CN116589976A - 一种耐水性牡丹籽粕粉木材胶黏剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种耐水性牡丹籽粕粉木材胶黏剂及其制备方法，本发明涉及一种耐水性牡丹籽粕粉木材胶黏剂及其制备方法。本发明是要解决现有生物质胶黏剂，特别是大豆胶黏剂成本高，耐水性差的问题。它由20～40份主剂、0.08～0.12份改性剂、80～100份交联剂和0～16份填料组成，所述主剂为牡丹籽粕粉，所述改性剂为SDS、尿素或亚硫酸钠，所述交联剂为改性聚酰胺‑环氧氯丙烷、乙二醛、戊二醛或多异氰酸酯，所述填料为无机矿土。方法：一、将牡丹籽粕用粉碎机机械粉碎后，过筛；二、原料在室温下经机械搅拌混合均匀，得到牡丹籽粕胶黏剂。本发明应用于木材粘接。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐水性牡丹籽粕粉木材胶黏剂及其制备方法。
背景技术
木材胶黏剂在承重建筑、地板、家具、门窗等多种材料中发挥着至关重要的作用，但其典型胶黏剂仍以酚醛树脂(PF)、脲醛树脂(UF)、三聚氰胺脲醛树脂(MUF)等热固性树脂胶黏剂为主。由于醛系合成树脂胶黏剂的合成单体之一为对人体有害的甲醛，使得人造板产品在制造、贮存、运输和使用过程中存在游离甲醛释放的问题，对人类身体健康以及环境保护造成了一定的威胁。为了进一步提升室内环境质量，保护消费者健康，对人造板及其制品的环保指标要求更严，这意味着人造板产品的安全问题越来越受到重视。同时，醛系合成树脂胶黏剂的原料依赖于不可再生的石化资源。为了营造健康安全的生活环境和实现人造板行业的可持续发展，寻求可再生的生物质资源制备可替代合成树脂的绿色环保型生物质胶黏剂既具有长久的科学意义，又具有现实的应用价值。
生物质胶黏剂必须是低成本的，并且具有类似或优于现有不可持续胶黏剂胶接性能，以有效的与石化衍生胶黏剂竞争。生物质胶黏剂按其原料主要分为豆粕基胶黏剂、淀粉基胶黏剂、木质素基胶黏剂、单宁基胶黏剂以及其他天然树脂黏合剂。其中，大豆胶黏剂凭借其原材料资源丰富、可再生、可生物降解、无毒、易加工、易化学修饰改性等优点，成为国内外木材加工用环保胶黏剂的研发和应用热点。但其原料主要是价格昂贵的大豆分离蛋白和脱脂豆粉，且其耐水性差，严重限制其广泛化工业应用。
发明内容
本发明是要解决现有生物质胶黏剂，特别是大豆胶黏剂成本高，耐水性差的问题，而提供一种耐水性牡丹籽粕粉木材胶黏剂及其制备方法。
本发明一种耐水性牡丹籽粕粉木材胶黏剂按重量份数由20～40份主剂、0.08～0.12份改性剂、80～100份交联剂和0～16份填料组成，所述主剂为牡丹籽粕粉，所述填料为无机矿土。
本发明一种耐水性牡丹籽粕粉木材胶黏剂的制备方法是按以下步骤进行：
一、牡丹籽粕的处理：
将牡丹籽粕用粉碎机机械粉碎后，过120目标准筛，得到牡丹籽粕粉作为主剂；
二、牡丹籽粕胶黏剂的调制：
按重量份数将20～40份主剂、0.08～0.12份改性剂、80～100份交联剂和0～16份填料混合，在室温下经机械搅拌混合均匀，得到耐水性牡丹籽粕粉木材胶黏剂。
本发明的有益效果是：
