CN1140601C - 一种粉状的木材胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种粉状的木材胶粘剂及其制备方法。用经粉碎和活化处理得到的核桃壳粉活化液，与苯酚和甲醛或尿素和甲醛共聚并经干燥粉化得到粉状的核桃壳-苯酚-甲醛或核桃壳-尿素-甲醛共聚树脂，具有充分利用农林废弃物、生产成本低、贮存期长、性能稳定、运输方便和胶接性能良好的优点。其液状中间产物也可直接用作木材胶粘剂。

Description

一种粉状的木材胶粘剂及其制备方法

所属技术领域

本发明涉及一种木材胶粘剂，更具体地说，本发明涉及一种以核桃壳为原料的粉状的木材胶粘剂。同时，本发明还涉及一种所述木材胶粘剂的制备方法。

背景技术

由于胶合板、刨花板、纤维板等以速生人工林木或采伐剩余物为原料的人造板是实木产品的良好取代物，在工业、交通、建筑以及日常生活中得到越来越广泛的应用。同时，人造板对节约天然林木资源、维护生态环境具有积极意义，因而发展十分迅猛。作为人造板关键原料，木材胶粘剂的需求量也随之与日递增。但是，现有的液状木材胶粘剂至少含有35％以上的水分，存在着性能不稳定、储存期短、运输不便且成本高的不足之处；即使是运输制备木材胶粘剂用的主要原料——甲醛中，也含有63％的水。另一方面，液状胶的使用要求被胶接的木材必须先充分干燥，过大的干燥能耗增大人造板的生产成本。

现代使用的酚醛树脂、脲醛树脂等木材胶粘剂均以有限资源的苯酚、尿素、三聚氰胺等石油化工产品为原料，为此，人们寻求可以取代石化原料的再生性生物资源作为新一代环境友好性木材胶粘剂的原料及其制备方法。

美国专利(United States Patent)4,098,765(1978)对山核桃属(Carya)中的美洲山核桃(Carya illinoensis，即Pecan)的壳(pecannut shell)及其内隔膜(packing tissue)，经粉碎、水萃取、过滤得到山核桃壳萃取液(extract)，然后与甲醛在酸性条件下反应，得到的酚醛树脂经脱水和再粉碎，溶于乙醇中得到醇溶性酚醛树脂，用作纸张、木材的浸渍液。该专利未涉及用山核桃壳粉制备木材胶粘剂的技术。

美国专利(United States patent)4,201,699(1980)、4,201851(1980)、4,200,723(1980)和4,201,700(1980)，对美洲山核桃壳中的内隔膜(pecan pith)，用水在高温、碱性条件下萃取，对萃取液脱水、过滤后，取代部分苯酚(最大取代量不超过60％)，与苯酚、间苯二酚和醛反应得酚醛树脂，用作胶合板、纤维板或刨花板的胶粘剂。该专利的不足在于必须对萃取液进行脱水、过滤，从而增大了工业成本。

中国沈瑞清于1992年试图将胡桃属(Juglans，即Walnut)的核桃壳(walnut shell)粉作为胶合板用脲醛树脂的增量剂，但未涉及到核桃壳-尿素-甲醛共聚树脂及其制备方法(见：竹木胶料活性增量剂用于胶合板的生产试验/沈瑞清//四川木材工业通讯，1992，(2)，9-12)。

发明内容

针对现有技术上述的不足，本发明的目的在于提供一种以胡桃属(Juglans，即Walnut)中的各种核桃的外壳(walnut shell)为原料制备的粉状的木材胶粘剂。本发明的另一个目的在于提供一种制备粉状的木材胶粘剂的方法。技术方案

1.本发明提供的粉状的木材胶粘剂可由下述方法制备获得：以核桃壳为原料，粉碎至40目以下的细粉；向核桃壳细粉中加水调成浆液，核桃壳细粉与水的重量配比为1∶2～10；加入占浆液重量5％-25％的亲核试剂；在1Mpa或以下的压力下或者常压下加热处理5-80小时，制成核桃壳粉活化液；然后加入占核桃壳粉活化液重量20％～100％的苯酚或者尿素、30％～100％的甲醛进行共聚反应，制成共聚树脂，再经喷雾干燥，得到的粉状物即为成品。

