CN115584237B - 一种生物质木材胶黏剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物质木材胶黏剂的制备方法，以聚乙烯亚胺和葡萄糖为原料在加热条件下反应制备生物质基木材胶黏剂。该方法制备的生物质基木材胶黏剂绿色环保，无甲醛释放，将其用于胶合板，胶合强度高，耐水性良好，性能均优于国家标准《GB/T 17657‑2013》。本发明旨在开发一种新型生物质基木材胶黏剂，以实现生物质资源的高效高价值利用。
Description
技术领域
本发明涉及化学合成技术领域，具体涉及一种生物质木材粘合剂及其制备方法和应用。
背景技术
我国是人造板大国，在人造板的加工过程中避免不了胶黏剂的添加使用，然而当前木材加工领域使用的木材胶黏剂仍以醛基胶黏剂为主。长期吸入甲醛会引起人体一系列不良反应。随着社会发展和人们环保意识的提高，使用生物质材料制备绿色环保的胶黏剂已是当前主流的趋势。葡萄糖是自然界分布最广的单糖之一，具有多元醇和醛的性质，被广泛应用于糖果制造业和医药领域。但由于葡萄糖的结构中含有大量羟基，导致葡萄糖基木材胶黏剂耐水性差，胶合强度无法满足行业需求，因此必须对葡萄糖进行接枝改性以提高葡萄糖基胶黏剂的使用性能。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题并提供一种生物质原料的高耐水性能的木材胶黏剂及其制备方法。
本发明的技术方案如下：本发明的一种生物质基木材胶黏剂的制备方法，包括以下步骤:
(1)在磁力搅拌下，依次向反应器中加入去离子水、葡萄糖、聚乙烯亚胺PEI(分子量600)，匀速搅拌反应；所述的聚乙烯亚胺与葡萄糖的质量为1:0.6-3，聚乙烯亚胺与去离子水的质量比为1:1.6-4；通过反应，制得支化生物质基木材胶黏剂。
进一步地，在步骤(1)中，所述反应温度为80℃，反应时间为0.5-5小时。
进一步地，在步骤(1)中，所述的反应溶剂为去离子水，反应体系pH值为7-9.5。
更进一步地，在步骤(1)中，该反应溶液的颜色由无色逐步变为棕褐色。
进一步地，在步骤(1)中，所述的支化生物质基木材胶黏剂最终固体含量为50％-60％。
同现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
本发明的胶黏剂具有较高的胶合强度和优良的耐水性，使用过程中无甲醛释放。制备方法简便，无需使用固化剂，制备条件温和。制备原料使用了可再生的生物质资源，实现了生物质材料的最大化利用，是一种绿色环保的新型生物质胶黏剂。
附图说明
图1为本发明的通过化学反应制备支化生物质基木材胶黏剂。
具体实施方式
下面将结合本发明实施中的附图，对本发明实施例中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只是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
(1)在磁力搅拌下，依次向反应器中加入20g去离子水、5g聚乙烯亚胺PEI(分子量600)、15g葡萄糖，聚乙烯亚胺与葡萄糖质量比为1:3，胶黏剂总体固含量为50％，反应条件为80℃、5小时，二者共聚制得支化生物质木材胶黏剂。
将步骤(1)中制备的胶黏剂用于制备胶合板，施胶量为180g/m2，热压温度为200℃，热压时间为6min，按照国标GB/T 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》的要求，测试胶合板胶合强度以及耐水性。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，在步骤(1)中，在磁力搅拌下，依次向反应器中加入15g去离子水、6g聚乙烯亚胺PEI(分子量300)和9g葡萄糖，聚乙烯亚胺与葡萄糖质量比为2:3，胶黏剂总体固含量为50％，二者共聚制得支化生物质木材胶黏剂。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于，在步骤(1)中，在磁力搅拌下，依次向反应器中加入20g去离子水、10g聚乙烯亚胺PEI(分子量1200)和10g葡萄糖，聚乙烯亚胺与葡萄糖质量比为1:1，胶黏剂总体固含量为50％，二者共聚制得支化生物质木材胶黏剂。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在于，在步骤(1)中，在磁力搅拌下，依次向反应器中加入21g去离子水、12g聚乙烯亚胺PEI(分子量1800)和9g葡萄糖，聚乙烯亚胺与葡萄糖质量比为4:3，胶黏剂总体固含量为50％，二者共聚制得支化生物质木材胶黏剂。