本发明中牡丹籽粕中的氨基、羧基可与交联剂中的活性基团形成共价交联网络，填料可利用其层间阳离子的可交换性和在极性介质中的可膨胀性这两个特性，使得小分子和/或聚合物更易插入到片层间，形成插层型复合胶黏剂，通过应力传导和分散进一步提高胶黏剂耐水胶接性能，制备得到的胶黏剂交联密度高、耐水胶接性能好、流动性好，能够满足胶合板胶黏剂的耐水与施胶工艺要求。且牡丹籽粕的价格在2000-2600元/吨，远低于现行市场大豆分离蛋白15000-20000元/吨、脱脂豆粉5800-8800元/吨和豆粕3700-4600元/吨的价格，可以推广与应用。牡丹籽粕基胶黏剂煮-干-煮湿强度达到0.68～1.25MPa，性能稳定，黏度为10858～30258mPa.s,具有良好的工艺适用性。
附图说明
图1为实施例一中PAE、牡丹粉、牡丹胶的红外光对比谱图；
图2为实施例一中PAE、牡丹粉、牡丹胶的热重对比谱图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式一种耐水性牡丹籽粕粉木材胶黏剂按重量份数由20～40份主剂、0.08～0.12份改性剂、80～100份交联剂和0～16份填料组成，所述主剂为牡丹籽粕粉，所述填料为无机矿土。
本实施方式中牡丹籽粕中的氨基、羧基以及有机酸中羧基与PAE中的氮杂环形成共价交联网络，填料通过应力传导和分散进一步提高胶黏剂耐水胶接性能，制备得到的胶黏剂交联密度高、耐水胶接性能好、流动性好，能够满足胶合板胶黏剂的耐水与施胶工艺要求，且成本低，可以推广与应用。
本实施方式中牡丹籽粕粉疏水性氨基酸含量高，且易与交联剂形成交联结构，所制备的木材胶黏剂性能稳定。
表1显示出了牡丹籽粕中氨基酸的种类。
表1牡丹籽粕氨基酸图谱
表1中氨基酸可以分为亲水性氨基酸(极性氨基酸)和疏水性氨基酸(非极性氨基酸)。脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸属于疏水性氨基酸。如表所示，牡丹籽粕中疏水性氨基酸含量占氨基酸总含量得42.82％，高于豆粉中疏水性氨基酸的含量(33.80％)。蛋白质中的氨基酸组成和牡丹籽粕基胶黏剂的胶合性能密切相关。通常在胶黏剂中疏水性氨基酸的含量较高有利于制备高耐水性胶黏剂。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述改性剂为SDS、尿素或亚硫酸钠。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述交联剂为改性聚酰胺-环氧氯丙烷、乙二醛、戊二醛或多异氰酸酯。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述无机矿土为高岭土、蒙脱土、氮化硼或膨润土。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式一种耐水性牡丹籽粕粉木材胶黏剂的制备方法是按以下步骤进行：
一、牡丹籽粕的处理：
将牡丹籽粕用粉碎机机械粉碎后，过120目标准筛，得到牡丹籽粕粉作为主剂；
二、牡丹籽粕胶黏剂的调制：
按重量份数将20～40份主剂、0.08～0.12份改性剂、80～100份交联剂和0～16份填料混合，在室温下经机械搅拌混合均匀，得到耐水性牡丹籽粕粉木材胶黏剂。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：一种牡丹籽粕胶粘剂的制备方法是按以下步骤进行：
一、牡丹籽粕的处理：
将牡丹籽粕用粉碎机机械粉碎后，过120目标准筛，得到牡丹籽粕粉作为主剂；
