CN111574955B - 一种竹屑催化液化复合胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种竹屑催化液化复合胶粘剂及其制备方法，通过预处理的竹粉以革屑作为催化剂，利用醛类交联剂在液化竹粉羟基与革屑中蛋白分子之间形成交联，协同溶剂增溶、增塑，并加入糊化淀粉，得到复合胶粘剂。该复合胶粘剂对木材胶合板粘结，胶合板的性能测试按照GB/T 14074‑2006《木材胶黏剂及其树脂检验方法》进行，达到GB/T 9846‑2015《普通胶合板》中II类胶合板标准。本发明的复合胶粘剂制备成本低，使用方便，可以使废弃物得到充分利用。

Description

一种竹屑催化液化复合胶粘剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种复合胶粘剂，具体涉及一种竹屑催化液化复合胶粘剂及其制备方法。

背景技术

胶粘剂能在一定条件下通过粘附力和内聚力将同质或不同质的材料连接在一起，其使用不受材料种类和几何形状的限制。胶粘剂有着铆、焊和螺等连接方式无法相比的适用性，可以省去铆钉和螺栓的使用，对关键部位起到粘结、密封(较好水密性和气密性)和防腐等作用，而且粘结部位重量轻，能有效减轻产品质量，部位应力分布均匀，具有较好的耐疲劳性和耐久性，粘结操作简便成本较低。因此，胶粘剂被广泛应用于建筑、皮革、汽车、纸张和医疗等行业。

为了缓解木材及其制品的供需紧张，保护生态环境，木材行业致力于将速生材、小径材及木材加工剩余物等加工成人造板，这就使得胶粘剂在木材行业中有着举足轻重的作用。木材行业是胶粘剂使用量最大的行业，需用到胶粘剂的制品有纤维板、集成材、木制品和刨花板等，产量约占全球胶粘剂产量的50％～60％。

传统木材合成胶粘剂主要有“三醛胶”(脲醛树脂胶粘剂、酚醛树脂胶粘剂和三聚氰胺-甲醛树脂胶粘剂)、聚醋酸乙烯酯胶粘剂和丙烯酸酯类乳液胶粘剂等。目前，木材行业用胶以“三醛胶”为主，尤以脲醛树脂胶粘剂价格低廉，制备简便，且综合性能较好，占到木材胶粘剂总用量的80％左右。但是，“三醛胶”的原料含有大量甲醛及不稳定的氮羟甲基，在生产和使用过程中会释放出游离甲醛等有害物质，危害人体健康，且这些胶粘剂由不可再生的石化资源裂解所得的单体合成，大量使用会加剧石化资源的枯竭，行业发展不可持续。

环境友好胶粘剂的开发利用越来越受到重视，生物质胶粘剂将是今后发展的重要方向之一。采用资源丰富且价格低廉的生物质材料或加工剩余物来制备胶粘剂，不但可以提高废弃生物质资源的利用率，降低生产成本，而且环保可再生，有利于提高产业竞争力，符合循环经济发展趋势。但是，木材本身生长周期长，木纤维聚合度高，较难分解，液化条件要求较高，液化剂的使用量通常达到木材的3～5倍，而且大量有机溶剂的使用不仅增加了胶粘剂的生产成本，而且造成了较严重的环境污染，影响着此类胶粘剂的推广与应用。

在木材的液化过程中，液化产物中会不断发生缩聚，越到液化后期这种现象越明显，严重影响液化产物的可利用性，由此影响填充效益。因为胶合板单板在拼接时存在间隙以及单板自身存在孔洞，在粘接时往往需要加入腻子对这些缺陷进行填补，以增强板材的平整性。

发明内容

本发明的目的是提供一种竹屑催化液化复合胶粘剂及其制备方法，该复合胶粘剂具有无易挥发性有机溶剂、耐水、粘接强度高的特点，且使用过程简单，通过该复合胶粘剂竹屑粉中未液化的部分作为腻子，填充木材表面缺陷及接缝孔隙。

为了达到上述目的，本发明提供了一种竹屑催化液化复合胶粘剂，其特征在于，该复合胶粘剂是由以下重量份数的组分制备的：100～150份竹屑粉、50～80份含铬革屑、25～50份增溶剂、5～10份交联剂、20～30份稀释剂；其中，所述竹屑粉是通过将竹子的加工剩余物经浓度为1～2％盐酸溶液浸渍获得的；所述增溶剂包含：聚乙二醇或聚丙二醇，或它们中任意一种与二甲基亚砜的混合液；所述交联剂包含：甲醛、乙二醛和戊二醛中任意一种或两种以上；所述增塑剂包含：甘油或/和甘油单酯；所述稀释剂包含：糊化淀粉。

