CN100587020C - 一种人造板用胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种人造板用胶粘剂及其制备方法，该胶粘剂包括以下重量份配比的原料：软化水70-80；碳酸钠0.5-3；豆蛋白粉20-35；络合剂1-2，其中络合剂由以下重量份配比的原料组成：氯化锌0.8-1.2、硫酸铜0.5-1.5、碳酸锆0.5-1.5。本发明胶粘剂的制备方法简单快捷、制造成本低、使用方便，而且所制备的胶粘剂不含甲醛，不会产生毒性而危害人类健康和环境，彻底解决“醛类”胶粘剂人造板带来的室内空气中的甲醛污染问题。

Description

一种人造板用胶粘剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种胶粘剂及其制备方法，特别涉及一种用于制备人造板的胶粘剂及其制备方法。

背景技术

随着建筑、装饰装修、包装等行业的迅猛发展，我国人造板的产量飞速增长。2006年，我国人造板产值1270亿元，人造板总产量7428万立方米，其中胶合板2729万立方米、细木工板1155万立方米。人造板总产量、胶合板产量、家具产量均位居世界第一位。木地板产销量仅低于欧盟总量。

由于人造板生产中普遍采用的是甲醛系胶粘剂，特别是大量使用脲醛树脂胶粘剂，导致人造板及其制品(家具、木地板、室内木质装饰材料等)存在着甲醛释放问题，是室内空气污染中甲醛污染的主要来源。

随着人们健康意识、室内环境意识、生活质量意识的日益提高，人造板甲醛释放造成的污染空气、损害健康问题越来越受到人们的重视。在我国的城市，继“煤烟型”、“光化学烟雾型”污染后，现代人正陷身于以“室内空气污染”为标志的第三污染时期。一项北京城区居室污染物检测结果表明，室内空气污染程度比室外高4-8倍；被称为“四大隐形杀手”之一的甲醛的平均浓度超标6-7倍。甲醛对眼、粘膜和呼吸道有刺激作用，会引起慢性呼吸道疾病、过敏性鼻炎、免疫功能下降等；被认为是潜在的致癌物质，可能是鼻癌、咽喉癌、皮肤癌的诱因。据统计，我国每年由室内空气污染引起的超额死亡数达11.1万人，超额门诊数22万人次，超额急诊数430万人次。解决人造板甲醛释放问题已经到了刻不容缓的地步。

目前，降低人造板甲醛释放量的方法主要有如下4种：1)采用低摩尔比改性脲醛树脂胶粘剂；2)采用其他环保型胶粘剂；3)在人造板用脲醛树脂胶粘剂中加入甲醛捕捉剂；4)对人造板进行后处理。但是，这些技术方法都存在着诸多缺陷。例如：1)采用低摩尔比改性脲醛树脂胶粘剂虽然能够有效降低人造板产品的甲醛释放量，但是产品的胶合强度也往往降低，不能满足使用要求；并且固化时间延长，生产效率降低；2)采用其他环保型胶粘剂，如异氰酸酯类胶粘剂，导致人造板的生产成本大幅度增加，企业和用户都难以接受；如只采用单一的碱性豆粉胶粘剂制备的人造板胶合强度低，人造板易开胶；3)在人造板用脲醛树脂胶粘剂中加入甲醛捕捉剂，虽然能够有效降低人造板游离甲醛释放量，但是往往同时降低人造板的胶合强度；同时，一般甲醛捕捉剂价格往往远远高于脲醛树脂胶粘剂，其加入就提高了产品成本，降低了产品竞争力；4)对人造板进行后处理，如公开号为CN1526528的发明专利申请中公开了一种采用氨气真空法制备E1/EO级环保型人造板的制造工艺；公开号为CN2394770的实用新型专利中公开了一种降低人造板甲醛释放量的处理装置，这些后处理方法，不仅使得人造板的制造工艺复杂，而且后处理设备投资巨大，生产成本明显提高。综上所述，上述措施虽然能够有效降低人造板游离甲醛释放量，但是不能彻底解决甲醛释放问题，或由于生产成本过高而无法推广。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种人造板用胶粘剂及其制备方法。本发明方法工艺简单，操作方便，生产的胶粘剂不含甲醛，是一种环保型人造板用胶粘剂。

为实现本发明目的，本发明一方面提供一种人造板用胶粘剂，其原料包括分散介质、脱脂豆蛋白粉、碳酸钠和络合剂，其中络合剂包括氯化锌、硫酸铜、碳酸锆。

其中，原料的重量份配比为：分散介质：70-80、脱脂豆蛋白粉20-35、碳酸钠0.5-3、络合剂1-2。原料的重量份配比选择分散介质：72-76、脱脂豆蛋白粉25-30、碳酸钠1-2.5、络合剂1.2-1.8。

