CN117821010A - 一种蔗糖基超支化耐沸水型胶黏剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及胶黏剂技术领域，具体涉及一种蔗糖基超支化耐沸水型胶黏剂及其制备方法，由蔗糖和超支化多胺为原料制成，制备方法如下：称量蔗糖加入反应瓶，加入去离子水，调节pH等于3，将反应瓶置于90℃搅拌器进行水解1‑3h，1‑3h后加入超支化多胺和去离子水，控制胶黏剂固含量为40％‑60％，在70℃‑90℃下加热反应0.5‑2h，经缩合反应即可制得蔗糖基超支化耐沸水型胶黏剂。本发明制备的蔗糖基超支化沸水型胶黏剂以水作为反应溶剂，不含甲醛等任何有机溶剂，绿色环保，对人体无任何伤害；本发明中蔗糖作为生物质来源，成本低廉，原料简单易得来源广；应用于胶合板制备中无甲醛释放，具有优异的胶接强度和耐水性能。
Description
技术领域
本发明涉及胶黏剂技术领域，具体涉及一种蔗糖基超支化耐沸水型胶黏剂及其制备方法。
背景技术
目前广泛应用于木材加工及其制品中的胶黏剂为“三醛胶”，主要包括：脲醛胶、酚醛胶和三聚氰胺甲醛胶。然而，该“三醛胶”本身和在使用过程中会释放出有害物质甲醛，危害人体健康。随着人们物质生活的提高和环保意识的提升，开始变得“谈醛色变”，因此亟待开发绿色环保型胶黏剂。
蔗糖是一种由一分子葡萄糖的半缩醛羟基与一分子果糖的半缩醛羟基彼此缩合脱水而成，是一种可再生的生物质材料。蔗糖几乎普遍存在于植物界的叶、花、茎、种子及果实中。在甘蔗、甜菜及槭树汁中含量尤为丰富。蔗糖来源广泛，廉价易得，同时具有良好的可再生性和生物降解性，是一种非常理想的生物质原材料。因此，将蔗糖用作环保型胶黏剂的原材料已经成为了一种新的趋势和发展方向。
目前，虽然蔗糖作为环保型胶黏剂的原材料具有很大潜力，但是其在实际应用中还存在一些问题。首先，蔗糖在高温高湿的条件下容易吸水膨胀，导致胶黏剂失去黏合性，这给实际应用带来了很大的不便。其次，蔗糖胶黏剂与其他木材结构材料相比，其强度和耐候性还有待进一步提高。此外，由于蔗糖制备的胶黏剂粘性较强，容易在加工过程中对设备产生一定的腐蚀损伤。因此，目前尚需要进一步完善相关技术，以推动蔗糖胶黏剂的实际应用和推广。
发明内容
本发明的目的在于提供一种蔗糖基超支化耐沸水型胶黏剂及其制备方法，反应以去离子水作为反应溶剂，无任何有机溶剂，绿色环保，而且反应中不使用甲醛，反应采用一锅法，操作简便，而且胶接强度高，耐温水，沸水效果优异，且胶黏剂颜色稳定，制备胶合板时无需加入任何额外的固化剂，是一种绿色环保型胶粘剂。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：
一种蔗糖基超支化耐沸水型胶黏剂，所述胶黏剂以蔗糖和超支化多胺为原料并加入去离子水，通过共缩聚而成。
作为优选，所述蔗糖水解时间为1-3小时
作为优选，所述蔗糖与超支化多胺摩尔比为100：(10-35)。
作为优选，所述胶黏剂的反应时间为0.5-2小时。
另一方面，本发明提出上述胶黏剂的制备方法，具体包括以下步骤：
S1：向反应器中加入反应物蔗糖，然后将盐酸水溶液加入到蔗糖水溶液中调节pH＝3，把反应器置于90℃搅拌器进行水解1-3小时；
S2：继续向反应器加入超支化多胺，其中蔗糖和超支化多胺的摩尔比为100：(10-35)，按固含量40％-60％加去离子水，使其混合均匀；
S3：置于70℃-90℃搅拌器中反应0.5-2小时，进而得到所制备的蔗糖基超支化耐沸水型胶黏剂。
作为优选，所述超支化多胺为聚乙烯亚胺中的任意一种。
作为优选，所述超支化多胺为聚乙烯亚胺的结构式如下；
作为优选，所述聚乙烯亚胺的分子量为300、600或1200。
另一方面，本发明提出上述胶黏剂制备胶合板的制备方法，其特征在于：将所述蔗糖基超支化耐沸水型胶黏剂进行胶合板的压制，热压压力为1.5MPa，热压时间6分钟，热压温度180-200℃。
作为优选，所述胶合板为杨木胶合板。
本发明的有益效果：
本发明提出的一种蔗糖基超支化耐沸水型胶黏剂及其制备方法，蔗糖来源广泛且价格低廉，属于可再生生物质材料；以水作为反应溶剂，无任何有机溶剂，绿色环保，而且反应中不使用甲醛，因此胶黏剂无甲醛释放，符合绿色发展的观念。
蔗糖是一种天然的二糖类化合物，是植物体内的主要糖类成分之一，来源广泛且价格低廉。蔗糖具有丰富的羟基官能团和可溶性，有利于胶黏剂的制备和应用。与传统的化学合成方法相比，更符合可持续发展的思路。同时，本发明的胶黏剂不含甲醛，避免了甲醛释放对人体健康和环境造成的危害。同时，采用无甲醛的胶黏剂，可以减少胶合板中甲醛含量，降低室内空气中有害物质的浓度。
