CN111925743A - 一种生物质浸渍胶膜纸及其制备方法 - Google Patents

一种生物质浸渍胶膜纸及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生物质浸渍胶膜纸及其制备方法，其是先将含植物蛋白的生物质原料制备成含微胶囊结构的生物质胶黏剂，再用其对碱处理过的原纸进行施胶，并经烘干制成所述生物质浸渍胶膜纸。在热压或模压制作木制品的过程中，涂覆在原纸上的生物质胶黏剂中的微胶囊受压力破裂，与胶黏剂中其它组分及木质纤维发生交联反应而固化，以快速实现胶接，且制备的木制品有较好的耐水性，可用于各种室内场合。

Description

一种生物质浸渍胶膜纸及其制备方法
技术领域
本发明属于材料制备领域，具体涉及一种生物质浸渍胶膜纸及其制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，对日常生活中使用的物品也提出了更高要求；在现代高端住宅及酒店中各种含木纹结构的木质品或木质复合材料十分常见。这是因为天然木材纹理结构给人们提供了完全不同于钢筋混凝土质感和视觉效果，也更加环保和贴近自然。这些木制品或木质复合材料主要通过模压方式进行生产，甲醛系胶黏剂制作的浸渍胶膜纸是当前主要的胶合材料，但其存在游离甲醛释放的问题，危害人们健康。开发环保的浸渍胶膜纸用于制作模压木制品已是未来发展趋势。
含植物蛋白成分的生物质原料官能团多、活性大、成本低廉，是制备生物质胶黏剂的首选原料，这类原料制备的液态胶黏剂在环保生产人造板，如胶合板、纤维板等方面已获得成功，但这类液态胶黏剂含水率高，不适合用于生产模压木制品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物质浸渍胶膜纸及其制备方法，该胶膜纸无甲醛释放，贮存期长，且不易开胶，广泛适用于各种热压或模压木制品的制备。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种生物质浸渍胶膜纸，其是先将含植物蛋白的生物质原料制备成含微胶囊结构的生物质胶黏剂，再用其对碱处理过的原纸进行施胶，并经烘干制成所述生物质浸渍胶膜纸。其制备方法具体包括以下步骤：
（一）生物质胶黏剂的制备
1）将交联剂与有机溶剂在室温下混合搅拌30min，得交联剂溶液，待用；
2）将含植物蛋白的生物质原料与水混合，在室温下以120rpm的转数搅拌20min，然后加酸调节pH至4.0-5.0，再在室温下以30rpm的转速搅拌30min；
3）在室温下，将步骤2）得到的料液用纱布过滤，分离成含植物蛋白的滤渣和含可溶性多糖的滤液；
4）用碱调节步骤3）所得滤液的pH至6.5-7.5，然后加入步骤1）制得的交联剂溶液，并升温至50℃，再加入扩链剂，搅拌1.0-1.5h，最后冷却至室温，洗涤，干燥，得到微胶囊；
5）将步骤3）获得的滤渣与步骤4）获得的微胶囊混合，并加水调节pH至7.0，获得含微胶囊结构的生物质胶黏剂；
（二）生物质浸渍胶膜纸的制备
6）在适合大小的原纸（以再生木纤维或无纺布制成的纸张）双面喷上碱溶液，然后干燥至含水率5-8%；
7）在碱液处理的原纸上，以浸渍或涂布的方式采用制备好的生物质胶黏剂进行施胶；
8）将含生物质胶黏剂的原纸在80-130℃下干燥3-30min，即获得所述生物质浸渍胶膜纸。
生物质胶黏剂的制备中，所用各材料按重量份计包括：交联剂84.5-170份、有机溶剂17-35份、含植物蛋白的生物质30-80份、水360-700份、扩链剂13.5-28份。
其中，所述交联剂为异氰酸酯预聚物、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、聚二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、环氧树脂、聚酰胺环氧氯丙烷树脂等中的一种或几种。
所述有机溶剂为乙酸乙酯、丙酮、乙醇中的一种或几种。
所述含植物蛋白的生物质为棉籽粕、棉籽粉、菜籽粕、菜籽粉、脱脂豆粕、豆粉、大豆分离蛋白、花生粕、花生粉等中生物质的一种或几种。
所述水为自来水、去离子水或锅炉冷凝水。
所述扩链剂为1,4-丁二醇。
所用酸为柠檬酸、醋酸、盐酸、硫酸、草酸等酸中的一种或几种。
生物质浸渍胶膜纸的制备中，所用碱溶液与原纸的重量比为1-5:1；所述碱溶液的质量浓度为10%。
所用碱为氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾、氨水等中的一种或几种。
双面施胶量为300-400g/m2。
