CN1462786A

CN1462786A - 木材用天然无毒胶粘剂的制备方法

Info

Publication number: CN1462786A
Application number: CN 03128043
Authority: CN
Inventors: 陈彩良; 郑正炯
Original assignee: 郑正炯; 陈彩良
Current assignee: Wuhan Zhengxuanyu Biotechnology Co., Ltd.
Priority date: 2003-05-27
Filing date: 2003-05-27
Publication date: 2003-12-24
Anticipated expiration: 2023-05-27
Also published as: CN1183217C

Abstract

本发明涉及一种木材用天然无毒胶粘剂的制配方法，属于化学技术领域。由主料、增强剂聚乙烯醇、稳定剂聚丙烯酸纳溶液，各种助剂和水等组成；主料以玉米或木薯淀粉为原料，加入足量水和各种相关助剂经乳化、氧化醚化、酯化和交联等反应制成，增强剂水溶液中先后加入相关助剂，经耐水改性和抗凝改性、聚合成乳液，再加入稳定剂生成改性增强剂。本发明具有构思新颖，工艺规范、操作简便、设备易得、无环境污染、易于形成工业化生产等特点；其制成胶粘剂具有无毒无刺激性异味，耐水性好、干燥速度快、胶接强度高、稳定性好、价格低廉等优点。本发明生产的胶粘剂可广泛地用于建材、房屋装修和家庭装饰等领域。

Description

木材用天然无毒胶粘剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种用动、植物原料制作天然胶粘剂的方法，特别是涉及一种木材用天然无毒胶粘剂的制备方法。本发明属于化学技术领域。

背景技术

自古以来，用动、植物原料制作天然胶粘剂，并用以建材密封、粘接和材料保护的经典事迹不胜校举。中国古长城用的建筑胶是由糯米加石灰制成；埃及人做木乃伊是用天然树脂作密封及防护材料。直至上世纪60～70年代，胶合板生产、木制家具、乐器、美术工艺品等的制作都离不开天然胶的粘接。如鱼胶、骨胶、皮胶和大豆蛋白胶等均因价格便宜，原料易得、无毒，使用方便被广泛应用。但因天然高分子大多含有亲水性基团、如羟基和醇羟基之类，制出的胶液耐水性差、干燥慢、粘接强度不高、贮存期短等弱点。因此，近20年来已逐步被合成胶所取代，如含甲醛类的脲醛树脂、酚醛树脂以及某些水溶性树脂。前两者含甲醛有毒、对人有危害；后者价格偏高、且在耐水、抗冻、抗老化方面仍未解决，使其应用前景受到限制。

发明内容

本发明的目的就是为了弥补现有技术的不足，从机理上分析不足的根源，探索克服的方法，博采众长、经过长期潜心研究，发明了一种耐水性好、干燥速度快、粘接强度高，稳定性好，价格适宜，无毒无公害的木材用天然胶粘剂的制备方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样的：

本发明选用植物淀粉作原料。淀粉可被用来制胶，是由于淀粉在加热或碱液作用下能充分膨化，形成白色透明的胶体物，常被用于纸箱粘接，纺织工业浆料等。但用于木材，由简单方法制出的胶液，其质量远不能满足要求。淀粉的最小单位是葡萄糖分子。分析一个葡萄糖分子的化学结构可以找出原有淀粉胶的“弱点”所在和克服的方法。下面是葡萄糖分子的化学结构：从分子结构图中可以看出，除C₁为醛基外，C₂-C₆均含亲水性的羟基。欲提高淀粉胶的性能，需设法将这些羟基取代，消除或“封闭”。本发明的特点就是采用区别于现有技术的三级改性，一级交联，附加增强剂，稳定剂以及其他相关助剂的制备方法，实现上述目的。

三级改性的原理是依据已知C₂、C₃、C₆上的羟基具有化学反应的能力。这是淀粉大分子可被改性的内在因素。一个淀粉大分子含有600至6000个葡萄糖小分子，目前已知的任何单一方法只能使少数葡萄糖分子上的羟基发生改变，由单一方法制出的淀粉胶只是改性与未改性的混合淀粉胶。由此可见，由单一方法改性后剩余的原淀粉仍存在可被继续改性的可能性。采用三级改性，一级交联的方法，制得的产品(天然胶粘剂)具有较好的性能。