2.本发明提供的粉状的木材胶粘剂的制备方法，包括下述顺序的步骤：

(1)以核桃壳为原料，粉碎至40目以下的细粉；

(2)向核桃壳细粉中加水调成浆液，核桃壳细粉与水的重量配比为1∶2～10；

(3)加入占浆液重量5％-25％的亲核试剂，例如：氢氧化纳或者氢氧化钾或者氢氧化铵或者亚硫酸钠或者苯酚或者尿素，搅拌均匀；

(4)在1Mpa的压力下或者常压下加热处理5-80小时，制成核桃壳粉活化液；

(5)加入占核桃壳粉活化液重量20％～100％的苯酚或者尿素、30％～100％的甲醛进行共聚反应，制成核桃壳-苯酚-甲醛共聚树脂或者核桃壳-尿素-甲醛共聚树脂；

(6)经喷雾干燥，得到的粉状物即为所需的粉状的木材胶粘剂。有益效果

1.迄今为止，国内外均未有利用胡桃属(Juglans，即Walnut)中的各种核桃的外壳(walnut shell)取代或部分取代苯酚或尿素制备核桃壳-苯酚-甲醛或核桃壳-尿素-甲醛共聚树脂的报道。本发明首次提出对核桃(Walnut)废弃物——核桃壳(walnut shell)作为木材胶粘剂原料的利用以及核桃壳-苯酚-甲醛或核桃壳-尿素-甲醛共聚树脂的制备方法：经粉碎和活化处理得到核桃壳粉活化液，无须脱水、过滤而直接与苯酚和甲醛或尿素和甲醛共聚，形成核桃壳-苯酚-甲醛或核桃壳-尿素-甲醛共聚树脂，再经干燥、粉化而得到贮存期长、性能稳定、运输方便的粉状木材胶粘剂。本发明的中间产物——液状核桃壳-苯酚-甲醛或核桃壳-尿素-甲醛共聚树脂，可取代全部以石化原料制备的液状酚醛树脂或脲醛树脂，直接用作木材胶粘剂。

2.本发明提出的一次加入亲核试剂，将经高压或常压加热所得到的核桃壳粉活化液直接用以与苯酚和甲醛或尿素和甲醛反应，生成核桃壳-苯酚-甲醛或核桃壳-尿素-甲醛共聚树脂，其特点是省去了萃取、脱水、过滤、干燥等复杂操作，使全部核桃壳得到了充分利用，简化了工艺过程，比利用山核桃壳作木材胶粘剂的现有技术可降低3倍以上的生产成本。通过喷雾干燥，可获得具有相当胶接性能、有害游离物含量低(一般其游离酚和游离醛的含量均小于1％)的粉状木材胶粘剂，从而克服了现有液状树脂的种种不足。

3.粉状树脂胶具有的稳定性好、贮存期长和运输方便、成本低的优点，特别适合于山高路陡、交通运输不便的山区木制品生产对优质胶粘剂的需要；其低毒性有利于环境保护；其即可粉状直接使用又可调液使用的灵活性提高了其对不同工艺人造板生产的适应性；其粉状直接使用可显著降低人造板生产中的干燥能耗、用胶量和生产成本。

4.核桃(walnut)是一种适宜山区栽培的经济林果，其内壳(walnutshell)是一种再生性的、废弃性的生物资源，至今未被利用作为木材胶粘剂的原料。本发明用其部分取代日趋紧缺的石油化工产品——苯酚或尿素，制备具足够胶接性能的核桃壳-苯酚-甲醛或核桃壳-尿素-甲醛共聚树脂木材胶粘剂，可以有效降低胶粘剂的生产成本，节约石油化工原料。同时，本项目的实施对将山区的资源优势转化为经济优势，对帮助贫困地区群众尽快富裕起来，对实现西部大开发的战略决策，无疑具有重要的意义。