超支化多胺是一种具有多官能团的高分子材料，可以与蔗糖进行缩聚反应，形成环状结构。在这些环状结构中，高支化多胺作为交联剂，可增强胶黏剂的粘附能力和机械强度。
本发明采用水作为反应溶剂，可以避免使用可燃的有机溶剂，减少了火灾和爆炸的危险性。可以有效降低对环境的污染，达到绿色环保的目的。同时，使用水作为反应溶剂，还可以降低反应系统的粘度，提高反应速率；
本发明的胶黏剂制备方法简单易行，反应采用一锅法，通过简单的反应步骤可以制备出高质量、高性能的胶黏剂。同时，在制备过程中无需加入任何额外的固化剂，更加环保；同时可以减少反应容器的数量，简化操作过程；反应时间短，有利于提高生产效率，降低生产成本。
本发明的胶黏剂具有良好的胶接强度与优异的耐水性能，在高温和潮湿的条件下仍然能够保持良好的粘附性能，能够满足多种胶接需求。能够在恶劣环境下保持良好的胶接效果。此外，胶黏剂颜色稳定，制备胶合板时无需加入任何额外的固化剂，保证制品的美观性；这使得其在木材、纸张、纺织品、金属等不同材料领域中都具有广泛的应用前景。
本发明的胶黏剂制备方法简单方便，胶合板制备工艺也相对简单，能够减少过程中产生的二氧化碳等温室气体的排放，符合低碳环保的要求，对推进可持续发展具有重要意义。
综上所述，本发明的蔗糖基超支化耐沸水型胶黏剂及其制备方法可以广泛应用于不同材料领域中，具有重要的经济、社会和环保价值。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
下面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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种蔗糖基超支化耐沸水型胶黏剂，胶黏剂以蔗糖和超支化多胺为原料并加入去离子水，通过二元共缩聚而成。
一种蔗糖基超支化耐沸水型胶黏剂制备胶合板的制备方法，将所述蔗糖基超支化耐沸水型胶黏剂进行胶合板的压制，热压压力为1.0MPa，热压时间6分钟，热压温度160-200℃，所述胶合板为杨木胶合板。
实施例1
本发明的一种蔗糖基超支化耐沸水型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蔗糖8.6g、聚乙烯亚胺(分子量600)3.0g；
(2)按固含量50％加去离子水，使其混合均匀；
(3)先调好盐酸水溶液，将盐酸水溶液加入到蔗糖水溶液中调节pH＝3，在反应器置于90℃搅拌器进行水解2h，2h后加入聚乙烯亚胺，再将反应器置于70℃搅拌器中反应，反应时间为1h，冷却至室温，进而得到所制备的蔗糖基超支化耐沸水型胶黏剂。
实施例2
本发明的一种蔗糖基超支化耐沸水型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蔗糖10.3g、聚乙烯亚胺(分子量600)1.8g；
(2)按固含量50％加去离子水，使其混合均匀；
(3)先调好盐酸水溶液，将盐酸水溶液加入到蔗糖水溶液中调节pH＝3，在反应器置于90℃搅拌器进行水解1h，1h后加入聚乙烯亚胺，再将反应器置于90℃搅拌器中反应，反应时间为1h，冷却至室温，进而得到所制备的蔗糖基超支化耐沸水型胶黏剂。
上述实施例中所述聚乙烯亚胺分子量为600。
实施例3
本发明的一种蔗糖基超支化耐沸水型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蔗糖10.3g、聚乙烯亚胺(分子量300)6g；
(2)按固含量40％加去离子水，使其混合均匀；
(3)先调好盐酸水溶液，将盐酸水溶液加入到蔗糖水溶液中调节pH＝3，在反应器置于90℃搅拌器进行水解1h，1h后加入聚乙烯亚胺，再将反应器置于90℃搅拌器中反应，反应时间为2h，冷却至室温，进而得到所制备的蔗糖基超支化耐沸水型胶黏剂。
上述实施例中所述聚乙烯亚胺分子量为300。
实施例4
本发明的一种蔗糖基超支化耐沸水型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蔗糖8.6g、聚乙烯亚胺(分子量1200)2.0g；
(2)按固含量50％加去离子水，使其混合均匀；
(3)先调好盐酸水溶液，将盐酸水溶液加入到蔗糖水溶液中调节pH＝3，在反应器置于90℃搅拌器进行水解1h，1h后加入聚乙烯亚胺，再将反应器置于90℃搅拌器中反应，反应时间为0.5h，冷却至室温，进而得到所制备的蔗糖基超支化耐沸水型胶黏剂。
上述实施例中所述聚乙烯亚胺分子量为1200。
实施例5