二、牡丹籽粕胶黏剂的调制：
按重量份数将38份主剂、0.1份SDS改性剂和100份PAE交联剂混合，在室温下经机械搅拌混合均匀，得到牡丹籽粕胶黏剂-PAE。
实施例二：一种牡丹籽粕胶粘剂的制备方法是按以下步骤进行：
一、牡丹籽粕的处理：
将牡丹籽粕用粉碎机机械粉碎后，过120目标准筛，得到牡丹籽粕粉作为主剂；
二、牡丹籽粕胶黏剂的调制：
按重量份数将38份主剂、0.1份SDS改性剂和100份乙二醛混合，在室温下经机械搅拌混合均匀，得到牡丹籽粕胶黏剂-乙二醛。
实施例三：一种牡丹籽粕胶粘剂的制备方法是按以下步骤进行：
一、牡丹籽粕的处理：
将牡丹籽粕用粉碎机机械粉碎后，过120目标准筛，得到牡丹籽粕粉作为主剂；
二、牡丹籽粕胶黏剂的调制：
按重量份数将38份主剂、0.1份SDS改性剂和100份戊二醛混合，在室温下经机械搅拌混合均匀，得到牡丹籽粕胶黏剂-戊二醛。
实施例四：一种牡丹籽粕胶粘剂的制备方法是按以下步骤进行：
一、牡丹籽粕的处理：
将牡丹籽粕用粉碎机机械粉碎后，过120目标准筛，得到牡丹籽粕粉作为主剂；
二、牡丹籽粕胶黏剂的调制：
按重量份数将38份主剂、0.1份SDS改性剂和100份多异氰酸酯混合，在室温下经机械搅拌混合均匀，得到牡丹籽粕胶黏剂-多异氰酸酯。
实施例五：一种蒙脱土增强改性牡丹籽粕胶黏剂的制备方法是按以下步骤进行：
一、牡丹籽粕的处理：
将牡丹籽粕用粉碎机机械粉碎后，过120目标准筛，得到牡丹籽粕粉作为主剂；
二、牡丹籽粕胶黏剂的调制：
按重量份数将38份主剂、0.1份SDS改性剂、100份PAE交联剂和10份蒙脱土填料混合，在室温下经机械搅拌混合均匀，得到蒙脱土增强改性牡丹籽粕胶黏剂-PAE。
实施例六：一种高岭土增强改性牡丹籽粕胶黏剂的制备方法是按以下步骤进行：
一、牡丹籽粕的处理：
将牡丹籽粕用粉碎机机械粉碎后，过120目标准筛，得到牡丹籽粕粉作为主剂；
二、牡丹籽粕胶黏剂的调制：
按重量份数将38份主剂、0.1份SDS改性剂、100份PAE交联剂和10份高岭土填料混合，在室温下经机械搅拌混合均匀，得到蒙脱土增强改性牡丹籽粕胶黏剂-PAE。
实施例七：一种氮化硼增强改性牡丹籽粕胶黏剂的制备方法是按以下步骤进行：
一、牡丹籽粕的处理：
将牡丹籽粕用粉碎机机械粉碎后，过120目标准筛，得到牡丹籽粕粉作为主剂；
二、牡丹籽粕胶黏剂的调制：
按重量份数将38份主剂、0.1份SDS改性剂、100份PAE交联剂和10份氮化硼填料混合，在室温下经机械搅拌混合均匀，得到氮化硼增强改性牡丹籽粕胶黏剂-PAE。
实施例八：一种膨润土增强改性牡丹籽粕胶黏剂的制备方法是按以下步骤进行：
一、牡丹籽粕的处理：
将牡丹籽粕用粉碎机机械粉碎后，过120目标准筛，得到牡丹籽粕粉作为主剂；
二、牡丹籽粕胶黏剂的调制：
按重量份数将38份主剂、0.1份SDS改性剂、100份PAE交联剂和10份膨润土填料混合，在室温下经机械搅拌混合均匀，得到膨润土增强改性牡丹籽粕胶黏剂-PAE。
表2牡丹籽粕胶黏剂力学性能
表2显示出了不同牡丹籽粕、填料与PAE交联剂组成的胶黏剂的胶接强度。牡丹籽粕粉与PAE交联剂所组成的胶黏剂干强度可以达到2.85MPa，63℃水泡强度可以达到1.54MPa，28h煮-干-煮测试强度可以达到0.83MPa。加入填料后胶黏剂的力学性能明显提高。
