CN115572563B - 一种柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂及其制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及人造板用木工胶黏剂技术领域，具体公开了一种柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂及其制备方法，包括以下步骤：(1)制备超支化多元醇；(2)将步骤(1)中制备的超支化多元醇和柠檬酸加入反应器中，经缩聚反应制得柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂。本发明的柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂绿色环保，成本较低，制备方法简单，应用于胶合板中无甲醛释放并且有着优异的胶接强度和耐水性能，性能皆优于国家标准《GB/T17657‑2013》中规定的1类胶合板要求。
Description
技术领域
本发明涉及人造板用胶黏剂，具体来说，涉及一种柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂。
背景技术
胶黏剂广泛应用于工业和人们的日常生活中，特别是在木材加工中。但主流的“醛类”胶黏剂如脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂等本身和在粘接产品过程中会释放出有害物质甲醛，危害人体健康。目前，世界卫生组织已确定甲醛为重要的致癌气体。长期暴露会导致呼吸功能障碍，这是因为甲醛可以与蛋白质相互作用，使蛋白质变性，刺激皮肤和粘膜。
近年来随着人们环保观念的增强和生态文明建设的呼声愈来愈高，木制品中甲醛的释放越来越受到人们的重视。原料丰富、价格低廉、绿色环保的胶黏剂越来越受欢迎，越来越受到人们的关注，未来开发新型胶黏剂也将继续朝着这一方向进行。近年来天然胶粘剂，包括淀粉、木质素、单宁的等成为研究的热点，但这一类胶黏剂胶接强度较低，耐水性差，因此受到一定的限制。因此，需要开发一种绿色环保且性能较高的胶黏剂。
发明内容
本发明的目的在于解决当前醛类胶黏剂所带来的污染问题，提供一种绿色可持续的高性能柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂及其制备方法。
具体是通过以下技术方案来实现的：
本发明的一种柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂，由超支化多元醇HBP和柠檬酸反应得到。
进一步地，所述的超支化多元醇HBP和柠檬酸的摩尔比为3:0.5-1.25。
本发明所述的柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先，将所需丁二酸酐和二乙醇胺(摩尔比1:1)混合加入反应器中，140℃下连续搅拌2小时得到超支化多元醇HBP；
(2)随后，将柠檬酸加入(HPB和柠檬酸的摩尔比为3:0.5-1.25)，置于130℃-150℃反应器中反应0.5小时-5小时；
(3)反应完成后冷却至室温，按其固含量60％加入去离子水使其完全溶解，制得柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂。
进若一步地，所述的HBP和柠檬酸的摩尔比为3:0.5-1.25。
进一步地，所述的反应时间为3小时。
更进一步地，所述的反应温度为140℃。
本发明的具体优势在于:
(1)材料来源广且价格低廉，柠檬酸存在于植物如柠檬、柑橘、菠萝等果实和动物的骨骼、肌肉、血液中，储备丰富。
(2)绿色环保，该胶黏剂主要原料来源于可再生型生物质材料，无甲醛释放，符合绿色发展的观念。
(3)制备方法简单，反应采用一锅法，无需催化剂和溶剂，胶接强度较高，耐水性好，制备胶合板时无需采用额外的固化剂。
附图说明
图1为本发明柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂的制备示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
实施例1
本发明的一种柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂及其制备方法，包括如下步骤：
(1)向反应器中加入丁二酸酐9.1g和二乙醇胺9.6g(摩尔比1:1),混合均匀后在140℃下连续搅拌2小时得到超支化多元醇HBP，进一步向反应器中加入柠檬酸3.2g；摩尔比HBP:柠檬酸为3:0.5；
(2)置于140℃反应器中连续搅拌反应3小时；
(3)反应后冷却至室温，按固含量60％加去离子水14g使其完全溶解，进而得到所制备的柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂。
实施例2
本发明的一种柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂及其制备方法，包括如下步骤：
(1)向反应器中加入反应物HBP18.7g、柠檬酸4.8g；摩尔比HBP:柠檬酸为3:0.75；
(2)置于140℃反应器中连续搅拌反应3小时；
(3)反应后冷却至室温，按固含量60％加去离子水14.76g使其完全溶解，进而得到所制备的柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂。
实施例3
本发明的一种柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂及其制备方法，包括如下步骤：
(1)向反应器中加入反应物HBP18.7g、柠檬酸6.4g；摩尔比HBP:柠檬酸为3:1；
(2)置于140℃反应器中连续搅拌反应3小时；
(3)反应后冷却至室温，按固含量60％加去离子水15.53g使其完全溶解，进而得到所制备的柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂。
实施例4
本发明的一种柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂及其制备方法，包括如下步骤：
(1)向反应器中加入反应物HBP18.7g、柠檬酸8g；摩尔比HBP:柠檬酸为3:1.25；
(2)置于140℃反应器中连续搅拌反应3小时；
(3)反应后冷却至室温，按固含量60％加去离子水16.6g使其完全溶解，进而得到所制备的柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂。
实施例5
本发明的一种柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂及其制备方法，包括如下步骤：
(1)向反应器中加入反应物HBP18.7g、柠檬酸6.4g；摩尔比HBP:柠檬酸为3:1；
(2)置于130℃反应器中连续搅拌反应3小时；