其中，络合剂包括氯化锌、硫酸铜、碳酸锆，络合剂各组分之间的重量份配比为：氯化锌0.8-1.2、硫酸铜0.5-1.5和碳酸锆0.5-1.5。

其中，分散介质选择软化水。

本发明另一方面提供一种人造板用胶粘剂的制备方法，包括如下顺序进行的步骤1)使脱脂豆蛋白粉和碳酸钠分散在分散介质中；2)加入络合剂使其进行络合反应。

其中在步骤1)中，将碳酸钠和脱脂豆蛋白粉加入分散介质后搅拌均匀，使获得的混合物在40-80℃下保温3-6小时；在步骤2)中，使混合物降温至25-35℃时加入络合剂并搅拌均匀。

其中原料的重量份配比为：分散介质：70-80、脱脂豆蛋白粉20-35、碳酸钠0.5-3、络合剂1-2。特别是，原料的重量份配比选择分散介质：72-76、脱脂豆蛋白粉25-30、碳酸钠1-2.5、络合剂1.2-1.8。

其中，络合剂包括氯化锌、硫酸铜、碳酸锆，络合剂各组分之间的重量份配比为：氯化锌0.8-1.2、硫酸铜0.5-1.5和碳酸锆0.5-1.5。

其中，分散介质选择软化水。

本发明具有以下优点：

1)本发明对豆蛋白进行处理后作为人造板用胶粘剂，不含有游离甲醛，因此胶接的人造板不存在甲醛释放问题，彻底解决人造板带来的室内空气中的甲醛污染问题。

2)豆蛋白作为一种可再生的资源，作为胶粘剂的主要原料，有助于解决常规人造板胶粘剂中使用合成化石原料的枯竭问题，符合环境保护与可持续发展原则。

3)本发明的豆蛋白胶粘剂是利用脱脂豆蛋白粉加工而成，有效的利用了大豆加工剩余物，综合利用资源，节约生产成本，提高了产品的附加值。

4)本发明采用金属盐等物质与豆蛋白的复合，解决了普通豆蛋白胶粘剂耐水性差的问题，能够满足人造板用胶粘剂的耐水要求，保证了豆蛋白胶粘剂的实用性能，并且由本发明的胶粘剂制备地胶合板达到国标中II类胶合板要求。