由图1可见PAE与牡丹籽粕粉混合后的胶黏剂在此处的峰向高波数位移且强度降低，这是因为牡丹籽粕粉在PAE中充分溶胀过程中活性基团打开，固化后又重新形成共价键导致此处的峰向高波数移动且峰强度降低。牡丹籽粕与牡丹籽粕基胶黏剂在2927cm-1、1646cm-1、1535cm-1、1232cm-1位置出现一致的红外特征吸收峰。2927cm-1的峰为-CH2、-CH3。在图中的1646cm-1、1535cm-1、1245处有很典型的特征吸收峰，分别是C＝O伸缩振动(酰胺Ⅰ)、N-H(酰胺Ⅱ)、N-H面内伸缩振动(酰胺Ⅲ)。在1740cm-1处的峰为酯基中C＝O键的伸缩振动。此处牡丹籽粕胶黏剂的峰变宽、强度变大说明PAE交联剂中的氮杂环与牡丹籽粕粉中的蛋白的发生反应。1233cm-1处的峰为交联剂PAE的活性基团与牡丹籽粕中的蛋白质发生反应形成新的C-N键。1034cm-1处的峰对应羟基的C-O伸缩振动。图中明显可以看到牡丹籽粕基胶黏剂在1034cm-1处的红外峰位置和强度均发生变化。在PAE与牡丹粉的红外图中明显可以看到此处的峰型瘦尖，而牡丹籽粕基胶黏剂的峰出现分裂且变得较宽，这可能是由于在胶黏剂中的发生反应形成紧密的网状结构导致其在分子内-OH位置很近，这时他们之间可以发生很强的相互作用，就会导致产生两个吸收峰，一个向高频移动，一个向低频移动。
图2中可以看出牡丹籽粕基胶黏剂的热稳定性相比于牡丹籽粕粉强，说明其内部形成了稳定的化学键。
Claims (5)
1.一种耐水性牡丹籽粕粉木材胶黏剂，其特征在于耐水性牡丹籽粕粉木材胶黏剂按重量份数由20～40份主剂、0.08～0.12份改性剂、80～100份交联剂和0～16份填料组成，所述主剂为牡丹籽粕粉，所述填料为无机矿土。
2.根据权利要求1所述的一种耐水性牡丹籽粕粉木材胶黏剂，其特征在于所述改性剂为SDS、尿素或亚硫酸钠。
3.根据权利要求1所述的一种耐水性牡丹籽粕粉木材胶黏剂，其特征在于所述交联剂为改性聚酰胺-环氧氯丙烷、乙二醛、戊二醛或多异氰酸酯。
4.根据权利要求1所述的一种耐水性牡丹籽粕粉木材胶黏剂，其特征在于所述无机矿土为高岭土、蒙脱土、氮化硼或膨润土。
5.如权利要求1所述的一种耐水性牡丹籽粕粉木材胶黏剂的制备方法，其特征在于耐水性牡丹籽粕粉木材胶黏剂的制备方法是按以下步骤进行：
一、牡丹籽粕的处理：
将牡丹籽粕用粉碎机机械粉碎后，过120目标准筛，得到牡丹籽粕粉作为主剂；
二、牡丹籽粕胶黏剂的调制：
按重量份数将20～40份主剂、0.08～0.12份改性剂、80～100份交联剂和0～16份填料混合，在室温下经机械搅拌混合均匀，得到耐水性牡丹籽粕粉木材胶黏剂。
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|---|---|---|---|---|
| CN117586828A (zh) * | 2023-12-01 | 2024-02-23 | 杭州佳嘉乐生物技术有限公司 | 一种高透抗氧化毛油的制备方法 |
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- 2023-05-23 CN CN202310584657.6A patent/CN116589976A/zh active Pending
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