CN114505929A - 一种利用生物胶剂粘合的实木拼接板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种利用生物胶剂粘合的实木拼接板及其制备方法，其中实木拼接板包括包括若干拼接板，所述拼接板之间通过胶粘剂粘合，所述胶粘剂按照质量份数计，由如下成分制备而成：改性大豆蛋白40‑60份、多元醇30‑55份、异氰酸酯5‑20份、催化剂0.01‑1份、环氧氯丙烷20‑40份、固化剂0.1‑1份、防霉剂0.2‑1份；利用多元醇、异氰酸酯反应生成聚氨酯胶粘剂，在反应过程中与改性大豆蛋白相结合，其中环氧氯丙烷作为大豆蛋白的强交联剂，制备得到环氧改性大豆蛋白基聚氨酯类胶粘剂，可以改善大豆蛋白胶的耐水性、粘稠性以及胶合强度。

Description

一种利用生物胶剂粘合的实木拼接板及其制备方法
技术领域
本申请属于板材加工制造领域，具体涉及一种利用生物胶剂粘合的实木拼接板及其制备方法。
背景技术
实木拼接板是介乎于实木复合板和实木板间的品种，通过生物胶剂粘合，胶的强度远远超过木纤维的强度，裂的话也不是从拼接的缝隙处裂，实木拼接板的使用寿命较长，在欧美越来越受到青睐。
生物基木材胶粘剂，一般包括包括木素，单宁，大豆蛋白，淀粉，液化物胶粘剂和热解油胶粘剂等。大豆基木材胶粘剂以脱脂豆粉为原料，其原料来源广、可再生且价格低，大豆胶对木材有良好的粘结力，主要是因为豆胶的主要组成单元-氨基酸分子中的氨基、羧基等基团。
但是传统大豆胶存在胶合强度低、抗微生物降解能力低、耐水性差等缺陷，使其难以在工业化应用中推广。
发明内容
为了解决上述问题，本申请提出了一种利用生物胶剂粘合的实木拼接板及其制备方法，其中一种利用生物胶剂粘合的实木拼接板，包括若干拼接板，所述拼接板之间通过胶粘剂粘合，所述胶粘剂按照质量份数计，由如下成分制备而成：改性大豆蛋白40-60份、多元醇30-55份、异氰酸酯5-20份、催化剂0.01-1份、环氧氯丙烷20-40份、固化剂0.1-1份、防霉剂0.2-1份。
优选地，所述改性大豆蛋白的制备方法为：在大豆豆粕原料中加入醇类物质的水溶液中在60-80℃下搅拌反应30-50min，反应后再倒放入球磨罐中对其进行球磨，球磨转速为200-350r/min，球磨1-2h后得到改性大豆蛋白。
优选地，所述大豆豆粕原料即豆粉比表面积为3500-5000cm2/g。
优选地，所述大豆豆粕原料与醇类物质的水溶液的质量比为1：(8-15)；所述醇类物质的浓度为20-40％。
优选地，所述醇类物质为乙醇与聚乙烯醇的混合物，所述乙醇与聚乙烯醇的质量比为(3-5)：1。
优选地，所述多元醇为分子量为1000-5000的聚醚类多元醇或分子量为2000-5000的聚酯类多元醇。
优选地，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯。
优选地，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸铅中的一种或多种。
优选地，所述固化剂为双氰胺、二氨基二苯甲烷、二氨基二苯基砜中的一种或多种。
优选地，所述防霉剂为2-羟甲基氨基乙醇、2-甲基-2-羟甲基氨基丙醇、水杨酰苯胺及其卤代衍生物中的一种或多种。
另一方面，本申请还公开了实木拼接板的制备方法，包括如下步骤：
S1：将改性大豆蛋白与多元醇混合均匀，得到第一混合物；
S2：将异氰酸酯加入第一混合物中，再加入催化剂，在30-50℃下反应20-30min，得到第一反应物；
S3：在第一反应物中加入环氧氯丙烷，在40-60℃反应30-60min，得到第二反应物；
S4：在第二反应物中加入固化剂和防霉剂，混合均匀得到胶粘剂；
S5：将若干拼接板通过胶粘剂粘合后得到实木拼接板。
优选地，黏度会影响胶粘剂在木材上的涂布性能，黏度太小，胶液易渗透到木材内部，使胶接面干燥速度过快，甚至欠胶；黏度太大，不易涂胶，胶液不易渗透到木材的内部，只在木材表面产生胶粘作用。本申请中制备得到的胶粘剂的黏度为50000-60000mPa.s。
优选地，胶粘剂的涂胶量为200-400g/m2。
本申请能够带来如下有益效果：
1.利用多元醇、异氰酸酯反应生成聚氨酯胶粘剂，在反应过程中与改性大豆蛋白相结合，其中环氧氯丙烷作为大豆蛋白的强交联剂，制备得到环氧改性大豆蛋白基聚氨酯类胶粘剂，可以改善大豆蛋白胶的耐水性、粘稠性以及胶合强度。