本发明所涉及的木材用天然无毒胶粘剂的制备方法，其胶粘剂由主料、增强剂、稳定制、各种助剂和水组成。其特征是，主料以玉米或木薯淀粉作原料，加入足量水和相关助剂组合而成；各组份按重量比配置，其中淀粉为100，水为100至200、相关助剂有浓度30％，调PH_8-10的NaoH为2至8、次氯酸钠为1至8，Nacl为1至2、工业酒精为5至30、NaoH(糊化)为5至15、氯乙酸为5至15、乙酸乙烯酯为5至10、柠檬酸为1至7、尿素为1至7、硫酸镁为0.5至1、硫酸锌为1至5、甘油适量(1至7)、偏磷酸钠为4至10，硅烷偶联剂为1至5和填料(钛白粉、轻质碳酸钙，二氧化硅以及膨泊土等均可)为5至15。增强剂为聚乙烯醇、加入足量水、适量引发剂和表面活性剂、稳定剂聚丙烯酸钠溶液、助剂尿素和乙酸乙烯酯组合而成改性的增强剂；各组分按重量比配置，其中聚乙烯醇为10至14、水为80至100、尿素为0.5至1.5、引发剂过硫酸钠为0.2至1.2和硫酸钠为0.2至1.2、表面活性剂十二烷基硫酸钠为4至10，乙酸乙烯酯为10至40以及聚丙烯酸钠溶液为10至40。主料和改性增强剂(PVA)分别制备，之后按一定比例将二者混合搅拌一定时间即得木材用天然无毒胶粘剂。其具体制备步骤如下：A主料的制备，取淀粉100、水100至200，置入容器内搅拌，经乳化使水油相溶成白色，再经三级改性和一级交联的步骤，即a氧化改性，取次氯酸钠1至8为氧化剂加入上述容器内，容器内淀粉分子上的部分羟基(C₂和C₃上的羟基)被定向氧化为醛基或羧基，并使C₂和C₃处断开，使淀粉分子量变小，产物流动性增加，颜色较白；b醚化改性，取NaoH(糊化)5至15加入上述淀粉溶液内，在碱糊化的基础上，再加入氯乙酸5至15使之形成淀粉——氯乙酸钠，醚化过程是将一部分未被氧化的淀粉分子继续进行化学改性，改性后产物粘度大、强度高，不易霉变，此过程主要发生在三个羟基上；C酯化改性，在上述反应基础上，加入5至10的乙酸乙烯酯或乙酸酐使淀粉分子上的羟基接上疏水性的酯基，以提高胶液的耐水性及抗凝能力；d交联，取交联剂偏磷酸钠4至10和硅烷偶联剂1至5先后加入上述反应后的淀粉溶液中，交联反应后淀粉大分子由线形转化为体形的网状结构，使剩余的羟基尽可能被隔离或“封闭”，可提高产物的耐水性和胶接性能；e主料形成、经上述三级改性和一级交联的淀粉溶液中，加入浓度30％调PH8至10的NaoH2至8、Nacl1至2，工业酒精5至30，柠檬酸1至7、尿素1至7、硫酸镁0.5至1、硫酸锌1至5，适量甘油和填料5至15，均匀搅拌即成主料。

B改性增强剂的制备，取增强剂聚乙乙烯醇10至14和水80至100、置入另一容器内均匀搅拌、备用；经两级改性，即：a耐水改性，将已溶解的增强剂(PVA)溶液在30至65℃温度下加0.5至1。5的尿素使之与PVA上的羟基发生化学反应，形成稳定6单环结构，PVA得以交联，提高了耐水性；b抗凝改性，在上述反应的基础上，加入乙酸乙烯酯10至40、引发剂过硫酸铵0.2至1。2和硫酸钠0.2至1.2以及表面活性剂十二烷基硫酸钠4至10，经均匀搅拌聚合成乳液，最后加入稳定剂聚丙烯酸钠溶液10至40，即成改性的PVA。