具体实施方式

实施例1

1)按以下重量配比进行备料：

软化水            70kg

碳酸钠            1kg

脱脂豆蛋白粉      25kg

络合剂            1.2kg

其中，络合剂为北京林业大学材料科学与技术学院自行配制的粉剂，包括氯化锌0.8份、硫酸铜0.5份、碳酸锆0.5份(重量份)，将其研磨均匀，混合均匀。

2)在配有搅拌器、温度计和冷凝装置的反应釜中，加入全部的软化水、碳酸钠、豆蛋白粉，搅拌均匀。

3)加热至45-47℃，保温反应3小时。

4)然后反应物降温至30℃，制得均匀豆蛋白粘液。

5)将络合剂加入所得的豆蛋白粘液中，混合均匀，制成豆蛋白胶粘剂。

其中，胶粘剂的性能质量指标见表1：

实施例2

1)按以下重量配比进行备料：

软化水            80kg

碳酸钠            2kg

脱脂豆蛋白粉      35kg

络合剂            2kg

其中络合剂为北京林业大学材料科学与技术学院自行配制的粉剂，按重量配比，氯化锌1.2份、硫酸铜1.5份、碳酸锆1.5份，将其研磨均匀，混合均匀。

2)在配有搅拌器、温度计和冷凝装置的反应釜中，加入全部的软化水、碳酸钠、豆蛋白粉，搅拌均匀；

3)加热至40-42℃，反应6小时；

4)反应物降温至30℃，制得均匀豆蛋白粘液。

5)将络合剂加入所得的豆蛋白粘液中，混合均匀，制成豆蛋白胶粘剂。

其中，豆蛋白胶粘剂的质量指标见表1。

实施例3

1)按以下重量配比进行备料：

软化水            76kg

碳酸钠            3kg

脱脂豆蛋白粉      30kg

络合剂            1kg

其中，络合剂为北京林业大学材料科学与技术学院自行配制的粉剂，包括以下重量配比的组分：氯化锌1份、硫酸铜1份、碳酸锆1份，将其研磨均匀，混合均匀。

2)在配有搅拌器、温度计和冷凝装置的反应釜中，加入全部的软化水、碳酸钠、豆蛋白粉，搅拌均匀。

3)加热至68-70℃，反应5小时。

4)反应物降温至30℃，制得均匀豆蛋白粘液。

5)将络合剂加入所得的豆蛋白粘液中，混合均匀，制成豆蛋白胶粘剂。

其中，豆蛋白胶粘剂的质量指标见表1。

表1豆蛋白胶粘剂的性能指标

	固体含量(％)	pH值	粘度(20℃)(mPa·s)	游离甲醛含量(％)	贮存期(天)
						实施例1	30-40	8.0-9.0	150-300	0	3-5
实施例2	30-40	8.0-9.0	150-300	0	3-5
						实施例3	30-40	8.0-9.0	150-300	0	3-5

对照例1-3

采用实施例1-3中的豆蛋白粘液作为胶粘剂对照例1-3。

实验例

分别采用本发明实施例1-3和对照例1-3的产品制造三层450×450mm胶合板。

杨木单板：含水率干燥到5～8％；厚1.6mm；

单板胶粘剂采用本发明实施例1-5的产品和对照例1-5的产品。

按以下正常工艺制备胶合板：

施胶：芯板双面施胶，涂胶量为220～300g/m²。

陈化方式及时间：闭合陈化，10～30分钟。

预压压力及时间：预压30分钟，压力0.8MPa。

热压压力：1.2MPa，热压温度为120℃，热压时间为30s/mm。

按GB/T17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》检测方法对生产的胶合板产品进行性能检测，检测结果见表2。

表2胶接胶合板的甲醛释放量与胶合强度

试件	甲醛释放量(mg/L)	胶合强度(MPa)
			实施例1	0	1.01
实施例2	0	1.12
			实施例3	0	1.09
对照例1	0	0(开胶)
			对照例2	0	0(开胶)
对照例3	0	0(开胶)

实验结果表明，本发明无甲醛豆蛋白胶粘剂制造的胶合板的甲醛释放量都为0，胶合板的胶合强度大，胶合板的性能达到国标中II类胶合板标准。

II类胶合板的甲醛释放量及物理力学性能指标要求如下：E1级，甲醛释放量≤1.5mg/L；E2级，甲醛释放量≤5.0mg/L；杨木胶合板胶合强度≥0.7MPa。成本分析：

本发明无甲醛豆蛋白胶粘剂使用方便，不必对现有人造板生产设备和工艺做改动，因此不需要增加投资或影响生产效率。

目前，50％固体含量的低游离甲醛含量脲醛树脂胶粘剂的价格在1800-2500元/吨，酚醛树脂胶粘剂的价格在5000-6000元/吨，本发明豆蛋白胶粘剂(35％固体含量)的价格在1500-2000元/吨，价格远远低于酚醛树脂胶粘剂，与脲醛树脂胶粘剂接近。

本发明制备的胶粘剂可替代含甲醛的常规胶合板胶粘剂，制备胶合板时的总施胶量不变，因此使用成本与脲醛树脂胶粘剂相当，但远远低于酚醛树脂胶粘剂使用成本，因此，本发明的豆蛋白胶粘剂具有良好的应用前景。

Claims (5)

1、一种人造板用胶粘剂，其特征是胶粘剂的原料按重量份配比为：分散介质：70-80、脱脂豆蛋白粉20-35、碳酸钠0.5-3、络合剂1-2，其中所述络合剂由以下重量份配比的原料混合而成：氯化锌0.8-1.2、硫酸铜0.5-1.5和碳酸锆0.5-1.5。

2、如权利要求1所述的人造板用胶粘剂，其特征是所述原料的重量份配比选择分散介质：72-76、脱脂豆蛋白粉25-30、碳酸钠1-2.5、络合剂1.2-1.8。

3、一种如权利要求1所述的人造板用胶粘剂的制备方法，包括如下顺序进行的步骤1)使脱脂豆蛋白粉和碳酸钠分散在分散介质中；2)加入络合剂使其进行络合反应。

4、如权利要求3所述的人造板用胶粘剂的制备方法，其特征是：在所述步骤1)中，将所述碳酸钠和脱脂豆蛋白粉加入所述分散介质后搅拌均匀，使获得的混合物在40-80℃下保温3-6小时；在所述步骤2)中，使所述混合物降温至25-35℃时加入所述络合剂并搅拌均匀。

5、如权利要求3或4所述的人造板用胶粘剂的制备方法，其特征是所述原料的重量份配比选择分散介质：72-76、脱脂豆蛋白粉25-30、碳酸钠1-2.5、络合剂1.2-1.