CN114479761A - 一种胶合板用棉籽蛋白基环保胶粘剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种胶合板用棉籽蛋白基环保胶粘剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明一种胶合板用棉籽蛋白基环保胶粘剂，所述棉籽蛋白基胶粘剂按重量份计，由如下配比的原料制备而成：脱酚棉籽蛋白粉60‑75份、糖蜜发酵液25‑30份、尿素1‑3份、氯化铵0.5～2份、仲醇聚氧乙烯醚SOFTANOL‑50 1‑2份、邻苯二甲酸酯1‑5份、N,N'‑二环己基碳酰亚胺0.02‑0.1份、蒸馏水18‑25份。本发明提供的胶粘剂各组分间良好协同，胶黏剂的粘度适中，保胶黏剂的固含量为79.2‑79.6%。此发明不仅解决了胶合板用棉籽蛋白基胶粘剂耐水性差以及胶合强度低的问题，而且提供了一种上述胶合板用棉籽蛋白基胶黏剂的制备方法，该方法工艺简单，操作方便，适宜推广应用。

Description

一种胶合板用棉籽蛋白基环保胶粘剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于胶黏剂制备技术领域，具体涉及一种胶合板用棉籽蛋白基环保胶粘剂及其制备方法和应用。
背景技术
木材工业的生产用胶主要为脲醛胶黏剂。脲醛胶黏剂是尿素与甲醛在酸性或碱性催化剂作用下，缩聚成初期脲醛树脂，然后再在固化剂或助剂作用下，形成不熔、不溶的脲醛胶粘剂。脲醛胶黏剂因其具有价格低、原料易得、胶合强度高、制造简单、使用方便等优点，在木材加工生产用胶黏剂中占有较大比例，已成为我国木材生产的主要胶种，其中，脲醛胶黏剂占木材工业中人造板用胶量90％以上。但是，脲醛胶黏剂是以甲醛为主要原料制备而成的，这就使其自身及其制品中会有甲醛释放出来，如果甲醛释放量超过标准规定，会对人体健康造成损害，所以组织力量研究开发与国际市场接轨的低毒性的木材用胶黏剂具有重要意义。虽然，有不少的研究人员在想法设法减少酚醛树脂中的游离甲醛含量，如优化合成工艺；改变反应物配比，增加酚的含量；加入甲醛扑捉剂等，这些方法对降低游离甲醛含量，是有一定作用，但并不能从根本上消除甲醛的影响，只有不用甲醛，才是唯一彻底消除甲醛影响的方法。
传统的胶合板用天然胶黏剂多采用大豆分离蛋白改性或淀粉改性，该胶黏剂导热性能差、粘度大且工艺性能差，涂胶后要立即进行热压，使用不方便，因此开发高性能环保胶黏剂具有重要的现实意义。
因此，为了解决上述技术问题，本发明提出了一种采用棉籽蛋白为主原料的胶黏剂以及该胶黏剂的制备方法和在制备胶合板上的应用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种棉籽蛋白基高性能环保胶黏剂及其制备方法，不仅解决了胶合板用棉籽蛋白基胶粘剂耐水性差以及胶合强度低的问题，而且提供了一种上述胶合板用棉籽蛋白基胶黏剂的制备方法，该方法工艺简单，操作方便，适宜推广应用。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种胶合板用棉籽蛋白基环保胶黏剂，按重量份计，由以下原料制成：
Figure BDA0003493924600000021
优选的，一种胶合板用棉籽蛋白基环保胶黏剂，按重量份计，由以下原料制成：
Figure BDA0003493924600000031
优选的，所述胶合板用环保胶黏剂的固含量为79.2-79.6％，粘度范围为890-1540mPa·s。
本发明还保护一种上述胶合板用棉籽蛋白基环保胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将脱酚棉籽蛋白粉、尿素和蒸馏水混合，在20-50℃下低速搅拌反应0.5-2h，反应完成后得到混合溶液A；
(2)将糖蜜发酵液和仲醇聚氧乙烯醚混合，在20-90℃下搅拌反应0.5-3h，反应完成后得到混合溶液B；