本发明的一种蔗糖基超支化耐沸水型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蔗糖8.6g、聚乙烯亚胺(分子量300)5.0g；
(2)按固含量60％加去离子水，使其混合均匀；
(3)先调好盐酸水溶液，将盐酸水溶液加入到蔗糖水溶液中调节pH＝3，在反应器置于90℃搅拌器进行水解1h，1h后加入聚乙烯亚胺，再将反应器置于80℃搅拌器中反应，反应时间为1.5h，冷却至室温，进而得到所制备的蔗糖基超支化耐沸水型胶黏剂。
上述实施例中所述聚乙烯亚胺分子量为300。
实施例6
本发明的一种蔗糖基超支化耐沸水型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蔗糖8.6g、聚乙烯亚胺(分子量300)4.0g；
(2)按固含量50％加去离子水，使其混合均匀；
(3)先调好盐酸水溶液，将盐酸水溶液加入到蔗糖水溶液中调节pH＝3，在反应器置于90℃搅拌器进行水解2h，2h后加入聚乙烯亚胺，再将反应器置于80℃搅拌器中反应，反应时间为1h，冷却至室温，进而得到所制备的蔗糖基超支化耐沸水型胶黏剂。
实施例7
本发明的一种蔗糖基超支化耐沸水型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蔗糖8.6g、聚乙烯亚胺2.5g(分子量1200)；
(2)按固含量45％加去离子水，使其混合均匀；
(3)先调好盐酸水溶液，将盐酸水溶液加入到蔗糖水溶液中调节pH＝3，在反应器置于90℃搅拌器进行水解1h，1h后加入聚乙烯亚胺，再将反应器置于85℃搅拌器中反应，反应时间为1h，冷却至室温，进而得到所制备的蔗糖基超支化耐沸水型胶黏剂。
上述实施例中所述聚乙烯亚胺分子量为分子量为1200。
胶黏剂的胶合强度测试按照国家标准GB/T17657-2013《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进行测试。具体步骤如下：将合成的麦芽糖基超支化耐沸水型胶黏剂按施胶量320g/m2双面施胶于单层杨木板上，热压温度为200℃，热压6分钟，然后将板材裁剪为36个试件，平均分为3份分别测试其干强度、湿强度(将试件放于63℃水中浸泡3小时)、耐沸水性能(将试件放于沸水中浸泡3小时)，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，测试结果如下表所示：
表1不同胶黏剂制备的胶合板性能
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (9)
1.一种蔗糖基超支化耐沸水型胶黏剂，其特征在于，所述胶黏剂以蔗糖和超支化多胺为原料并加入去离子水，通过共缩聚而成。
2.如权利要求1所述的一种蔗糖基超支化耐沸水型胶黏剂，其特征在于：所述蔗糖与超支化多胺摩尔比为100：(10-35)。
3.如权利要求1所述的一种蔗糖基超支化耐沸水型胶黏剂，其特征在于：所述胶黏剂的反应时间为0.5-2小时。
4.如权利要求1-3任一项所述胶黏剂的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1：向反应器中加入反应物蔗糖，然后将盐酸水溶液加入到蔗糖水溶液中调节pH＝3，把反应器置于90℃搅拌器进行水解1-3小时；
S2：继续向反应器加入超支化多胺，其中蔗糖和超支化多胺的摩尔比为100：(10-35)，按固含量40％-60％加去离子水，使其混合均匀；
S3：置于70℃-90℃搅拌器中反应0.5-2小时，进而得到所制备的蔗糖基超支化耐沸水型胶黏剂。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述超支化多胺为不同分子量的聚乙烯亚胺。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述超支化多的结构式如下；
7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述聚乙烯亚胺的分子量为300、600或1200。
8.如权利要求1-3任一项所述胶黏剂制备胶合板的制备方法，其特征在于：将所述蔗糖基超支化耐沸水型胶黏剂进行胶合板的压制，热压压力为1.5MPa，热压时间6分钟，热压温度180-200℃。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述胶合板为杨木胶合板。
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