CN113249086B - 一种防霉无醛大豆胶黏剂及其在胶合板的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防霉无醛大豆胶黏剂及其在胶合板的应用，包括如下重量份数的原料：大豆蛋白40‑70份、海藻酸钠3‑5份、田菁胶1‑3份、羧甲基纤维素钠5‑10份、改性水玻璃5‑10份、尿素10‑20份、交联剂5‑10份、防霉剂1‑3份和水70‑120份；所述防霉剂由正辛基异噻唑啉酮和二硫‑2,2’‑双(N‑甲基苯甲酰胺)组成。本发明由于有机和无机原料的协同作用，制成的具有胶合强度高、性能稳定、耐水性强、防霉抗菌性能好、无毒无害等优点，能够满足高性能生态胶合板的要求。

Description

一种防霉无醛大豆胶黏剂及其在胶合板的应用
技术领域
本发明涉及林业加工技术领域，具体是一种防霉无醛大豆胶黏剂及其在胶合板的应用。
背景技术
胶合板生产中，最常用的胶黏剂是“三醛胶”，即脲醛胶(UF)、酚醛胶(PF)和三聚氰胺-甲醛胶(MF)。但“三醛胶”作胶黏剂用于人造板生产通常会释放大量挥发性有机化合物，如甲醛，苯酚等。甲醛是被世界卫生组织确认为对人体有毒害，易致癌，致畸性的有害化学物质。胶合板胶黏剂中甲醛的释放不仅会危害人体健康，也对室内环境造成很大的污染。虽然已有行业研究者，在降低建材人胶合板甲醛释放量上已做了相当多的研究，甚至将环保等级提升至E0级。但这并不能从根本上解决甲醛释放的问题，若能开发一种胶黏剂用于板材生产时，不仅不存在释放甲醛等问题，同时还能够释放对人体健康有利的物质，则将从根本上解决这些问题，推进胶合板行业的发展。
目前胶合板用无醛胶黏剂主要包括淀粉基胶、异氰酸酯类胶、热塑性树脂类胶和大豆蛋白胶。大豆蛋白分子上有大量的氨基、羧基、羟基、酚羟基等极性基团，能与木材组份形成很强的氢键、范德华力、疏水性作用以及少量共价键，因此是非常好的胶合板用无醛胶黏剂原料，成为各国研究者开发的重点。但传统大豆蛋白胶黏剂存在胶接强度低、耐水性差、防霉性差、黏度高、加工性能差等缺点，应用在胶合板后导致胶合板出现局部开胶、容易长霉、加工性能差、生产效率低等问题。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种防霉无醛大豆胶黏剂及其在胶合板的应用。本发明提供的大豆胶黏剂具有胶合强度高、性能稳定、耐水性强、防霉抗菌性能好、无毒无害等优点，能够满足高性能生态胶合板的要求。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：
一种防霉无醛大豆胶黏剂，包括如下重量份数的原料组成：大豆蛋白40-70份、海藻酸钠3-5份、田菁胶1-3份、羧甲基纤维素钠5-10份、改性水玻璃5-10份、尿素10-20份、交联剂5-10份、防霉剂1-3份和水70-120份；所述防霉剂由正辛基异噻唑啉酮和二硫-2,2’-双(N-甲基苯甲酰胺)组成。
进一步地，所述改性水玻璃是将水玻璃经N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯和聚硅氧烷氨酯丙烯酸酯改性剂经过表面改性制得。
进一步地，所述改性剂的加入量为水玻璃质量的1-3％。
进一步地，所述改性剂中N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯和聚硅氧烷氨酯丙烯酸酯的质量比为3-5:1-3:1-3。
进一步地，所述防霉剂中正辛基异噻唑啉酮和二硫-2,2’-双(N-甲基苯甲酰胺)的质量比为1-3:1。
进一步地，所述交联剂为A1522交联剂或/和CX-100交联剂。
本发明还提供所述防霉无醛大豆胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将改性水玻璃、羧甲基纤维素钠和海藻酸钠加入30-50份水中，搅拌均匀，得混合物A；
(2)将大豆蛋白、田菁胶加入剩余的水中，加热至60-80℃下搅拌20-30min，得混合物B；
(3)向混合物B中加入混合物A、尿素、交联剂、防霉剂，加热至60-80℃高速搅拌5-20min，即可得防霉无醛大豆胶黏剂。
进一步地，步骤(3)所述高速搅拌是在转速为500-1000r/min下搅拌。
本发明的另一目的在于提供所述防霉无醛大豆胶黏剂在胶合板的应用，包括如下步骤：取胶合板单板，表面整理干净，对胶合板的单板的单面上按照每1m3均匀涂上0.5-0.8kg防霉无醛大豆胶黏剂，将涂胶后的单板贴合在一起，再经过热压成型即可。
进一步地，所述热压成型是在热压压力为2.5-5.0MPa，热压温度为170-180℃下热压时间3～5min。
与现有技术相比，本发明的优点及有益效果为：
1、本发明通过以大豆蛋白、海藻酸钠、田菁胶、羧甲基纤维素钠、改性水玻璃等作为原料，由于有机和无机原料的协同作用，制成的具有胶合强度高、性能稳定、耐水性强、防霉抗菌性能好、无毒无害等优点，能够满足高性能生态胶合板的要求。