优选地，所述竹屑粉为含水量为6～8％且粒径为0.2～0.5mm的竹屑粉。

优选地，所述的含铬革屑为含水量为50～55％且含三氧化二铬量为3.0～3.5％的牛皮铬鞣削匀革屑。

优选地，所述糊化淀粉为淀粉含量为20～30wt％的糊化淀粉。具体地，将淀粉(采用玉米淀粉)与水混合，加热糊化，得到糊化淀粉，该糊化淀粉能够增加复合胶粘剂的流动性。

优选地，所述聚乙二醇或聚丙二醇与二甲基亚砜的体积比为1:1。

优选地，所述聚乙二醇的分子量为2000～10000；所述聚丙二醇的分子量为4000～10000。

优选地，该复合胶粘剂的制备，为：通过将所述竹屑粉、含铬革屑和增溶剂在室温搅拌，再升高温度至120～140℃反应，反应结束后冷却至60～80℃，加入交联剂反应，待反应结束后加入稀释剂，调节pH为5～6，含固量为50～60％，从而获得竹屑催化液化复合胶粘剂。

一种如权利要求1-7中任意一项所述的竹屑催化液化复合胶粘剂的制备方法，其特征在于，该方法包含：

将所述竹屑粉、含铬革屑和增溶剂在室温搅拌，再升高温度至120～140℃反应，反应结束后冷却至60～80℃，加入交联剂反应，待反应结束后加入稀释剂，调节pH为5～6，含固量为50～60％，从而获得竹屑催化液化复合胶粘剂。

优选地，所述pH通过氢氧化钠溶液调节。

优选地，所述竹屑粉、含铬革屑和增溶剂在室温搅拌1～2h，在120～140℃反应2～4h；加入所述交联剂后反应1～2h。

本发明的复合胶粘剂及其制备方法，具有以下优点：

(1)本发明的复合胶粘剂，利用竹屑粉内的盐酸与革屑中铬盐作为催化剂降低了竹子液化温度，提高了液化率(≥50％)；不用加入苯酚助液化。而且，采用半纤维素含量较高、纤维聚合度较低且较易液化的竹屑，并利用未液化完全的竹屑细小颗粒作为腻子来填补单板缺陷，减少了通常三醛胶使用时的面粉用量；

(2)本发明的复合胶粘剂，利用聚乙二醇和二甲亚砜混合液作为溶剂，可以使竹粉与革屑均匀混合，而且聚乙二醇和二甲亚砜在复合胶粘剂产品中可以起增溶及增塑作用，防止产品进一步缩合，一次性介入淀粉使用方便；

(3)本发明的复合胶粘剂，利用少量醛类交联剂在液化竹粉羟基与蛋白分子之间形成交联，大大减少了因三醛胶中大量氮羟甲基导致甲醛释放，而且革屑中蛋白分子交联形成致密的网状交联结构，能够防止水分子进入，提高胶粘剂耐水性，实现无挥发性有机溶剂、耐水、粘接强度高的功能，而且利用增塑剂增加曲绕能力；

(4)本发明的复合胶粘剂，作为生物质的利用，可以采用废弃固体，使其得到充分利用，再生资源化，减少胶粘剂的制备成本，能带来良好环境效益和经济效益。

(5)本发明的复合胶粘剂，粘合的胶合板按照GB/T 14074-2006《木材胶黏剂及其树脂检验方法》进行测定，达到GB/T 9846-2015《普通胶合板》中II类胶合板(供潮湿条件下使用的耐水胶合板)标准。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种竹屑催化液化复合胶粘剂，是通过以下重量份数的组分制备的：100份竹屑粉、50份含铬革屑、25份增溶剂(聚丙二醇4000)、5份甲醛、20份稀释剂(淀粉含量为20％的糊化淀粉)。其中，竹屑粉的含水量为6～8％且粒径为0.2～0.5mm，其是通过来自竹干、竹枝、竹节或竹叶的加工剩余物用1～2％盐酸溶液浸渍2h后过滤获得的。铬革屑为含水量为50～55％且含三氧化二铬量为3.0～3.5％的牛皮铬鞣削匀革屑。

上述复合胶粘剂的制备方法，具体为：

向鼓式搅拌机内加入竹屑粉、含铬革屑、增溶剂，常温搅拌1小时，用热蒸气升高温度120℃，再搅拌反应2小时，反应结束后冷却至60℃，加入交联剂，搅拌反应1小时，再加入糊化淀粉稀释，用30％氢氧化钠溶液调节复合胶粘剂的pH为5～6，含固量为50～60％，反应结束后冷却，获得竹屑催化液化复合胶粘剂。

实施例2

一种竹屑催化液化复合胶粘剂，是通过包含以下重量份数的组分制备的：130份竹屑粉、70份含铬革屑、30份增溶剂(聚丙二醇6000)、5份甲醛、20份稀释剂(淀粉含量为30％的糊化淀粉)。其中，竹屑粉的含水量为6％～8％且粒径为0.2～0.5mm，其是通过来自竹干、竹枝、竹节或竹叶的加工剩余物用1％～2％盐酸溶液浸渍2h后过滤获得的。铬革屑为含水量为50～55％且含三氧化二铬量为3.0～3.5％的牛皮铬鞣削匀革屑。