2.本申请将大豆蛋白进行改性，更多的大豆蛋白多肽链展开，展开后的大豆蛋白多肽再通过异氰酸酯以及环氧氯丙烷重新发生交联反应，进而形成更加牢固的胶粘层。
3.本申请利用醇以及球磨的手段破坏大豆蛋白的二级以上的空间结构，展开蛋白质分子，暴露出极性和非极性基团，与木材发生一定的作用，使其更适用于木材的胶粘剂。
4.本申请的改性方法使得蛋白质分子的二级结构更加不规则，多肽链展开，无序度变大，从而增大了大豆蛋白基团与木材分子之间的有效接触面积，极性基团暴露更多，极性基团与基材分子间的空间位阻也越低，有利于蛋白分子与木材的胶接。
5.本申请中防霉剂的加入可以有效防止胶粘剂的变质，延长胶粘剂的保质期。
具体实施方式
实施例1：
实木拼接板的制备方法，包括如下步骤：
S1：制备改性大豆蛋白：
在大豆豆粕原料中加入醇类物质的水溶液中在60℃下搅拌反应30min，反应后再倒放入球磨罐中对其进行球磨，球磨转速为200r/min，球磨1h后得到改性大豆蛋白；
其中，大豆豆粕原料与醇类物质的水溶液的质量比为1：8；醇类物质的浓度为20％，所述醇类物质为乙醇与聚乙烯醇的混合物，所述乙醇与聚乙烯醇的质量比为3：1；
S2：将40份改性大豆蛋白与30份分子量为1000-5000的聚醚类多元醇混合均匀，得到第一混合物；
S3：将5份甲苯二异氰酸酯加入第一混合物中，再加入0.01份催化剂二月桂酸二丁基锡，在30℃下反应20min，得到第一反应物；
S4：在第一反应物中加入20份环氧氯丙烷，在40℃反应30min，得到第二反应物；
S5：在第二反应物中加入0.1份固化剂双氰胺以及0.2份防霉剂2-羟甲基氨基乙醇，混合均匀得到胶粘剂；
S6：将若干拼接板通过胶粘剂粘合后得到实木拼接板。
实施例2：
实木拼接板的制备方法，包括如下步骤：
S1：制备改性大豆蛋白：
在大豆豆粕原料中加入醇类物质的水溶液中在80℃下搅拌反应50min，反应后再倒放入球磨罐中对其进行球磨，球磨转速为350r/min，球磨2h后得到改性大豆蛋白；
其中，大豆豆粕原料与醇类物质的水溶液的质量比为1：15；醇类物质的浓度为40％，所述醇类物质为乙醇与聚乙烯醇的混合物，所述乙醇与聚乙烯醇的质量比为5：1；
S2：将60份改性大豆蛋白与55份分子量为2000-5000的聚酯类多元醇混合均匀，得到第一混合物；
S3：将20份异佛尔酮二异氰酸酯加入第一混合物中，再加入1份催化剂辛酸亚锡，在50℃下反应30min，得到第一反应物；
S4：在第一反应物中加入40份环氧氯丙烷，在60℃反应60min，得到第二反应物；
S5：在第二反应物中加入1份固化剂二氨基二苯甲烷以及1份防霉剂2-甲基-2-羟甲基氨基丙醇，混合均匀得到胶粘剂；
S6：将若干拼接板通过胶粘剂粘合后得到实木拼接板。
实施例3：
实木拼接板的制备方法，包括如下步骤：
S1：制备改性大豆蛋白：
在大豆豆粕原料中加入醇类物质的水溶液中在65℃下搅拌反应40min，反应后再倒放入球磨罐中对其进行球磨，球磨转速为300r/min，球磨1.5h后得到改性大豆蛋白；
其中，大豆豆粕原料与醇类物质的水溶液的质量比为1：10；醇类物质的浓度为30％，所述醇类物质为乙醇与聚乙烯醇的混合物，所述乙醇与聚乙烯醇的质量比为4：1；
S2：将50份改性大豆蛋白与40份分子量为2000-5000的聚酯类多元醇混合均匀，得到第一混合物；
S3：将15份异佛尔酮二异氰酸酯加入第一混合物中，再加入0.2份催化剂异辛酸铅，在40℃下反应25min，得到第一反应物；
S4：在第一反应物中加入40份环氧氯丙烷，在50℃反应40min，得到第二反应物；
S5：在第二反应物中加入1份固化剂二氨基二苯基砜以及1份防霉剂水杨酰苯胺，混合均匀得到胶粘剂；
S6：将若干拼接板通过胶粘剂粘合后得到实木拼接板。
对比例1
与实施例3相比，区别仅在于对比例1使用市售的大豆蛋白胶。
对比例2
与实施例3相比，区别仅在于对比例2不加入环氧氯丙烷，即没有步骤S4。
对比例3
与实施例3相比，区别仅在于步骤S1制备改性大豆蛋白过程中，缺少球磨步骤。
对比例4
与实施例3相比，区别仅在于大豆豆粕原料不是用醇类物质进行改性的，而是用碱改性，用碱性试剂例如氢氧化钠、氢氧化钙等对其进行改性。
对比例5
