CN113845865A - 一种高性能葡萄糖基环保胶粘剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于木材胶粘剂制备技术领域，具体涉及一种高性能葡萄糖基环保胶粘剂及其制备方法，由如下重量份原料制成：葡萄糖30‑50份、氧化剂3‑10份、溶剂30‑50份、多元胺10‑30份，所述胶粘剂在室温条件下通过简单搅拌反应即可制备得到高性能葡萄糖基胶粘剂，具有绿色环保、健康无害、粘接强度高、耐水性优的特点。
Description
技术领域
本发明属于木材胶粘剂制备技术领域，具体涉及一种高性能葡萄糖基环保胶粘剂及其制备方法。
背景技术
葡萄糖是自然界分布最广且最为重要的单糖，其广泛分布于动植物组织、细胞内，工业上又可通过水解淀粉或纤维素获得，因而是一种储量丰沛的生物质资源。葡萄糖含五个羟基，一个醛基，具有多元醇和醛的性质。在一定条件下，葡萄糖上的醛基能发生氧化反应和还原反应。此外，其分子中有多个羟基，不仅能发生氧化反应，还能与羧酸发生酯化反应。葡萄糖在木材工业胶黏剂领域中的应用并不十分广泛，目前已见报导的多基于其结构中的醛基，以用于部分或全部取代甲醛，进而与尿素、三聚氰胺、苯酚或对苯二酚等反应合成类似脲醛树脂胶、三聚氰胺树脂胶或酚醛树脂胶的胶黏剂。但由于葡萄糖中醛基活性明显低于甲醛，这使得该类葡萄糖替代甲醛制备的树脂在性能上并不是很理想。
此外，葡萄糖也可在热的酸作用下经系列复杂化学变化可生成5- 羟甲基-2-糠醛(HMF)活性单体，在催化剂、热及压力的作用下发生缩聚生成类似呋喃树脂的胶黏剂。有研究报导使用磷酸、磷酸二氢铵、柠檬酸等与葡萄糖进行混合热处理后用作胶合板制备，取得较好的胶合效果。然而，同呋喃树脂一样，该葡萄糖基呋喃型树脂对固化的酸度要求也很高，需要在较强酸性条件下实现固化，并且在固化反应时会释放大量热量，反应激烈，放出较多水分易形成气泡，使固化后的制品抗渗性变差、脆性增大。此外，配制后呋喃型树脂适用期短，操作不便，加之较强的酸性固化体系使得树脂会对木材交接界面造成损害从而降低胶合效果，因此其在木制品及人造板工业中的应用受到了很大限制。除此以外，对于葡萄糖酸催化转化为HMF的过程而言，首先是将其异构化为果糖，再在酸催化条件下，果糖进一步脱水才能生成HMF。而葡萄糖异构化为果糖的过程反应受到热力学平衡的限制，故而使得HMF的转化产率有限，存在生产成本高且反应效率低等缺点。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出了一种高性能葡萄糖基环保胶粘剂及其制备方法。
具体是通过以下技术方案来实现的：
本发明的第一目的在于提供：一种高性能葡萄糖基环保胶粘剂，由如下重量份原料制成：葡萄糖30-50份、氧化剂3-10份、溶剂30-50 份、多元胺10-30份。
所述氧化剂为高锰酸钾、高碘酸钠、双氧水、硝酸钠中的任意一种或多种。
所述多元胺为乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三亚乙基四胺中的任意一种或多种。
所述溶剂具有溶解葡萄糖的作用，优选为蒸馏水、超纯水、去离子水中任意一种或多种。
本发明的第二目的在于提供：前述高性能葡萄糖基环保胶粘剂的制备方法：在室温条件下，将葡萄糖加入溶剂中充分溶解后，在搅拌条件下先加入氧化剂，继续搅拌15-30min后再加入多元胺，继续搅拌15-30min后，即可施胶。
所述室温为5-35℃；优选15-25℃。
本发明的第三目的在于提供：前述高性能葡萄糖基环保胶粘剂用于粘结木粉、草粉、植物生物质粉末、板材、木屑、纤维。
进一步地，所述高性能葡萄糖基环保胶粘剂用于制备人造板胶黏。
所述人造板为胶合板、纤维板、刨花板中任意一种。
所述胶合板的胶粘方法为：所用的涂胶量为双面施胶260g/m2，热压时间为160℃、压力为1.0MPa、热压时间6分钟。
所述胶合板，其干状剪切强度大于1.1MPa，24小时冷水浸泡后湿强度大于1.0MPa，63±3℃水浸泡3小时后的湿强度≥0.8MPa，3 小时沸水煮后湿强度≥0.75MPa，均大于国标GB/T 9846-2015中胶合强度≥0.70MPa的II类胶合板用胶标准要求，且浸泡试样均无开胶现象。