2、本发明加入的水玻璃经过N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯和聚硅氧烷氨酯丙烯酸酯改性处理，不仅能够增强水玻璃和大豆蛋白等有机原料之间的相容性，提高胶黏剂的机械性能，且还能克服水玻璃易吸潮的缺陷，使制得的胶黏剂具有更好的耐水性能。
3、本发明在胶黏剂中加入海藻酸钠、田菁胶、羧甲基纤维素钠能够增强大豆蛋白和改性水玻璃的粘度，使得各组分之间形成网络结构，增强胶合强度，且还能提高胶黏剂的耐水性能。
4、本发明还在胶黏剂中加入由正辛基异噻唑啉酮和二硫-2,2’-双(N-甲基苯甲酰胺)组成的防霉剂，能够较好的提高胶合板的抗菌防霉性能；所用的A1522或CX-100交联剂为环保无毒交联剂，满足了无毒无害胶黏剂的要求。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。仅用于解释本发明方案，而不能限制本发明的保护范围。
实施例1
一种防霉无醛大豆胶黏剂，包括如下重量份数的原料组成：大豆蛋白60份、海藻酸钠4份、田菁胶2.5份、羧甲基纤维素钠9份、改性水玻璃8份、尿素15份、CX-100交联剂8份、防霉剂2份和水90份；所述防霉剂由质量比为3:1的正辛基异噻唑啉酮和二硫-2,2’-双(N-甲基苯甲酰胺)组成。
所述改性水玻璃是将水玻璃经质量比为4:1:1的N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯和聚硅氧烷氨酯丙烯酸酯改性剂在转速为300r/min下表面改性20min制得。改性剂的加入量为水玻璃质量的2.4％。
所述胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将改性水玻璃、羧甲基纤维素钠和海藻酸钠加入40份水中，搅拌均匀，得混合物A；
(2)将大豆蛋白、田菁胶加入剩余的水中，加热至70℃下在速度为200r/min下搅拌30min，得混合物B；
(3)向混合物B中加入混合物A、尿素、交联剂、防霉剂，加热至70℃，在500r/min下高速搅拌20min，即可得防霉无醛大豆胶黏剂。
实施例2
一种防霉无醛大豆胶黏剂，包括如下重量份数的原料组成：大豆蛋白50份、海藻酸钠3份、田菁胶3份、羧甲基纤维素钠6份、改性水玻璃7份、尿素12份、CX-100交联剂7份、防霉剂1.5份和水80份；所述防霉剂由质量比为2:1的正辛基异噻唑啉酮和二硫-2,2’-双(N-甲基苯甲酰胺)组成。
所述改性水玻璃是将水玻璃经质量比为3:1:1的N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯和聚硅氧烷氨酯丙烯酸酯改性剂在转速为300r/min下表面改性20min制得。改性剂的加入量为水玻璃质量的2.0％。
所述胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将改性水玻璃、羧甲基纤维素钠和海藻酸钠加入30份水中，搅拌均匀，得混合物A；
(2)将大豆蛋白、田菁胶加入剩余的水中，加热至60℃下在速度为300r/min下搅拌20min，得混合物B；
(3)向混合物B中加入混合物A、尿素、交联剂、防霉剂，加热至60℃，在800r/min下高速搅拌10min，即可得防霉无醛大豆胶黏剂。
实施例3
一种防霉无醛大豆胶黏剂，包括如下重量份数的原料组成：大豆蛋白70份、海藻酸钠5份、田菁胶2份、羧甲基纤维素钠10份、改性水玻璃7份、尿素20份、A1522交联剂8份、防霉剂3份和水120份；所述防霉剂由质量比为2:1的正辛基异噻唑啉酮和二硫-2,2’-双(N-甲基苯甲酰胺)组成。
所述改性水玻璃是将水玻璃经质量比为3:1:1的N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯和聚硅氧烷氨酯丙烯酸酯改性剂在转速为150r/min下表面改性30min制得。改性剂的加入量为水玻璃质量的2.5％。
所述胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将改性水玻璃、羧甲基纤维素钠和海藻酸钠加入70份水中，搅拌均匀，得混合物A；
(2)将大豆蛋白、田菁胶加入剩余的水中，加热至60℃下在速度为250r/min下搅拌20min，得混合物B；
(3)向混合物B中加入混合物A、尿素、交联剂、防霉剂，加热至75℃，在700r/min下高速搅拌10min，即可得防霉无醛大豆胶黏剂。
实施例4
一种防霉无醛大豆胶黏剂，包括如下重量份数的原料组成：大豆蛋白40份、海藻酸钠3.5份、田菁胶1.5份、羧甲基纤维素钠6份、改性水玻璃7份、尿素12份、A1522交联剂6份、防霉剂1份和水80份；所述防霉剂由质量比为1:1的正辛基异噻唑啉酮和二硫-2,2’-双(N-甲基苯甲酰胺)组成。