上述复合胶粘剂的制备方法，具体为：

向鼓式搅拌机内加入竹屑粉、含铬革屑、增溶剂，常温搅拌1.5小时，用热蒸气升高温度120℃，再搅拌反应2小时，反应结束后冷却至60℃，加入交联剂，搅拌反应1小时，再加入25份糊化淀粉稀释，用30％氢氧化钠溶液调节复合胶粘剂的pH为5～6，含固量为50～60％，反应结束后冷却，获得竹屑催化液化复合胶粘剂。

实施例3

一种竹屑催化液化复合胶粘剂，是通过包含以下重量份数的组分制备的：150份竹屑粉、70份含铬革屑、50份增溶剂(聚丙二醇10000)、10份甲醛、30份稀释剂(淀粉含量为30％的糊化淀粉)其中，竹屑粉的含水量为6～8％且粒径为0.2～0.5mm，其是通过来自竹干、竹枝、竹节或竹叶的加工剩余物用1～2％盐酸溶液浸渍2h后过滤获得的。铬革屑为含水量为50～55％且含三氧化二铬量为3.0～3.5％的牛皮铬鞣削匀革屑。

上述复合胶粘剂的制备方法，具体为：

向鼓式搅拌机内加入竹屑粉、含铬革屑、增溶剂，常温搅拌2小时，用热蒸气升高温度130℃，再搅拌反应2小时，反应结束后冷却至60℃，加入交联剂，搅拌反应1.5小时，再加入30份糊化淀粉稀释，用氢氧化钠溶液调节复合胶粘剂的pH为5～6，含固量为50～60％，反应结束后冷却，获得竹屑催化液化复合胶粘剂。

应用实例

用实施例2发明制备的复合胶粘剂制备杨木三合板，板厚2mm，双面滚涂施胶280g/m²，热压压力1MPa、热压温度130℃、热压时间为30min。

胶合板的性能测试按照GB/T 14074-2006《木材胶黏剂及其树脂检验方法》进行，达到GB/T 9846-2015《普通胶合板》中II类胶合板(供潮湿条件下使用的耐水胶合板)标准。实验胶合板物理力学性能见表1。

表1本发明的复合胶粘剂用于胶合板的物理力学性能结果

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种竹屑催化液化复合胶粘剂，其特征在于，该复合胶粘剂是由以下重量份数的组分制备的：100～150份竹屑粉、50～80份含铬革屑、25~50份增溶剂、5~10份交联剂、20~30份稀释剂，pH为5～6，含固量为50～60%；

其中，所述竹屑粉是通过将竹子的加工剩余物经浓度为1~2%盐酸溶液浸渍获得的；所述竹屑粉为含水量为6~8%且粒径为0.2~0.5 mm的竹屑粉；所述的含铬革屑为含水量为50~55%且含三氧化二铬量为3.0~3.5%的牛皮铬鞣削匀革屑；

所述增溶剂包含：聚乙二醇和聚丙二醇中任意一种与二甲基亚砜的混合液；

所述交联剂包含：甲醛、乙二醛和戊二醛中任意一种或两种以上；

所述稀释剂包含：糊化淀粉。

2.根据权利要求1所述的竹屑催化液化复合胶粘剂，其特征在于，所述糊化淀粉为淀粉含量为20~30%的糊化淀粉。

3.根据权利要求1所述的竹屑催化液化复合胶粘剂，其特征在于，所述聚乙二醇或聚丙二醇与二甲基亚砜的体积比为1:1。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的竹屑催化液化复合胶粘剂，其特征在于，所述聚乙二醇的分子量为2000~10000；所述聚丙二醇的分子量为4000~10000。

5.根据权利要求1~3中任意一项所述的竹屑催化液化复合胶粘剂，其特征在于，该复合胶粘剂的制备为：通过将所述竹屑粉、含铬革屑和增溶剂在室温搅拌，再升高温度至120～140℃反应，反应结束后冷却至60~80℃，加入交联剂反应，待反应结束后加入稀释剂，调节pH为5～6，含固量为50～60%，从而获得竹屑催化液化复合胶粘剂。

6.一种如权利要求1-5中任意一项所述的竹屑催化液化复合胶粘剂的制备方法，其特征在于，该方法包含：

将所述竹屑粉、含铬革屑和增溶剂在室温搅拌，再升高温度至120～140℃反应，反应结束后冷却至60~80℃，加入交联剂反应，待反应结束后加入稀释剂，调节pH为5～6，含固量为50～60%，从而获得竹屑催化液化复合胶粘剂。

7.根据权利要求6所述的竹屑催化液化复合胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述pH通过氢氧化钠溶液调节。

8.根据权利要求6所述的竹屑催化液化复合胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述竹屑粉、含铬革屑和增溶剂在室温搅拌1～2h，在120～140℃反应2~4h；加入所述交联剂后反应1～2h。