所述刨花板的胶粘方法为：室温条件下，将绝干刨花与调配好的葡萄糖基胶黏剂混合均匀，施胶量为刨花质量的10％，将混合好的刨花放入模具中并常温预压10min，再脱模后放入热压机热压，其工艺为：热压温度160℃，压力为1.5MPa，热压时间为8min。所得刨花板厚度为10mm，密度为0.66-0.71g/cm3，内结合强度大于 0.75±0.07MPa。
技术原理：
本发明中葡萄糖与氧化剂在室温条件下反应，将葡萄糖氧化成为醛类物质，再由醛与多元胺中氨基发生席夫碱反应从而形成具有一定分子量的支链聚合物，该聚合物在人造板热压过程中进一步缩聚形成大分子支链网状结构物，从而确保胶黏剂的良好胶合性能。所涉及的氧化反应与席夫碱反应皆可以在较低温度(如室温条件)中进行，因而确保本发明中所制葡萄糖基环保胶粘剂仅在室温条件下即可合成。
有益效果：
1、本发明所制备的胶粘剂绿色环保、健康无害、粘接强度高、耐水性优，性能指标远高于国家标准GB/T9846中规定的Ⅱ类胶合板用胶要求，参照国标GB/T 17657-2013胶合板测试方法，所制备胶合板，其干状剪切强度大于1.1MPa，24小时冷水浸泡后湿强度大于1.0 MPa，63±3℃水浸泡3小时后的湿强度≥0.8MPa。2、由于不含甲醛等有害成分，使得其能够在家庭装修和人造板材等与人类生活密切相关的领域中广泛应用。3、本发明制备方法操作简单，且实现了室温制备，环境控制因素少，降低了生产中因升温加热而产生的能耗。4、本发明胶粘剂配方简单，原料来源广，成本低廉。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。
实施例1
一种高性能葡萄糖基环保胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
1)备料：准备称取葡萄糖30.0g、高碘酸钠3.0g、蒸馏水30.0g、己二胺10.0g，备用；
2)在室温(5℃)条件下，将葡萄糖加入蒸馏水中充分溶解后，在搅拌条件下先加入高碘酸钠，继续搅拌15min后再加入己二胺，继续搅拌15min后，即可施胶。
实施例2
一种高性能葡萄糖基环保胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
1)备料：准备称取葡萄糖50.0g、高锰酸钾10.0g、蒸馏水50.0g、乙二胺30.0g，备用；
2)在室温(35℃)条件下，将葡萄糖加入蒸馏水中充分溶解后，在搅拌条件下先加入高锰酸钾，继续搅拌30min后再加入乙二胺，继续搅拌30min后，即可施胶。
实施例3
一种高性能葡萄糖基环保胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
1)备料：准备称取葡萄糖40.0g、双氧水8.0g、蒸馏水40.0g、二乙烯三胺20.0g，备用；
2)在室温(20℃)条件下，将葡萄糖加入蒸馏水中充分溶解后，在搅拌条件下先加入双氧水，继续搅拌20min后再加入二乙烯三胺，继续搅拌25min后，即可施胶。
实施例4
一种高性能葡萄糖基环保胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
1)备料：准备称取葡萄糖35.6g、硝酸钠6.5g、蒸馏水42.5g、三亚乙基四胺15.0g，备用；
2)在室温(15℃)条件下，将葡萄糖加入蒸馏水中充分溶解后，在搅拌条件下先加入硝酸钠，继续搅拌25min后再加入、三亚乙基四胺，继续搅拌25min后，即可施胶。
实施例5
一种高性能葡萄糖基环保胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
1)备料：准备称取葡萄糖32.8g、高锰酸钾7.3g、蒸馏水35.0g、二乙烯三胺26.2g，备用；