C木材用天然无毒胶粘剂的制成，将已配制的主料和改性PVA按下列比例，即主料∶增强剂＝4至8∶2至6配置混合搅拌0.2至1.5小时，即可制成木材用天然无毒胶粘剂。

本发明所称的胶粘剂的制备方法，其特征是，主料中的水为180、30％调PH9的NaoH为5、次氯酸钠为5、Nacl为1、工业酒精为15(酒精起消泡作用和使定量的碱糊化时能顺利进行)、糊化NaoH为5、氯乙酸为5、乙酸乙烯酯为8，柠檬酸为5(与硫酸镁一起有催干作用)、硫酸镁为0.8，尿素为5(防止凝胶颗粒的形成，增加胶液的流动性)、硫酸锌为2(起防腐抗菌)、甘油为5(防冻与增塑)、偏磷酸钠为8，硅烷偶联剂为3和填料钛白粉为10(加速胶液的固化)。

本发明所称的胶粘剂的制备方法，其特征是，改性PVA中聚乙烯醇为12、水为90、尿素为1、过硫酸铵为1、硫酸钠为1、十二烷基硫酸钠为8，乙酸乙烯酯为25和聚丙烯酸钠溶液为25。

本发明所称的胶粘剂的制备方法，其特征是，主料与改性PVA配置比例为6∶4，二者混合均匀搅拌时间为1小时(h)。

本发明所称的木材用天然无毒胶粘剂的制备方法，具有构思新颖、工艺规范、操作简便、设备易得、投资较低无污染和易于形成工业化生产等状点。用本发明生产的胶粘剂具有无毒无刺激性异味，耐水性好、干燥速度快、胶接强度高、稳定性好、价格低廉等优点。本发明生产的胶粘剂可广泛地用于建材：房屋装修和家庭装饰等领域，本发明问世必将受到广大消费者的青睐。

具体实施方式

本发明所涉及的木材用天然无毒胶粘剂的制备方法，其具体实施方式如下：

A、主料的制备，首先取玉米淀粉1000克、水1800克置入容器搅拌，经乳化使水油相溶成白色淀粉水溶液；其次，氧化改性，取次氯酸钠50克作为氧化剂加入上述容器内，使淀粉分子上的部分羟基被氧化为醛基或羧酸；其三，醚化改性，取NaoH(糊化)为50克加入淀粉溶液为，在碱糊化的基础上加入氯乙酸50克，使之形成淀粉——氯乙酸钠；其四、酯化改性，在上述反应的基础上，加入80克乙酸乙烯酯，使淀粉分子上羟基接上疏水性的酯基；其五、交联，取交联剂偏磷酸钠80克和硅烷偶联剂30克，先后加入上述反应的淀粉溶液中，经交联反应后淀粉大分子由线性转化为体形的网状结构；其六、主料形成，在上述三级改性和一级交联之后的淀粉溶液中，加入浓度30％调PH9的NaoH为50克、Nacl为10克、工业酒精为150克、柠檬酸为50克，尿素为50克、硫酸镁为8克、硫酸锌为20克，甘油为50克和填料钛白粉为100克，均匀搅拌即成主料，备用。

B、改性增强剂的制备，取增强剂聚乙烯醇120克和水900克置入另一容器内均匀搅拌，再经两性改性即a耐水改性，将已溶解的增强剂溶液在50℃温度下加入10克尿素，使之与增强剂上的羟基发生化学反应，形成稳定的6单环结构；b抗凝改性，在上述反应基础上，加入乙酸乙烯酯250克、过硫酸铵10克和硫酸10克以及十二烷基硫酸钠80克、经均匀搅拌聚合成乳胶，最后加入稳定剂聚丙烯酸钠溶液250克，即成为改性的增强剂，备用。