(3)将氯化铵加入步骤(2)所得混合溶液B中，将反应体系环境调至酸性，在25-90℃下搅拌反应0.5-1h，反应完成后得到混合溶液C；
(4)将步骤(1)中得到的混合溶液A与步骤(3)所得混合溶液C混合，在20-90℃下搅拌反应0.5-1h，反应完成后得到混合溶液D；
(5)将邻苯二甲酸酯加入步骤(4)所得混合溶液D中，在20-60℃下低速搅拌反应10-30min至均匀，反应完成后得到混合溶液E；
(6)将N,N'-二环己基碳酰亚胺加入步骤(5)所得混合溶液E中，在20-30℃下低速搅拌反应10min，反应完成后即得所述胶合板用棉籽蛋白基环保胶黏剂。
优选的，所述低速搅拌为150-180r/min。
优选的，所述步骤(2)、步骤(3)和步骤(4)中的搅拌速度为150-450r/min。
本发明还保护一种上述胶合板用棉籽蛋白基环保胶黏剂在制备胶合板上的应用。
优选的，在制备胶合板的应用上，包括以下步骤：将胶合板用环保胶黏剂涂刷在单板上，基于垂直纹理方式组坯3层胶合板，热压成型，双面施胶量为140-220g/m2，热压温度为130-190℃，压力为1-1.5MPa，热压时间为3-9min。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明提供的胶合板用棉籽蛋白基环保胶黏剂，各组分间良好协同，采用尿素对脱酚棉籽蛋白粉进行变性处理，强酸弱碱盐氯化铵溶于水提供酸性条件，加入糖蜜发酵液，以仲醇聚氧乙烯醚作为乳化剂，以邻苯二甲酸酯作为增强剂，利用糖类物质的羰基化合物与棉籽蛋白的氨基化合物进行美拉德反应，行成复杂致密的交联结构，胶黏剂的粘度适中，固含量为79.2-79.6％；
(2)本发明提供的胶合板用棉籽蛋白基环保胶黏剂，不仅解决了胶合板用棉籽蛋白基胶粘剂耐水性差以及胶合强度低的问题，而且提供了一种上述胶合板用棉籽蛋白基胶黏剂的制备方法，该方法工艺简单，操作方便，适宜推广应用。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种胶合板用棉籽蛋白基环保胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将60份脱酚棉籽蛋白粉、1份尿素和18份蒸馏水混合，在20℃下以180r/min的速度低速搅拌反应2h，反应完成后得到混合溶液A；
(2)将25份糖蜜发酵液和1份仲醇聚氧乙烯醚混合，在20℃下以200r/min的速度搅拌反应3h，反应完成后得到混合溶液B；
(3)将0.5份氯化铵加入步骤(2)所得混合溶液B中，将反应体系环境调至酸性，在25℃下以150r/min的速度搅拌反应1h，反应完成后得到混合溶液C；
(4)将步骤(1)中得到的混合溶液A与步骤(3)所得混合溶液C混合，在20℃下以450r/min的速度搅拌反应0.5h，反应完成后得到混合溶液D；
(5)将1份邻苯二甲酸酯加入步骤(4)所得混合溶液D中，在20℃下以150r/min的速度低速搅拌反应30min至均匀，反应完成后得到混合溶液E；
(6)将0.02份N,N'-二环己基碳酰亚胺加入步骤(5)所得混合溶液E中，在20℃下以180r/min的速度低速搅拌反应10min，反应完成后即得所述胶合板用棉籽蛋白基环保胶黏剂。
实施例2
一种胶合板用棉籽蛋白基环保胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将65份脱酚棉籽蛋白粉、2份尿素和22份蒸馏水混合，在25℃下以180r/min的速度低速搅拌反应1h，反应完成后得到混合溶液A；
(2)将27份糖蜜发酵液和1.5份仲醇聚氧乙烯醚混合，在50℃下以400r/min的速度搅拌反应1h，反应完成后得到混合溶液B；
(3)将1份氯化铵加入步骤(2)所得混合溶液B中，将反应体系环境调至酸性，在50℃下以300r/min的速度搅拌反应1h，反应完成后得到混合溶液C；
(4)将步骤(1)中得到的混合溶液A与步骤(3)所得混合溶液C混合，在60℃下以450r/min的速度搅拌反应0.5h，反应完成后得到混合溶液D；