2)在室温(25℃)条件下，将葡萄糖加入蒸馏水中充分溶解后，在搅拌条件下先加入高锰酸钾，继续搅拌20min后再加入二乙烯三胺，继续搅拌15min后，即可施胶。
实施例6
一种高性能葡萄糖基环保胶粘剂用于制作胶合板的方法，所述胶粘条件为：所用的涂胶量为双面施胶260g/m2，热压时间为160℃、压力为1.0MPa、热压时间6分钟。
所述胶合板，其干状剪切强度大于1.1MPa，24小时冷水浸泡后湿强度大于1.0MPa，63±3℃水浸泡3小时后的湿强度≥0.8MPa，3 小时沸水煮后湿强度≥0.75MPa，均大于国标GB/T 9846-2015中胶合强度≥0.70MPa的II类胶合板用胶标准要求，且浸泡试样均无开胶现象；
将如表1所示配比按照实施例5的方法制成胶粘剂，然后按照实施例6的条件进行胶合板制作，最后参照国标GB/T 17657-2013对胶黏剂的胶合性能进行检测；实验组配比情况如下：
表1实验组配方情况
表2不同配方的胶黏剂胶合性能测试结果
实施例7
一种高性能葡萄糖基环保胶粘剂用于制作刨花板的方法，所述刨花板的胶粘方法为：室温条件下，将绝干刨花与调配好的葡萄糖基胶黏剂混合均匀，施胶量为刨花质量的10％，将混合好的刨花放入模具中并常温预压10min，再脱模后放入热压机热压，其工艺为：热压温度160℃，压力为1.5MPa，热压时间为8min。所得刨花板厚度为 10mm，密度为0.66-0.71g/cm3，内结合强度大于0.75±0.07MPa。
Claims (9)
1.一种高性能葡萄糖基环保胶粘剂，其特征在于，由如下重量份原料制成：葡萄糖30-50份、氧化剂3-10份、溶剂30-50份、多元胺10-30份。
2.如权利要求1所述的一种高性能葡萄糖基环保胶粘剂，其特征在于，所述氧化剂为高锰酸钾、高碘酸钠、双氧水、硝酸钠中的任意一种或多种。
3.如权利要求1所述的一种高性能葡萄糖基环保胶粘剂，其特征在于，所述多元胺为乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三亚乙基四胺中的任意一种或多种。
4.如权利要求1所述的一种高性能葡萄糖基环保胶粘剂，其特征在于，所述溶剂为蒸馏水、超纯水、去离子水中任意一种或多种。
5.如权利要求1-4任一项所述的一种高性能葡萄糖基环保胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：在室温条件下，将葡萄糖加入溶剂中充分溶解后，在搅拌条件下先加入氧化剂，继续搅拌15-30min后再加入多元胺，继续搅拌15-30min后，即可施胶。
6.如权利要求5所述的一种高性能葡萄糖基环保胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述室温为5-35℃。
7.如权利要求1-4任一项所述的一种高性能葡萄糖基环保胶粘剂用于粘结木粉、草粉、植物生物质粉末、板材、纸张、木屑、纤维。
8.如权利要求7所述的一种高性能葡萄糖基环保胶粘剂用于制备人造板胶黏。
9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，所述人造板为胶合板、纤维板、刨花板中任意一种。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN114891471A (zh) * | 2022-04-24 | 2022-08-12 | 西南林业大学 | 一种葡萄糖基非异氰酸酯聚氨酯胶黏剂及其制备方法 |
| CN115785899A (zh) * | 2022-11-04 | 2023-03-14 | 西南林业大学 | 一种麦芽糖基超支化耐沸水型胶黏剂及其制备方法 |
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2021
- 2021-08-30 CN CN202111005765.0A patent/CN113845865A/zh active Pending
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