CN112592684A - 一种由生物质为基料的酚醛胶黏剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种由生物质为基料的酚醛胶黏剂，由糖与腰果酚为原料制成，所述糖与腰果酚的重量配比为100:5‑15，本发明的制备方法如下：a.将糖和乙醇按100克：40‑80ml的比例溶解，b.加入原料糖总量1‑10%的催化剂，常压下在50℃‑90℃反应2h‑12h；c.然后中和成中性，即合成了类似于酚醛树脂的胶粘剂。本发明的优点在于：选用可再生的生物质资源糖与腰果酚为原料，在催化剂作用下由糖转变成的5‑羟甲基糠醛，制备过程中不含有甲醛，杜绝甲醛的残留及对环境和人体基本无害；本发明提供的胶粘剂的制备方法工艺简单，无“三废”排放；本发明所制备的粘合剂绿色环保、粘度大，粘接强度高，耐水性好。

Description

一种由生物质为基料的酚醛胶黏剂及其制备方法

技术领域

本发明属于胶粘剂领域，具体涉及一种由生物质为基料的酚醛胶黏剂及其制备方法。

技术背景

目前，我国人造板行业用的胶黏剂，90%以上还是甲醛类酚醛树脂，甲醛类酚醛树脂属于热固性树脂，是由酚类或胺类化合物与醛类反应制得。由于甲醛类酚醛树脂粘合剂普遍含有游离甲醛，在使用过程中会释放到环境中，直接影响人体健康和环境污染，尤其是用在室内装修和板材家具中时。为了保护环境维护人体健康，开发出高技术含量、高附加值、高性能、低毒、环保、节能的胶黏剂新产品是当前的发展趋势。目前有两种途径可以降低游离甲醛的释放量，一是加入甲醛捕捉剂或加入一些物质对酚醛或脲醛树脂胶粘剂进行改性，但是光、氧、酶、热的作用会使醛类树脂胶粘剂分解释放出游离甲醛，且危害周期长；二是对醛类树脂胶粘剂生产工艺进行优化，但这两个方法都不能从根本上解决甲醛残留问题。后来，又有人用三醛胶以外的树脂作胶黏剂，如聚氨酯、聚丙烯酸酯及环氧树脂等，最大的问题是生产成本大大增加，导致企业和消费者都难以承受。

在中国申请的专利号为CN200310105859.0的专利中，发明人合成聚乙烯醇缩糖树脂粘合剂，由于不用甲醛作原料从而杜绝了甲醛对环境和人体健康的损害，以可再生的生物质为原料，具有替代石油为原料生产化学品的潜力，但用于人造板时在粘接力和耐水性方面都有缺陷。专利CN 103059802 A利用糖类和胺类化合物在设定的酸性或碱性条件下在常压或是高压设定的温度反应设定的时间,然后加入蛋白再在常压设定的温度下反应设定的时间即得胶黏剂产品，但是粘结强度还是有点差距。专利CN 1539902 A利用聚乙烯醇、糖为原料，加酸催化下反应2-8h，但是用于人造板时在耐水性方面不足。1985年美国专利（US,4524164）报道了选用铵盐，金属离子，无机酸等作为催化剂，以果糖为原料，合成部分聚合可熔性树脂的水溶液。

现有技术存在的问题：

酚醛树脂发现普遍存在以下问题：（1）酚醛类树脂粘合剂普遍含有游离甲醛，在使用过程中会释放到环境中，直接影响人体健康和环境污染；（2）采用苯酚、甲醛等石油天然气化工产品，石油天然气资源属于不可再生的资源，会造成资源枯竭；（3）酚醛树脂的制备方法工艺有“三废”排放；（4）不用甲醛合成胶黏剂的方法之一是使用聚氨酯、聚丙烯酸酯及环氧树脂等胶黏剂，最大的问题是生产成本增加，使企业和消费者都难以承受；（5）酚醛胶用于人造板时耐水性不足、粘接强度也不足。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述现有技术存在的问题，提供的一种由生物质为基料的酚醛胶黏剂及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种由生物质为基料的酚醛胶黏剂，其特征在于由糖与腰果酚为原料制成，所述糖与腰果酚的重量配比为100 : 5-15。

进一步的技术方案是，所述的糖是葡萄糖、果糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖、高果糖浆、果葡糖浆、纤维二糖、葡聚糖、淀粉、纤维素中任意一种或者几种的组合。

进一步的，所述的糖优选为葡萄糖、蔗糖或果糖中的一种。

本发明的所述的带羟基化合物为生物质的腰果酚为现有技术，是一种具有独特长链烷烃的天然生物质酚，属于绿色环保工业原料。

本发明还提供了一种由生物质为基料的酚醛胶黏剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

a.将糖和乙醇按100克：40-80ml的比例溶解；

b.加入原料糖总量1-10%的催化剂，常压下在50℃-90℃反应2h-12h；

c.然后中和成中性，即合成了类似于酚醛树脂的胶粘剂。

进一步的所述的催化剂为草酸、磷酸、硫酸、盐酸、硝酸的一种或几种的混合物，

进一步所述的催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、醋酸锌、氨水、碳酸钠、碳酸氢钠的一种或几种的混合物。