(5)将3份邻苯二甲酸酯加入步骤(4)所得混合溶液D中，在60℃下以180r/min的速度低速搅拌反应10min至均匀，反应完成后得到混合溶液E；
(6)将0.05份N,N'-二环己基碳酰亚胺加入步骤(5)所得混合溶液E中，在25℃下以180r/min的速度低速搅拌反应10min，反应完成后即得所述胶合板用棉籽蛋白基环保胶黏剂。
实施例3
一种胶合板用棉籽蛋白基环保胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将75份脱酚棉籽蛋白粉、3份尿素和25份蒸馏水混合，在50℃下以150r/min的速度低速搅拌反应0.5h，反应完成后得到混合溶液A；
(2)将30份糖蜜发酵液和2份仲醇聚氧乙烯醚混合，在90℃下以450r/min的速度搅拌反应0.5h，反应完成后得到混合溶液B；
(3)将2份氯化铵加入步骤(2)所得混合溶液B中，将反应体系环境调至酸性，在90℃下以450r/min的速度搅拌反应0.5h，反应完成后得到混合溶液C；
(4)将步骤(1)中得到的混合溶液A与步骤(3)所得混合溶液C混合，在90℃下以400r/min的速度搅拌反应0.5h，反应完成后得到混合溶液D；
(5)将5份邻苯二甲酸酯加入步骤(4)所得混合溶液D中，在60℃下以150r/min的速度低速搅拌反应10min至均匀，反应完成后得到混合溶液E；
(6)将0.1份N,N'-二环己基碳酰亚胺加入步骤(5)所得混合溶液E中，在30℃下以150r/min的速度低速搅拌反应10min，反应完成后即得所述胶合板用棉籽蛋白基环保胶黏剂。
对比例1
一种胶合板用棉籽蛋白基环保胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将60份大豆蛋白粉和18份蒸馏水混合，在20℃下以180r/min的速度低速搅拌反应2h，反应完成后得到混合溶液A；
(2)将1份仲醇聚氧乙烯醚与步骤(1)中得到的混合溶液A混合，在20℃下以200r/min的速度搅拌反应3h，反应完成后得到混合溶液B；
(3)将0.5份氯化铵加入步骤(2)所得混合溶液B中，将反应体系环境调至酸性，在25℃下以150r/min的速度搅拌反应1h，反应完成后得到混合溶液C；
(4)将1份邻苯二甲酸酯加入步骤(3)所得混合溶液C中，在20℃下以150r/min的速度低速搅拌反应30min至均匀，反应完成后得到混合溶液D；
(5)将0.02份N,N'-二环己基碳酰亚胺加入步骤(4)所得混合溶液D中，在20℃下以180r/min的速度低速搅拌反应10min，反应完成后即得所述胶合板用棉籽蛋白基环保胶黏剂。
对比例2
一种胶合板用棉籽蛋白基环保胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将60份脱酚棉籽蛋白粉、1份尿素和18份蒸馏水混合，在20℃下以180r/min的速度低速搅拌反应2h，反应完成后得到混合溶液A；
(2)将25份果糖和1份仲醇聚氧乙烯醚混合，在20℃下以200r/min的速度搅拌反应3h，反应完成后得到混合溶液B；
(3)将0.5份氯化铵加入步骤(2)所得混合溶液B中，将反应体系环境调至酸性，在25℃下以150r/min的速度搅拌反应1h，反应完成后得到混合溶液C；
(4)将步骤(1)中得到的混合溶液A与步骤(3)所得混合溶液C混合，在20℃下以450r/min的速度搅拌反应0.5h，反应完成后得到混合溶液D；
(5)将0.02份N,N'-二环己基碳酰亚胺加入步骤(4)所得混合溶液D中，在20℃下以180r/min的速度低速搅拌反应10min，反应完成后即得所述胶合板用棉籽蛋白基环保胶黏剂。
将实施例1-3和对比例1-2所制备得到的废胶合板用棉籽蛋白基胶粘剂用于制备胶合板，进行性能测试，胶合板的制备：