所述改性水玻璃是将水玻璃经质量比为4:2:1的N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯和聚硅氧烷氨酯丙烯酸酯改性剂在转速为150r/min下表面改性30min制得。改性剂的加入量为水玻璃质量的1.4％。
所述胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将改性水玻璃、羧甲基纤维素钠和海藻酸钠加入30份水中，搅拌均匀，得混合物A；
(2)将大豆蛋白、田菁胶加入剩余的水中，加热至60℃下在速度为150r/min下搅拌30min，得混合物B；
(3)向混合物B中加入混合物A、尿素、交联剂、防霉剂，加热至75℃，在1000r/min下高速搅拌5min，即可得防霉无醛大豆胶黏剂。
对比例1
本例与实施例1不同之处在于：所用的水玻璃不经过改性处理。
对比例2
本例与实施例1不同之处在于：胶黏剂原料中不包括田菁胶。
对比例3
本例与实施例1不同之处在于：胶黏剂原料中不包括羧甲基纤维素钠。
对比例4
本例与实施例1不同之处在于：胶黏剂原料中不包括海藻酸钠。
对比例5
本例与实施例1不同之处在于：胶黏剂原料中不包括田菁胶、海藻酸钠和羧甲基纤维素钠。
对比例6
本例与实施例1不同之处在于：胶黏剂原料中不包括防霉剂。
应用实施例
将本发明实施例1-4及对比例1-6制得的胶黏剂应用在胶合板中：其中选取含水率为10-12％的桉木单板，对单板的单面上按照每1m3均匀涂上0.6kg防霉无醛大豆胶黏剂，将涂胶后的单板贴合在一起，在热压压力为5.0MPa，热压温度为180℃下热压时间4min热压成型，制成规格为1220mm*2440mm*12mm的胶合板。将胶合板按照常规方法测定静曲强度、弹性模量、内胶合强度、甲醛释放量、24h吸水膨胀率及防霉性能，所述防霉性能是在温度为25℃、相对湿度为85％的封面仓库内中进行霉变测试，测试结果如表1所示。
表1：本发明胶黏剂应用在胶合板的产品测定结果
Figure GDA0003136174710000071
从表1的胶合板性能测试结果得知，本发明提供的胶黏剂无甲醛释放，且具有良好的机械性能、胶合强度、耐水性能和防霉性能，能够满足市场对高性能生态胶合板的要求。
以上内容是结合具体的/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施例做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种防霉无醛大豆胶黏剂，其特征在于：包括如下重量份数的原料组成：大豆蛋白40-70份、海藻酸钠3-5份、田菁胶1-3份、羧甲基纤维素钠5-10份、改性水玻璃5-10份、尿素10-20份、交联剂5-10份、防霉剂1-3份和水70-120份；所述防霉剂由正辛基异噻唑啉酮和二硫-2,2’-双(N-甲基苯甲酰胺)组成；
所述改性水玻璃是将水玻璃经N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯和聚硅氧烷氨酯丙烯酸酯改性剂经过表面改性制得；
所述改性剂的加入量为水玻璃质量的1-3％；
所述改性剂中N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯和聚硅氧烷氨酯丙烯酸酯的质量比为3-5:1-3:1-3；
所述防霉剂中正辛基异噻唑啉酮和二硫-2,2’-双(N-甲基苯甲酰胺)的质量比为1-3:1。
2.根据权利要求1所述的防霉无醛大豆胶黏剂，其特征在于：所述交联剂为A1522交联剂或/和CX-100交联剂。
3.如权利要求1所述一种防霉无醛大豆胶黏剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将改性水玻璃、羧甲基纤维素钠和海藻酸钠加入30-50份水中，搅拌均匀，得混合物A；
(2)将大豆蛋白、田菁胶加入剩余的水中，加热至60-80℃下搅拌20-30min，得混合物B；
(3)向混合物B中加入混合物A、尿素、交联剂、防霉剂，加热至60-80℃高速搅拌5-20min，即可得防霉无醛大豆胶黏剂。
4.根据权利要求3所述防霉无醛大豆胶黏剂的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述高速搅拌是在转速为500-1000r/min下搅拌。
5.如权利要求1所述的一种防霉无醛大豆胶黏剂在胶合板的应用，其特征在于，包括如下步骤：取胶合板单板，表面整理干净，对胶合板的单板的单面上按照每1m3均匀涂上0.5-0.8kg防霉无醛大豆胶黏剂，将涂胶后的单板贴合在一起，再经过热压成型即可。
6.根据权利要求5所述防霉无醛大豆胶黏剂在胶合板的应用，其特征在于：所述热压成型是在热压压力为2.5-5.0MPa，热压温度为170-180℃下热压时间3-5min。
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