所述生物质浸渍胶膜纸可贴覆在木材表面，并通过热压或模压的方式制备胶合板等木制品。在制备过程中，生物质胶黏剂中的微胶囊受压力破裂，在碱性环境中会与胶黏剂中其它组分及木质纤维快速发生交联反应而固化，以实现胶接。
本发明的显著优点在于：
（1）本发明提供的浸渍胶膜纸巧妙的利用了所制备生物质胶黏剂中含有微胶囊的优点，使其在应用时，通过对木制品施加的压力，导致其中的微胶囊破裂，与胶黏剂中其他原料及木质纤维反应，而发生交联固化，即可实现良好的胶合。
（2）本发明浸渍胶膜纸无甲醛释放，贮存期达6个月以上，明显优于普通甲醛系胶黏剂制备的胶膜纸（普通醛系胶黏剂制备的胶膜纸贮存期为3个月左右）。
（3）利用本发明浸渍胶膜纸制备的木制品沸水煮3h不开胶，可广泛用于制造胶合板等各种模压木制品。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
实施例1
1）将84.5g甲苯二异氰酸酯与18g乙酸乙酯在室温下混合搅拌30min，得交联剂溶液，待用；
2）将30g菜籽粕与360g自来水混合，在室温下以120rpm的转数搅拌20min，然后加醋酸调节pH至4.0-5.0，再在室温下以30rpm的转速搅拌30min；
3）在室温下，将步骤2）得到的料液用纱布过滤，分离成含植物蛋白的滤渣和含可溶性多糖的滤液；
4）用氨水调节步骤3）所得滤液的pH至6.5-7.5，然后加入步骤1）制得的交联剂溶液，并升温至50℃，再加入13.5g 1,4-丁二醇，搅拌1.0h，最后冷却至室温，洗涤，干燥，得到微胶囊；
5）将步骤3）获得的滤渣与步骤4）获得的微胶囊混合，并加少量水调节pH至7.0，获得含微胶囊结构的生物质胶黏剂；
6）按原纸与碱液的重量比为1:1在适合大小的原纸（以再生木纤维或无纺布制成的纸张）双面喷上质量浓度为10%的氨水溶液，然后干燥至含水率5%；
7）在碱液处理的原纸上，以浸渍或涂布的方式采用制备好的生物质胶黏剂进行施胶，双面施胶量为300g/m2；
8）将含生物质胶黏剂的原纸在80℃下干燥30min，即获得所述生物质浸渍胶膜纸。
所得的生物质浸渍胶膜纸甲醛含量为0，常温贮存时间为12个月，以130℃，1.0min/mm，1.0 MPa工艺模压制备的木制品以63℃水浸泡3h，胶合强度为1.15 MPa，沸水煮3h不开裂。
实施例2
1）将100g二苯基甲烷二异氰酸酯与20g丙酮在室温下混合搅拌30min，得交联剂溶液，待用；
2）将40g脱脂豆粕与600g去离子水混合，在室温下以120rpm的转数搅拌20min，然后加柠檬酸调节pH至4.0-5.0，再在室温下以30rpm的转速搅拌30min；
3）在室温下，将步骤2）得到的料液用纱布过滤，分离成含植物蛋白的滤渣和含可溶性多糖的滤液；
4）用氢氧化钠调节步骤3）所得滤液的pH至6.5-7.5，然后加入步骤1）制得的交联剂溶液，并升温至50℃，再加入16g 1,4-丁二醇，搅拌1.2h，最后冷却至室温，洗涤，干燥，得到微胶囊；
5）将步骤3）获得的滤渣与步骤4）获得的微胶囊混合，并加少量水调节pH至7.0，获得含微胶囊结构的生物质胶黏剂；
6）按原纸与碱液的重量比为1:3在适合大小的原纸（以再生木纤维或无纺布制成的纸张）双面喷上质量浓度为10%的氢氧化钠水溶液，然后干燥至含水率6%；
7）在碱液处理的原纸上，以浸渍或涂布的方式采用制备好的生物质胶黏剂进行施胶，双面施胶量为350g/m2；
8）将含生物质胶黏剂的原纸在100℃下干燥10min，即获得所述生物质浸渍胶膜纸。
所得的生物质浸渍胶膜纸甲醛含量为0，常温贮存时间为7个月，以130℃，1.0min/mm，1.0 MPa工艺模压制备的木制品以63℃水浸泡3h，胶合强度为1.07 MPa，沸水煮3h不开裂。
实施例3
1）将170g异佛尔酮二异氰酸酯与35g乙醇在室温下混合搅拌30min，得交联剂溶液，待用；
2）将80g豆粉与700g去离子水混合，在室温下以120rpm的转数搅拌20min，然后加草酸调节pH至4.0-5.0，再在室温下以30rpm的转速搅拌30min；
3）在室温下，将步骤2）得到的料液用纱布过滤，分离成含植物蛋白的滤渣和含可溶性多糖的滤液；
4）用氢氧化钾调节步骤3）所得滤液的pH至6.5-7.5，然后加入步骤1）制得的交联剂溶液，并升温至50℃，再加入28g 1,4-丁二醇，搅拌1.5h，最后冷却至室温，洗涤，干燥，得到微胶囊；
5）将步骤3）获得的滤渣与步骤4）获得的微胶囊混合，并加少量水调节pH至7.0，获得含微胶囊结构的生物质胶黏剂；
6）按原纸与碱液的重量比为1:5在适合大小的原纸（以再生木纤维或无纺布制成的纸张）双面喷上质量浓度为10%的氢氧化钾水溶液，然后干燥至含水率8%；
7）在碱液处理的原纸上，以浸渍或涂布的方式采用制备好的生物质胶黏剂进行施胶，双面施胶量为400g/m2；