与实施例3相比，区别仅在于步骤S1制备改性大豆蛋白过程中，醇类物质不含聚乙烯醇，仅有乙醇。
表征
对上述实施例1-3以及对比例1-5制备得到的胶粘剂进行表征，表征内容包括：
将两块桉木单板利用胶粘剂胶合，桉木单板的尺寸为100*100*10，利用冷压胶合工艺，压力为1-2MPa，冷压时间40-60min，涂胶量200-400g/m2
1、利用力学试验机，对拼接板的剪切强度进行测试；
2、参考行业标准《LY/T71614-2004》记载的方法测试浸渍剥离率1/L(％)；
3、切开拼接板，对胶合界面进行观测，主要观测胶层的均匀性(胶粘剂在胶合界面是否分布均匀、是否存在胶接裂缝)，以及在桉木板两边的渗透深度。
表1拼接板性能测试结果
Figure BDA0003490783630000071
从表1中的实验结果可知：用本申请制备得到的胶粘剂胶合得到的拼接板胶合性能好，胶粘剂与木材的结合性较好。
从对比例1与实施例3的结果可知，以及对比例3-5与实施例3的结果相比可知，本申请中对于大豆蛋白的处理方法对于胶粘剂的胶合性能影响较大；本申请中先用混合醇对大豆蛋白进行改性，再进行球磨步骤，有利于提高胶粘剂的胶合性能。
从对比例2与实施例3的结果相比可知，环氧氯丙烷的加入，也有利于提高胶粘剂的胶合性能。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种利用生物胶剂粘合的实木拼接板，其特征在于，包括若干拼接板，所述拼接板之间通过胶粘剂粘合，所述胶粘剂按照质量份数计，由如下成分制备而成：改性大豆蛋白40-60份、多元醇30-55份、异氰酸酯5-20份、催化剂0.01-1份、环氧氯丙烷20-40份、固化剂0.1-1份、防霉剂0.2-1份。
2.根据权利要求1所述的一种利用生物胶剂粘合的实木拼接板，其特征在于，所述改性大豆蛋白的制备方法为：在大豆豆粕原料中加入醇类物质的水溶液中在60-80℃下搅拌反应30-50min，反应后再倒放入球磨罐中对其进行球磨，球磨转速为200-350r/min，球磨1-2h后得到改性大豆蛋白。
3.根据权利要求2所述的一种利用生物胶剂粘合的实木拼接板，其特征在于：所述大豆豆粕原料与醇类物质的水溶液的质量比为1：(8-15)；所述醇类物质的浓度为20-40％。
4.根据权利要求2所述的一种利用生物胶剂粘合的实木拼接板，其特征在于：所述醇类物质为乙醇与聚乙烯醇的混合物，所述乙醇与聚乙烯醇的质量比为(3-5)：1。
5.根据权利要求1所述的一种利用生物胶剂粘合的实木拼接板，其特征在于：所述多元醇为分子量为1000-5000的聚醚类多元醇或分子量为2000-5000的聚酯类多元醇。
6.根据权利要求1所述的一种利用生物胶剂粘合的实木拼接板，其特征在于：所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯。
7.根据权利要求1所述的一种利用生物胶剂粘合的实木拼接板，其特征在于：所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸铅中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种利用生物胶剂粘合的实木拼接板，其特征在于：所述固化剂为双氰胺、二氨基二苯甲烷、二氨基二苯基砜中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的一种利用生物胶剂粘合的实木拼接板，其特征在于：所述防霉剂为2-羟甲基氨基乙醇、2-甲基-2-羟甲基氨基丙醇、水杨酰苯胺及其卤代衍生物中的一种或多种。
10.一种如权利要求1-9任一所述的实木拼接板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将改性大豆蛋白与多元醇混合均匀，得到第一混合物；
S2：将异氰酸酯加入第一混合物中，再加入催化剂，在30-50℃下反应20-30min，得到第一反应物；
S3：在第一反应物中加入环氧氯丙烷，在40-60℃反应30-60min，得到第二反应物；
S4：在第二反应物中加入固化剂以及防霉剂，混合均匀得到胶粘剂；
S5：将若干拼接板通过胶粘剂粘合后得到实木拼接板。
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