C、木材用天然无毒胶粘剂的制成，将已配制好的主料和改性增强剂按下列比例，主料∶增强剂＝6∶4配置，混合均匀搅拌一小时，即可制成木材用天然无毒胶粘剂。

Claims

1、一种由主料、增强剂、稳定剂，多种助剂和水组成的木材用天然无毒胶粘剂的制备方法，其特征是，主料以玉米或木薯淀粉作原料，加入足量水和相关助剂组合而成，各组份按重量比配置，其中淀粉为100、水为100至200、相关助剂有浓度30％、调PH8-10的NaoH为2至8、次氯酸钠为1至8、NaCl为1至2、工业酒精为5至30、糊化NaoH为5至15、氯乙酸为5至15、乙酸乙烯酯为5至10、柠檬酸为1至7、尿素为1至7、硫酸镁为0.5至1、硫酸锌为1至5、甘油适量、偏磷酸钠为4至10，硅烷偶联剂为1至5和填料为5至15；增强剂为聚乙烯醇，加入足量水，适量引发剂和表面活性剂、稳定剂聚两烯酸钠溶液，助剂尿素和乙酸乙烯酯组合而成改性的增强剂，各组份按重量比配置，其中聚乙烯醇为10至14、水为80至100、尿素为0.5至1.5、引发剂过硫酸铵为0.2至1.2和硫酸钠为0.2至1.2，表面活性剂十二烷基硫酸钠为4至10，乙酸乙烯酯为10至40和聚丙烯酸钠溶液为10至40；主料和改性增强剂分别制备，之后按一定比例将二者混合搅拌一定时间即得木材用天然无毒胶粘剂，其具体制备步骤如下：

A、主料的制备，取淀粉100，水100至200，置入容器内搅拌，再经三级改性和一级交联的步骤，即a氧化改性，取次氯酸钠1至8为氧化剂加入上述容器内，将容器内淀粉分子上的部分羟基被氧化为醛基或羧酸；b醚化改性，取糊化NaoH5至15加入上述淀粉溶液内，在碱糊化的基础上，再加入适量的氯乙酸使之形成淀粉——氯乙酸钠；C酯化改性，在上述反应的基础上，加入5至10的乙酸乙烯酯或乙酸酐，使淀粉分子上的羟基接上疏水性的酯基；d交联，取交联剂偏磷酸钠4至10和硅烷偶联剂1至5先后加入经上述反应后的淀粉溶液中，交联反应后淀粉大分子由线形转化为体形的网状结构；e主料形成，30％调PH8至10的NaoH2至8、Nacl1至2、工业酒精5至30、柠檬酸1至7、尿素1至7、硫酸镁0.5至1、硫酸锌1至5，适量的甘油和填料5至15，经均匀搅拌即成主料。

B、改性增强剂的制备，取增强剂聚乙烯醇10至14和水80至100，置入另一容器内均匀搅拌、备用、经两级改性，即a耐水改性，将已溶解的增强剂溶液在30至65℃温度下加0.5至1.5的尿素使之与增强剂上的羟基发生化学反应，形成稳定的6单环结构；b抗凝改性，在上述反应基础上，加入乙酸乙烯酯10至40、引发剂过硫酸铵0.2至1.2和硫酸钠0.2至1.2以及表面活性剂十二烷基硫酸钠4至10、经均匀搅拌聚合成乳液，最后加入稳定剂聚丙烯酸钠溶液10至40、即成为改性的增强剂。

C、木材用天然无毒胶粘剂的制成，将已配制好的主料和改性增强剂按下列比例，即主料∶增强剂＝4至8∶2至6混合搅拌0.2至1.5小时，即可制成木材用天然无毒胶粘剂。

2、根据权利要求1所述的木材用天然无毒胶粘剂的制备方法，其特征是，主料中的水为180、30％调PH9的NaoH为5、次氯酸钠为5、Nacl为1、工业酒精为15、糊化NaoH为5、氯乙酸为5、乙酸乙烯酯为8、柠檬酸为5、尿素为5、硫酸镁为0.8、硫酸锌为2、甘油为5、偏磷酸钠为8，硅烷偶联剂为3和填料钛白粉为10。

3、根据权利要求1或2所述的木材用天然无毒胶粘剂的制备方法，其特征是，改性增强剂中聚乙烯醇为12、水为90、尿素为1、过硫酸铵为1、硫酸钠为1、十二烷基硫酸钠为8、乙酸乙烯酯为25和聚丙烯酸钠溶液为25。

4、根据权利要求1所述的胶粘剂的制备方法，其特征是，主料与改性增强剂配置的比例为6∶4，二者混合均匀搅拌1小时。