实施例5
实施例5与实施例1的区别在于，在步骤(1)中，在磁力搅拌下，依次向反应器中加入16g去离子水、10g聚乙烯亚胺PEI(分子量600)和6g葡萄糖，聚乙烯亚胺与葡萄糖质量比为5:3，胶黏剂总体固含量为50％，二者共聚制得支化生物质木材胶黏剂。
实施例6
实施例6与实施1的区别在于，在步骤(1)中，在磁力搅拌下，依次向反应器中加入15g去离子水、6g聚乙烯亚胺PEI(分子量300)、9g葡萄糖，聚乙烯亚胺与葡萄糖质量比为2:3，胶黏剂总体固含量为50％，反应时间为0.5小时，二者共聚制得支化生物质木材胶黏剂。
实施例7
实施例7与实施1的区别在于，在步骤(1)中，在磁力搅拌下，依次向反应器中加入15g去离子水、6g聚乙烯亚胺PEI(分子量1200)、9g葡萄糖，聚乙烯亚胺与葡萄糖质量比为2:3，胶黏剂总体固含量为50％，反应时间为1小时，二者共聚制得支化生物质木材胶黏剂。
实施例8
实施例8与实施1的区别在于，在步骤(1)中，在磁力搅拌下，依次向反应器中加入15g去离子水、6g聚乙烯亚胺PEI(分子量600)、9g葡萄糖，聚乙烯亚胺与葡萄糖质量比为2:3，胶黏剂总体固含量为50％，反应时间为1.5小时，二者共聚制得支化生物质木材胶黏剂。
实施例9
实施例9与实施1的区别在于，在步骤(1)中，在磁力搅拌下，依次向反应器中加入15g去离子水、6g聚乙烯亚胺PEI(分子量300)、9g葡萄糖，聚乙烯亚胺与葡萄糖质量比为2:3，胶黏剂总体固含量为50％，反应时间为2小时，二者共聚制得支化生物质木材胶黏剂。
实施例10
实施例10与实施1的区别在于，在步骤(1)中，在磁力搅拌下，依次向反应器中加入15g去离子水、6g聚乙烯亚胺PEI(分子量1200)、9g葡萄糖，聚乙烯亚胺与葡萄糖质量比为2:3，胶黏剂总体固含量为50％，反应时间为3小时，二者共聚制得支化生物质木材胶黏剂。
实施例11
实施例11与实施1的区别在于，在步骤(1)中，在磁力搅拌下，依次向反应器中加入15g去离子水、6g聚乙烯亚胺PEI(分子量600)、9g葡萄糖，聚乙烯亚胺与葡萄糖质量比为2:3，胶黏剂总体固含量为50％，反应时间为4小时，二者共聚制得支化生物质木材胶黏剂。
试验例
为了验证合成的支化生物质基木材胶黏剂的性能特性，进行了以下实验:
取实验例中所制备的支化生物质基木材胶黏剂，用杨木单板压制三层胶合板，按照国标GB/T 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》的要求，进行板材物理力学性能测试，主要测试板材耐水性能。
具体步骤如下：将合成的支化生物质基木材胶黏剂按施胶量180g/m2涂于单层杨木板上，热压温度为200℃，热压时间为6min，分别测试其干强度、湿强度(将试件放于63℃水中浸泡3小时)、耐水性能。将试件放于沸水中浸泡3小时等，测试结果如下表1和表2所示，根据GB/T 98684-2015《普通胶合板》对Ⅱ类胶合板的耐水性要求，本发明的支化生物质基木材胶黏剂各项性能测试数据均高于国标要求。
表1
表2
根据各实施例测出的强度，经过筛选得出：当各反应质量比为聚乙烯亚胺PEI：葡萄糖＝2：3时，反应时间为2小时时所制备出的支化生物质基木材胶黏剂的性能最佳。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (4)
1.一种生物质基木材胶黏剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：
在磁力搅拌下，依次向反应器中加入反应溶剂、聚乙烯亚胺PEI、葡萄糖；加热条件下进行反应，得到所述的生物质基木材胶黏剂；
反应温度为70~90℃，反应时间为0.5-5小时；
所述的反应溶剂为去离子水，反应体系pH值为7-9；
所述的聚乙烯亚胺与葡萄糖的质量比为2：3~1：3，聚乙烯亚胺与去离子水的质量比为1:1.3-4。
2.根据权利要求1所述的生物质基木材胶黏剂的制备方法，其特征在于：所述的生物质基木材胶黏剂最终固体含量为50%-60%。
3.一种由权利要求1~2任一项所述的制备方法得到的生物质基木材胶黏剂。
4.一种权利要求3所述的生物质基木材胶黏剂的应用，其特征在于，所述生物质基木材胶黏剂用于粘合木材。
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