具体实施方式：通过下面给出的本发明的具体实施例，可以进一步清楚地了解本发明，但它们不是对本发明的限定。

实施例1

取泡核桃壳300公斤，用粉碎机将其磨成40目以下的核桃壳粉，加入1800公斤的水和25公斤亚硫酸钠，在220℃的温度下蒸煮28小时，取出冷却至80℃，倒入420公斤苯酚和700公斤甲醛，在100℃温度下反应3小时，得到液状核桃壳-苯酚-甲醛共聚树脂，其游离酚含量为0.089％，游离醛含量为0.096％；继而，在380℃温度下喷雾干燥而成粉状的核桃壳-酚醛树脂，其游离酚含量为0.071％，游离醛含量为0.087％；直接以液状树脂或粉状树脂或用粉状树脂调成45％浓度的液体作木材胶粘剂，其胶合强度为5Mpa以上，经13个周期的循环(每周期的条件为2小时沸腾水煮+8小时120℃干燥)，其胶合木破率仅为21％，与石化原料酚醛树脂的胶合性能和耐久性能相当。

实施例2：

取三台核桃壳300公斤，用粉碎机将其磨成40目以下的核桃壳粉，加入1500公斤的水，并加入5公斤氢氧化纳作为亲核试剂，在160℃的温度下蒸煮56小时，取出冷却至80℃，倒入420公斤尿素和700公斤甲醛的混合液，在90℃温度下反应7小时，得到液状核桃壳-尿素-甲醛共聚树脂，其游离醛含量为0.096％；继而，在320℃的温度下喷雾干燥而成粉状核桃壳-脲醛树脂，其游离醛含量为0.671％；直接以液状树脂和粉状树脂或用粉状树脂调成68％浓度的液体作木材胶粘剂，其胶合强度为5Mpa以上，与石化原料脲醛树脂的胶合性能相当。

实施例3

除了以绵核桃壳为原料，加入的水量为1200公斤外，其它过程和结果同实施例1。

实施例4

除了亲核试剂为加入33公斤的氢氧化钾和80公斤的尿素外，其它过程和结果同实施例2。

实施例5

除了所述核桃壳细粉浆液是在常压和100℃温度下加热处理80小时外，其它过程和结果同实施例1。

Claims (5)

1.一种粉状的木材胶粘剂，是由下述方法制备获得：以核桃壳为原料，粉碎至40目以下的细粉；向核桃壳细粉中加水调成浆液，核桃壳细粉与水的重量配比为1∶2～10；加入占浆液重量5％-25％的亲核试剂；在1Mpa或以下的压力下或者常压下加热处理5-80小时，制成核桃壳粉活化液；然后加入占核桃壳粉活化液重量20％～100％的苯酚或者尿素、30％～100％的甲醛进行共聚反应，制成共聚树脂，再经喷雾干燥，得到的粉状物即为成品。

2.根据权利要求1所述的粉状的木材胶粘剂，其所用的核桃壳是胡桃属中的各种核桃的外壳。

3.根据权利要求1所述的粉状的木材胶粘剂，其中所述的经共聚反应制成的共聚树脂为直接用作木材胶粘剂的液状物。

4.一种粉状的木材胶粘剂的制备方法，该方法包括下述顺序的步骤：

(1)以核桃壳为原料，粉碎至40目以下的细粉；

(2)向核桃壳细粉中加水调成浆液，核桃壳细粉与水的重量配比为1∶2～10；

(3)加入占浆液重量5％-25％的亲核试剂，搅拌均匀；

(4)在1Mpa或以下的压力下或者常压下加热处理5-80小时，制成核桃壳粉活化液；

(5)加入占核桃壳粉活化液重量20％～100％的苯酚或者尿素、30％～100％的甲醛进行共聚反应，制成核桃壳-苯酚-甲醛共聚树脂或者桃壳-尿素-甲醛共聚树脂；

(6)经喷雾干燥，得到的粉状物即为所需的粉状的木材胶粘剂。

5.根据权利要求4所述的粉状的木材胶粘剂的制备方法，其中在步骤(3)中加入亲核试剂，所述的亲核试剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵、亚硫酸钠、苯酚或者尿素中的一种，或它们的混合物。