(3)反应后冷却至室温，按固含量60％加去离子水15.53g使其完全溶解，进而得到所制备的柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂。
实施例6
本发明的一种柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂及其制备方法，包括如下步骤：
(1)向反应器中加入反应物HBP18.7g、柠檬酸6.4g；摩尔比HBP:柠檬酸为3:1；
(2)置于150℃反应器中连续搅拌反应3小时；
(3)反应后冷却至室温，按固含量60％加去离子水15.53g使其完全溶解，进而得到所制备的柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂。
实施例7
本发明的一种柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂及其制备方法，包括如下步骤：
(1)向反应器中加入反应物HBP18.7g、柠檬酸6.4g；摩尔比HBP:柠檬酸为3:1；
(2)置于140℃反应器中连续搅拌反应0.5小时；
(3)反应后冷却至室温，按固含量60％加去离子水15.53g使其完全溶解，进而得到所制备的柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂。
实施例8
本发明的一种柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂及其制备方法，包括如下步骤：
(1)向反应器中加入反应物HBP18.7g、柠檬酸6.4g；摩尔比HBP:柠檬酸为3:1；
(2)置于140℃反应器中连续搅拌反应1小时；
(3)反应后冷却至室温，按固含量60％加去离子水15.53g使其完全溶解，进而得到所制备的柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂。
实施例9
本发明的一种柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂及其制备方法，包括如下步骤：
(1)向反应器中加入反应物HBP18.7g、柠檬酸6.4g；摩尔比HBP:柠檬酸为3:1；
(2)置于140℃反应器中连续搅拌反应2小时；
(3)反应后冷却至室温，按固含量60％加去离子水15.53g使其完全溶解，进而得到所制备的柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂。
实施例10
本发明的一种柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂及其制备方法，包括如下步骤：
(1)向反应器中加入反应物HBP18.7g、柠檬酸6.4g；摩尔比HBP:柠檬酸为3:1；
(2)置于140℃反应器中连续搅拌反应4小时；
(3)反应后冷却至室温，按固含量60％加去离子水15.53g使其完全溶解，进而得到所制备的柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂。
实施例11
本发明的一种柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂及其制备方法，包括如下步骤：
(1)向反应器中加入反应物HBP18.7g、柠檬酸6.4g；摩尔比HBP:柠檬酸为3:1；
(2)置于140℃反应器中连续搅拌反应5小时；
(3)反应后冷却至室温，按固含量60％加去离子水15.53g使其完全溶解，进而得到所制备的柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂。
胶黏剂的胶合强度测试按照国家标准GB/T17657-2013中的相关要求进行测试，首先将样品锯制为相同规格的24块，分为3份。其中两份分别将其浸泡在63±3℃与93±3℃的水浴锅中进行3小时的浸泡，取出后在常温下放置十分钟后使用电子万能力学试验机分进行胶合强度测试，最终去掉一个最大值和一个最小值，取6块试样的胶合强度计算平均值，测试结果见表1：
表1不同胶黏剂制备的胶合板性能
| 组号 | 干状剪切强度/MPa | 3h热水(63℃)浸泡湿强度/MPa | 3h沸水(93℃)浸泡湿强度/MPa |
| 实例1 | 2.04 | 1.20 | 1.09 |
| 实例2 | 1.93 | 1.08 | 1.00 |
| 实例3 | 2.24 | 1.39 | 1.36 |
| 实例4 | 1.94 | 1.14 | 0.96 |
| 实例5 | 2.17 | 1.1 | 1.05 |
| 实例6 | 2.03 | 1.27 | 1.06 |
| 实例7 | 2.28 | 1.00 | 0.89 |
| 实例8 | 2.45 | 1.22 | 1.04 |
| 实例9 | 2.02 | 1.49 | 1.29 |
| 实例10 | 2.08 | 1.21 | 1.34 |
| 实例11 | 2.22 | 1.49 | 1.47 |
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制。其他任何未背离本发明实质与原理下所做的替代、变化、组合、简化，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂，其特征在于：所述的超支化聚酯胶黏剂由超支化多元醇HBP和柠檬酸反应得到；所述的超支化多元醇HBP和柠檬酸的摩尔比为：3:0.5-1.25；
所述的柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将丁二酸酐和二乙醇胺混合加入反应器中，130～150℃下连续搅拌1～3小时得到超支化多元醇HBP；
(2)将柠檬酸加入超支化多元醇HBP中，置于130℃-150℃反应器中反应0.5小时-5小时；
(3)反应完成后冷却至室温，按其固含量50～70％加入去离子水使其完全溶解，制得柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂。
2.根据权利要求1所述的柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂，其特征在于：步骤(1)中，所述丁二酸酐和二乙醇胺的摩尔比为1:0.9～1.2。
3.根据权利要求1所述的柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂，其特征在于：步骤(2)中，所述超支化多元醇HBP和柠檬酸的摩尔比为3:0.5-1.25。
4.一种胶合板的制备方法，其特征在于，使用权利要求1-3任一所述的柠檬酸基超支化聚酯胶黏剂进行胶合板的压制，热压压力为0.9～1.1MPa，热压时间5～7min，热压温度190～210℃。
5.根据权利要求4所述的胶合板的制备方法，其特征在于所述胶合板为杨木胶合板。
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