按照GB/T9846.7-2015标准热压制备桉木胶合板，压板工艺参数为：试件尺寸300mm×300mm×9mm，采用手工改涂刷方式将上述制备的实施例1-3与对比例1-2胶黏剂分别均匀涂布于桉木单板，基于垂直纹理方式组坯3层胶合板，热压成型，双面施胶量为180g/m2,热压温度为170℃，压力为1.3MPa，热压时间为7分钟。
性能测试与表征
采用本发明合成胶黏剂制备的桉木胶合板木破率依据《LY T2720-2016胶合面木破率的测定方法》进行测试，剪切强度依据《GB/T17657-2013人造板及饰面人造板理化性能试验方法》进行测试。产品胶合强度满足国家Ⅱ类胶合板的相关标准，粘度的测试方法为在25℃时使用旋转粘度计进行测试。测试结果如表1：
表1 实施例与对比例制备的桉木胶合板性能测试结果
干剪切强度MPa 干木破率％ 湿剪切强度MPa 湿木破率％
实施例1 1.43 95 1.38 71
实施例2 1.52 98 1.29 73
实施例3 1.49 94 1.35 66
对比例1 0.95 51 0.75 32
对比例2 1.17 57 0.82 41
从上表测试结果可以看出，本发明提供的胶合板用棉籽蛋白基胶粘剂用于胶合板上，得到的胶合板剪切强度和破木率均有明显改善，胶黏剂的粘度适中，胶合板用环保胶黏剂的固含量79.2-79.6％，粘度范围为890-1540mPa·s，解决了胶合板用棉籽蛋白基胶粘剂耐水性差以及胶合强度低的问题。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种胶合板用棉籽蛋白基环保胶黏剂，其特征在于，按重量份计，由以下原料制成：
Figure FDA0003493924590000011
2.根据权利要求1所述的一种胶合板用棉籽蛋白基环保胶黏剂，其特征在于，按重量份计，由以下原料制成：
Figure FDA0003493924590000012
3.根据权利要求1所述的一种胶合板用棉籽蛋白基环保胶黏剂，其特征在于，所述胶合板用环保胶黏剂的固含量79.2-79.6％，粘度范围为890-1540mPa·s。
4.一种权利要求1-3任一项所述胶合板用棉籽蛋白基环保胶黏剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将脱酚棉籽蛋白粉、尿素和蒸馏水混合，在20-50℃下低速搅拌反应0.5-2h，反应完成后得到混合溶液A；
(2)将糖蜜发酵液和仲醇聚氧乙烯醚混合，在20-90℃下搅拌反应0.5-3h，反应完成后得到混合溶液B；
(3)将氯化铵加入步骤(2)所得混合溶液B中，将反应体系环境调至酸性，在25-90℃下搅拌反应0.5-1h，反应完成后得到混合溶液C；
(4)将步骤(1)中得到的混合溶液A与步骤(3)所得混合溶液C混合，在20-90℃下搅拌反应0.5-1h，反应完成后得到混合溶液D；
(5)将邻苯二甲酸酯加入步骤(4)所得混合溶液D中，在20-60℃下低速搅拌反应10-30min至均匀，反应完成后得到混合溶液E；
(6)将N,N'-二环己基碳酰亚胺加入步骤(5)所得混合溶液E中，在20-30℃下低速搅拌反应10min，反应完成后即得所述胶合板用棉籽蛋白基环保胶黏剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述低速搅拌为150-180r/min。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)、步骤(3)和步骤(4)中的搅拌速度为150-450r/min。
7.一种权利要求1-3任一项所述胶合板用棉籽蛋白基环保胶黏剂在制备胶合板上的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：将胶合板用环保胶黏剂涂刷在单板上，基于垂直纹理方式组坯3层胶合板，热压成型，双面施胶量为140-220g/m2，热压温度为130-190℃，压力为1-1.5MPa，热压时间为3-9min。
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