本发明制备的一种由生物质为基料的酚醛胶黏剂，使用范围包括：纸箱，纸制品，文件，粘贴壁纸，内墙涂料，打底腻子，壁布，木工板，三合板，五合板，纤维板，可降解一次性餐具等。本发明提供一种对人体无毒的环境友好胶黏剂，适用于木材加工业、建筑业、纸制品、内墙涂料和层压制品等。

本发明的优点在于：选用可再生的生物质资源为原料，是绿色环保工业原料，可再生资源，不会造成资源枯竭；采用生物糖为原料，在催化剂作用下由糖转变成的5-羟甲基糠醛，制备过程中不含有甲醛，杜绝甲醛的残留及对环境和人体基本无害；本发明提供的胶粘剂的制备方法工艺简单，无“三废”排放，成本适中；本发明所制备的粘合剂与其他粘合剂相比，具有绿色环保、粘度大，粘接强度高，耐水性好的特点。

附图说明：

图1为5-羟甲基糠醛标准品（购于阿拉丁试剂公司，纯度高于99.5%）和麦芽糖产品的红外谱图；

图2是用KBr压片法测定的本发明产品的红外谱图；

图3是粘接强度测试示意图。

具体实施方式：

实施例一：

常压下，在250ml三颈中加入60ml乙醇，100g麦芽糖，加热搅拌到麦芽糖全部溶解，再加入8g腰果酚，搅拌使其全部溶解，然后再加入2.0g醋酸锌，恒温搅拌使反应温度在90℃下，反应6h，即得产品。产品呈淡黄色透明色，胶黏剂与木板粘结成的2层胶合板的开胶时间为25 h，粘结力达到1.45kN。

实施例二：

常压下，在250ml三颈瓶中加入60ml乙醇，100g蔗糖，加热搅拌到蔗糖全部溶解，再加入13g腰果酚，搅拌使其全部溶解，再加入5g氢氧化钠，恒温搅拌使反应温度在80℃下，反应7h，即得产品。产品呈淡黄色透明色，胶黏剂与木板粘结成的2层胶合板的开胶时间为30h，粘结力达到3.55kN。

实施例三：

常压下，在250ml三颈瓶中加入40ml乙醇，50g果糖，加热搅拌到麦芽糖全部溶解，再加入2.5g腰果酚，搅拌使其全部溶解，再加入4ml磷酸，恒温搅拌使反应温度在85℃，反应8h，即得产品。产品呈淡黄色透明色，胶黏剂与木板粘结成的2层胶合板的开胶时间为20 h，粘结力达到1.10kN。

实施例四：

常压下，在250ml三颈瓶中加入60ml乙醇，100g葡萄糖，加热搅拌到葡萄糖全部溶解，再加入11g腰果酚，搅拌使其全部溶解，6g碳酸钠，应温度在90℃，反应5h，即得产品。产品呈淡黄色透明色，胶黏剂与木板粘结成的2层胶合板的开胶时间为32 h，粘结力达到5.62kN。

本发明实施例得到的产品检测如下：

一、红外谱图

图1为5-羟甲基糠醛标准品（购于阿拉丁试剂公司，纯度高于99.5%）和麦芽糖产品的红外谱图。

图2是用KBr压片法测定的产品的结果为，3396cm-1为O-H键的伸缩振动吸收峰，2925cm-1处为-CH3与-CH2的C-H伸缩振动吸收峰，1704、1645cm-1处为C=O吸收峰，2925，1700cm-1的吸收峰，说明醛基存在。1034、1410cm-1 处是C-O-C的伸缩振动吸收峰，954cm-1处为-OH面外弯曲振动吸收峰，570cm-1为环中C-O-C的特征吸收峰，与标准品图谱一致。

二.胶合强度测定

选取长:宽:高为3(cm):2(cm):1(cm)的木块进行测试：将粘合剂涂抹于基材表面，轻轻按压，保证两片木块贴合，在100℃固化2h 后在室温放置24h，在拉伸速率为50 mm/min下，用电子万能实验机进行拉力测定，粘接强度测试示意图如图3，粘接力的值为3次测试结果的平均值。

Claims (6)

1.一种由生物质为基料的酚醛胶黏剂，其特征在于由糖与腰果酚为原料制成，所述糖与腰果酚的重量配比为100 : 5-15。

2.根据权利要求1所述的一种由生物质为基料的酚醛胶黏剂，其特征在于，所述的糖是葡萄糖、果糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖、高果糖浆、果葡糖浆、纤维二糖、葡聚糖、淀粉、纤维素中任意一种或者几种的组合。

3.根据权利要求1或2所述的一种由生物质为基料的酚醛胶黏剂，其特征在于，所述的糖优选为葡萄糖、蔗糖或果糖中的一种。

4.如权利要求3所述的一种由生物质为基料的酚醛胶黏剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

a.将糖和乙醇按100克 ：40-80ml的比例溶解；

b.加入原料糖总量1-10%的催化剂，常压下在50℃-90℃反应2h-12h；

c.然后中和成中性，即合成了一种由生物质为基料的酚醛胶黏剂。

5.根据权利要求4所述的一种由生物质为基料的酚醛胶黏剂的制备方法，其特征在于所述的催化剂为草酸、磷酸、硫酸、盐酸、硝酸的一种或几种的混合物。

6.根据权利要求4所述的一种由生物质为基料的酚醛胶黏剂的制备方法，其特征在于所述的催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、醋酸锌、氨水、碳酸钠、碳酸氢钠的一种或几种的混合物。

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