8）将含生物质胶黏剂的原纸在130℃下干燥5min，即获得所述生物质浸渍胶膜纸。
所得的生物质浸渍胶膜纸甲醛含量为0，常温贮存时间为6个月，以130℃，1.0min/mm，1.0 MPa工艺模压制备的木制品以63℃水浸泡3h，胶合强度为1.01 MPa，沸水煮3h不开裂。
对比例1
从市场上购入某商品型三聚氰胺甲醛树脂胶黏剂（固含量50±0.5%，pH=8.5，贮存期15天）；以浸渍或涂布的方式在原纸上进行施胶，双面施胶量为300g/m2；再将含胶黏剂的原纸在80℃下干燥30min，即获得三聚氰胺甲醛树脂浸渍胶膜纸。
所得的三聚氰胺甲醛树脂浸渍胶膜纸甲醛含量为0.3%，常温贮存时间为3个月，模压固化工艺为130℃，1.0 min/mm，1.0 MPa，制备的木制品以63℃水浸泡3h，胶合强度为0.86 MPa，沸水煮3h，胶层开裂长度超过75 mm。
对比例2
从市场上购入三聚氰胺甲醛树脂浸渍胶膜纸甲醛含量为0.15%，常温贮存时间为2个月，模压固化工艺为130℃，1.0 min/mm，1.0 MPa，制备的木制品以63℃水浸泡3h，胶合强度为0.91 MPa，沸水煮3h，胶层开裂长度超过75 mm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种生物质浸渍胶膜纸的制备方法，其特征在于：先将含植物蛋白的生物质原料制备成含微胶囊结构的生物质胶黏剂，再用其对碱处理过的原纸进行施胶，并经烘干制成所述生物质浸渍胶膜纸。
2. 根据权利要求1所述的生物质浸渍胶膜纸的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（一）生物质胶黏剂的制备
1）将交联剂与有机溶剂在室温下混合搅拌30min，得交联剂溶液；
2）将含植物蛋白的生物质原料与水混合，在室温下以120rpm的转数搅拌20min，然后加酸调节pH至4.0-5.0，再在室温下以30rpm的转速搅拌30min；
3）在室温下，将步骤2）得到的料液用纱布过滤，分离成含植物蛋白的滤渣和含可溶性多糖的滤液；
4）用碱调节步骤3）所得滤液的pH至6.5-7.5，然后加入步骤1）制得的交联剂溶液，并升温至50℃，再加入扩链剂，搅拌1.0-1.5h，最后冷却至室温，洗涤，干燥，得到微胶囊；
5）将步骤3）获得的滤渣与步骤4）获得的微胶囊混合，并加水调节pH至7.0，获得含微胶囊结构的生物质胶黏剂；
（二）生物质浸渍胶膜纸的制备
6）在适合大小的原纸双面喷上碱溶液，然后干燥至含水率5-8%；
7）在碱液处理的原纸上，以浸渍或涂布的方式采用制备好的生物质胶黏剂进行施胶；
8）将含生物质胶黏剂的原纸在80-130℃下干燥3-30min，即获得所述生物质浸渍胶膜纸。
3.根据权利要求2所述的生物质浸渍胶膜纸的制备方法，其特征在于：生物质胶黏剂的制备中，所用各材料按重量份计包括：交联剂84.5-170份、有机溶剂17-35份、含植物蛋白的生物质30-80份、水360-700份、扩链剂13.5-28份。
4.根据权利要求2或3所述的生物质浸渍胶膜纸的制备方法，其特征在于：所述交联剂为异氰酸酯预聚物、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、聚二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、环氧树脂、聚酰胺环氧氯丙烷树脂中的一种或几种。
5.根据权利要求2或3所述的生物质浸渍胶膜纸的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为乙酸乙酯、丙酮、乙醇中的一种或几种。
6.根据权利要求2或3所述的生物质浸渍胶膜纸的制备方法，其特征在于：所述含植物蛋白的生物质为棉籽粕、棉籽粉、菜籽粕、菜籽粉、脱脂豆粕、豆粉、大豆分离蛋白、花生粕、花生粉中的一种或几种。
7.根据权利要求2或3所述的生物质浸渍胶膜纸的制备方法，其特征在于：所述扩链剂为1,4-丁二醇。
8.根据权利要求2所述的生物质浸渍胶膜纸的制备方法，其特征在于：步骤6）中所用碱溶液与原纸的重量比为1-5:1；
所述碱溶液的质量浓度为10%，所用碱为氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾、氨水中的一种或几种。
9.根据权利要求2所述的生物质浸渍胶膜纸的制备方法，其特征在于：步骤7）中双面施胶量为300-400g/m2。
10.一种如权利要求1-9任一所述方法制得的生物质浸渍胶膜纸。
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