下成分，糖类化合物、尿素、pH调节剂，固化剂和水。向反应釜中加入水，升温加入糖类化合物；继续升温后调节pH值3‑6；分三批加入尿素，该过程需要调节溶液的pH值；最后降温出料。使用上述方法制备的无醛环保胶采用的生产原料和辅料均为无毒、无害、绿色环保原料。其施胶工艺和施胶量几乎与脲醛胶相同，用胶企业无须改变原生产工艺即可使用。并且使用本发明所述的无醛环保胶生产的产品，无论是模量、强度及其他性能指标，都优于使用脲醛胶生产的产品。所述的无醛环保胶制备工艺简单，制备反应的本质为缩聚反应；生产过程绿色环保，无废水、废气、废渣、无易挥发性物质产生。

Description

一种无醛环保胶及其制备方法
技术领域
本发明属于粘合剂制备工艺技术领域，特别提供了一种无醛环保胶及其制备方法。
背景技术
目前市面上含醛胶最常用的就是三醛胶，即脲醛胶、酚醛胶、密胺胶，是尿素、苯酚、三聚氰胺分别与甲醛反应生产的粘合剂，广泛应用于木质板材、物流托盘、餐具等市场。其中脲醛胶的价格最低廉，约2850元/吨，因而被广泛应用。但含醛胶生产和应用环境恶劣，严重污染环境，只能在室外使用，严重局限了板材、物流托盘、餐具等的应用市场。目前市面常见的无醛胶虽然环保，但其生产成本在5000-30000元/吨，使得很多木屑应用企业都对无醛胶望而却步。因此目前亟需开发出可以替代含醛胶，价格却能与低廉的脲醛胶价格相当的环保粘合剂，应用于木屑、秸秆的粘接，将形成新的节能、环保新材料产业。
发明内容
本发明的目的是提供一种无醛环保胶及其制备方法，用以替代脲醛胶、酚醛胶等胶黏剂，实现人造板生产环境绿色环保、产品人造板无醛且绿色环保。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种无醛环保胶，包含如下重量份的成分：糖类化合物30-50份、尿素5-15份、pH调节剂1-2份，固化剂1-2份，水30-50份。
所述糖类化合物以面粉、淀粉、蔗糖等高糖类农作物为优。
所述尿素优选工业或农业用尿素。
所述pH调节剂包括酸度pH调节剂和碱度pH调节剂；其中，酸度pH调节剂选自有机酸、无机酸或酸式盐中的至少一种，如HCl、H2SO4、HNO3、NH4Cl、甲酸、乙酸、柠檬酸等。碱度pH调节剂选自氢氧化钠或可溶性碱式盐。
所述固化剂选自氯化铵、六次甲基四胺、碳酸铵、焦磷酸钠中的至少一种。
此外，还包括改性剂。改性剂为聚乙烯醇，加入量为0.08-0.2份。
上述无醛环保胶的制备方法，具体包括如下步骤：
S1.向反应釜中加入30-50份水，升温至55-90℃加入糖类化合物30-50份。
S2.继续升温至85-90℃，加入pH调节剂，调节pH值3-6。
S3.称取5-15份尿素，分三批加入反应釜中。调节pH至6-7.5，第一批加入尿素为总重量的40-60％，90℃条件下持续搅拌反应40-90min。调节pH至7-8.5，第二批加入尿素总重量的10-40％，持续搅拌反应15-40min。第三批加入剩余尿素，加入固化剂1-2份，持续搅拌反应20-40min。
S4.降温至45℃，出料。
上述方法制备的无醛环保胶为棕红色透明液体，20℃时粘度为15-50s，pH值为7，固化时间80-150s，固含量为62-64％，依据GB/T 14074-2017检验游离甲醛含量为0。
与现有技术相比，本发明提供的无醛环保胶主要用于植物纤维如木质纤维、秸秆纤维以及掺有植物纤维的材料黏结，可以冷压成型也可热压成型，用该粘合剂生产的产品，无醛、无毒、绿色环保。具有如下优点：
1、本发明所述的无醛环保胶，主要原料为食品或食品生产原料，辅料均为无毒、无害、绿色环保原料。
2、本发明所述的无醛环保胶，其施胶工艺和施胶量几乎与脲醛胶相同，用胶企业无须改变原生产工艺即可使用。并且使用本发明所述的无醛环保胶生产的产品，无论是模量、强度及其他性能指标，都优于使用脲醛胶生产的产品。并且所述无醛环保胶的制造成本低于目前市场环保胶价格1000-2000元/吨。
3、本发明所述的无醛环保胶制备工艺简单，制备反应的本质为缩聚反应；生产过程绿色环保，无废水、废气、废渣、无易挥发性物质产生。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明创造所属领域技术人员普遍理解的相同含义。
下面结合实施例来详细说明本发明。
实施例1制备不含改性剂的无醛玉米淀粉胶
S1.向反应釜中加入35份水，升温至60℃加入玉米淀粉50份；
S2.继续升温至85℃，加入2份HCl，调节pH值为4；
S3.第一批加入尿素7份，加入32％质量浓度的氢氧化钠1份，调节pH至6-7.5，90℃条件下搅拌持续反应40min；加入32％质量浓度的氢氧化钠调节pH至7-8.5，第二批加入尿素3份，持续反应30min；第三批加入尿素2份、固化剂1份，持续反应20min；
S4.降温至45℃，出料。
根据上述方法制备的不含改性剂的无醛玉米淀粉胶为棕红色透明液体，20℃时粘度为28s，pH值为7，固化时间100s，固含量为62％，游离醛含量为0。
实施例2制备不含改性剂的蔗糖胶
S1.向反应釜中加入40份水，升温至65℃加入蔗糖50份；
S2.继续升温至85℃，加入2份HCl，调节pH值4；
S3.第一批加入尿素7份，加入32％质量浓度的氢氧化钠1份，调节pH至6-7.5，90℃条件下持续搅拌反应40min；加入32％质量浓度的氢氧化钠调节pH至7-8.5，第二批加入尿素3份，持续反应30min；第三批加入尿素2份、固化剂1份，持续反应20min；
S4.降温至45℃，出料。
根据上述方法制备的不含改性剂的蔗糖胶为棕红色透明液体，20℃时粘度为30S，pH值为7，固化时间120s，固含量为62％，游离醛含量为0。
实施例3制备包含聚乙烯醇改性剂的蔗糖胶
S1.向反应釜中加入35份水，升温至90℃，加入聚乙烯醇0.1份，待完全溶解后，加入蔗糖50份；
S2.继续升温至85℃，加入2份HCl，调节pH值4；
S3.第一批加入尿素7份，加入32％质量浓度的氢氧化钠1份，调节pH至6-7.5，持续反应40min；加入32％质量浓度的氢氧化钠调节pH至7-8.5，第二批加入尿素3份，持续反应30min；第三批加入尿素2份、固化剂1份，持续反应20min；
S4.降温至45℃，出料。
根据上述方法制备的包含聚乙烯醇改性剂的蔗糖胶为棕红色透明液体，20℃时粘度为32s，pH值为7，固化时间125s，固含量为64％，游离醛含量为0。
对比例1施胶工艺和施胶量对比
使用上述实施例1中所述无醛环保胶与文安县庆峰机械厂生产的脲醛胶分别生产三层、五层、七层、九层、十一层和十三层胶合板，采用的施胶工艺和施胶量如表1所示：
表1无醛环保胶与脲醛胶生产胶合板的施胶工艺和施胶量对比
胶黏剂种类 施胶工艺 平均施胶量/g·m<sup>-2</sup>
本专利产品 液体施胶 150
脲醛胶 液体施胶 200
由表1可知，本发明所述的无醛环保胶，其施胶工艺和施胶量几乎与脲醛胶相同。
对比例2
使用上述实施例1中所述无醛环保胶与文安县庆峰机械厂生产的脲醛胶对比制备物流托盘，依据GB/T30672-2014对两种物流托盘的吸水厚度膨胀率、抗弯极限载荷、抗弯强度、堆码极限载荷以及堆码刚度进行检测，具体结果如表2所示：
表2无醛环保胶与脲醛胶制备物流托盘
Figure BDA0002487967830000061
Figure BDA0002487967830000071
由表2可知，使用本发明所述的无醛环保胶生产的产品，无论是模量、强度及其他性能指标，均优于使用脲醛胶生产的产品。
本发明内容是对现有脲醛胶及其工艺的改进和提升，以拥有醛基和酮基的含糖植物替代甲醛，尿素与糖中的多羟基醛和多羟基酮在酸性或碱性环境的催化作用下，缩聚成初期脲醛树脂，然后再在固化剂或改性剂作用下，形成无甲醛、无脲醛环保胶。所述制备方法中，反应条件略高于脲醛胶，需要严格控制每一步的反应温度和反应时间。温度过高，反应时间过长，反应速度过快，树脂粘度大，固化速度过快；温度过低，反应时间过短，反应速度过慢，树脂粘度越低，固化速度过慢，减低胶层内聚力。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种无醛环保胶，其特征在于：包含如下重量份的成分，糖类化合物30-50份、尿素5-15份、pH调节剂1-2份，固化剂1-2份，水30-50份。
2.如权利要求1所述的无醛环保胶，其特征在于：所述糖类化合物包括面粉、淀粉和蔗糖。
3.如权利要求1所述的无醛环保胶，其特征在于：所述pH调节剂包括酸度pH调节剂和碱度pH调节剂；酸度pH调节剂选自有机酸、无机酸或酸式盐中的至少一种；碱度pH调节剂选自氢氧化钠或可溶性碱式盐。
4.如权利要求1所述的无醛环保胶，其特征在于：所述固化剂选自氯化铵、六次甲基四胺、碳酸铵及焦磷酸钠中的至少一种。
5.如权利要求1所述的无醛环保胶，其特征在于：还包括改性剂；所述改性剂为聚乙烯醇，其加入量为0.08-0.2份的重量份。
6.如权利要求1-5任一所述的无醛环保胶的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤，
S1.向反应釜中加入30-50份水，升温至55-90℃加入糖类化合物30-50份；
S2.继续升温至85-90℃，加入pH调节剂，调节pH值3-6；
S3.称取5-15份尿素，分三批加入反应釜中；第一批加入尿素总重量的40-60％，90℃条件下搅拌反应40-90min；调节pH至7-8.5，第二批加入尿素总重量的10-40％，持续反应15-40min；第三批加入剩余尿素，加入固化剂1-2份，持续反应20-40min；
S4.降温出料。
7.根据权利要求6所述的无醛环保胶的制备方法，其特征在于：所述S1中加入的是糖类化合物的粉体。
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