CN104140778B - 尿素改性生物质液化树脂胶粘剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种尿素改性生物质液化树脂胶粘剂的制备方法，该方法包括以下工艺步骤，步骤1），生物质苯酚液化物的制备；步骤2），尿素改性生物质苯酚液化物甲醛树脂的制备。优点：本法制得的尿素改性生物质液化树脂胶粘剂可以节省大量生物质苯酚液化物，胶粘剂生产成本低，游离醛释放量低，贮存稳定，预压效果好，热压温度低，胶合性能优于三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂，可作为室外胶合板或室内地板用胶粘剂。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种尿素改性生物质液化树脂胶粘剂的制备方法，它利用尿素改善花生壳等生物质苯酚液化甲醛树脂胶粘剂性能的方法。属于农林剩余物综合利用和木材胶粘剂技术领域。
背景技术
生物质液化树脂胶粘剂是利用苯酚作溶剂、强酸作为催化剂，将花生壳、核桃壳、油茶壳、树皮粉等农林生物质材料降解成为具有反应活性的液体小分子物质，进而与甲醛反应制成的一类生物质胶粘剂，这类胶粘剂具有降低了苯酚和甲醛用量，减少了游离酚和游离醛的含量，环保型好，而且具有较好的胶合耐水性能。但与脲醛树脂胶粘剂相比，还存在生产成本高、预压性能差、固化温度高等缺点。
利用尿素对酚醛树脂进行改性，一方面可以降低胶粘剂成本，另一方面可以加快胶粘剂固化速度，降低固化温度，减少游离醛释放。花生壳液化树脂胶粘剂作为一种类酚醛生物质胶粘剂，与酚醛树脂存在很多相似与想通之处，可以利用尿素对花生壳液化树脂胶粘剂进行改性以克服其存在的缺点。
发明内容
本发明提出的是一种尿素改性生物质液化树脂胶粘剂的制备方法，其目的在于针对上述存在的缺点，进而对生物质液化树脂胶粘剂进行改性的方法。通过尿素甲醛加成产物与生物质苯酚液化物、甲醛等共缩聚，改善生物质胶粘剂的性能，从而进一步降低成本、减少游离醛释放量、降低固化温度，改善预压性能。
本发明的技术解决方案：尿素改性生物质液化树脂胶粘剂的制备方法，包括以下工艺步骤，
1）生物质苯酚液化物的制备
将生物质材料表面泥土与杂物去除干净，干燥、粉碎成生物质粉末；将生物质粉末与熔融苯酚混合均匀，加入无机中强酸或有机强酸，在120℃~140℃下反应1.0~2.0h，加入烧碱溶液调整pH值至碱性，降低温度至40℃以下，得到生物质苯酚液化物；
2）尿素改性生物质苯酚液化物甲醛树脂的制备
向反应釜中按比例投入第一批甲醛和第一批尿素，调节pH值至8.0~9.0，升温到80~90℃，保温30~60min；
降温至50℃，依次加入上述所制生物质苯酚液化物、第二批甲醛、质量分数为10%的聚乙烯醇溶液，在40~60℃下反应30~50min，后升温至85~90℃反应60~120min，粘度达到300mPa/s后降温至60℃，加入第二批尿素保持30min，降温到40℃以下放料，制成尿素改性生物质苯酚液化物甲醛树脂，即尿素改性生物质液化树脂胶粘剂。
本发明的优点：本法制得的尿素改性生物质液化树脂胶粘剂可以节省大量生物质苯酚液化物，胶粘剂生产成本低，游离醛释放量低，贮存稳定，预压效果好，热压温度低，胶合性能优于三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂，可作为室外胶合板或室内地板用胶粘剂。
具体实施方式
尿素改性生物质液化树脂胶粘剂的制备方法，其特征是该方法包括以下工艺步骤，
1）生物质苯酚液化物的制备
将生物质材料表面泥土与杂物去除干净，干燥、粉碎成生物质粉末；将生物质粉末与熔融苯酚混合均匀，加入无机中强酸或有机强酸，在120℃~140℃下反应1.0~2.0h，加入烧碱溶液调整pH值至碱性，降低温度至40℃以下，得到生物质苯酚液化物；
2）尿素改性生物质苯酚液化物甲醛树脂的制备
向反应釜中按比例投入第一批甲醛和第一批尿素，调节pH值至8.0~9.0，升温到80~90℃，保温30~60min；
降温至50℃，依次加入上述所制生物质苯酚液化物、第二批甲醛、质量分数为10%的聚乙烯醇溶液，在40~60℃下反应30~50min，后升温至85~90℃反应60~120min，粘度达到300mPa/s后降温至60℃，加入第二批尿素保持30min，降温到40℃以下放料，制成尿素改性生物质苯酚液化物甲醛树脂，即尿素改性生物质液化树脂胶粘剂。
所述步骤1）中的生物质材料是花生壳。
所述步骤1）中的生物质粉末与苯酚的质量比为1:(0.5~2)。
所述步骤1）中的无机中强酸或有机强酸，指硫酸、盐酸、磷酸、蚁酸或草酸，酸的用量为生物质粉末与苯酚质量总和的6%~12%；烧碱用量为酸用量的2~3.5倍。
所述步骤2）中的全部尿素与生物质苯酚液化物的质量之比为1:(0.5~2)。
所述步骤2）中的第一批尿素质量占尿素总质量的60%~80%，第一批尿素与第一批甲醛的质量之比为1:(2.0~2.2)。
所述步骤2）中的生物质苯酚液化物和尿素之和与全部甲醛的质量之比为1:(1.0~1.5)，聚乙烯醇溶液用量为胶粘剂总质量的5%~30%。
实施例1
将300g37%质量分数甲醛投入反应釜，启动搅拌并设定升温85℃，加入第一批尿素100g，并滴加质量分数30%的NaOH调节PH=8.0，在85℃保温45min，保温结束后降温至50℃，加入花生壳液化物300g、甲醛50g、质量分数10%的PVA溶液16g、水30g，在50℃保温40min。保温结束后升温85~90℃反应70min，粘度达到300mPa/s后降温至60℃加入第二批尿素50g，保温30min，降温至40℃以下放料。
上述条件下制成的胶粘剂为浅棕褐色粘稠不透明液体，固体含量46.4%，pH值10.9，贮存期不低于30天。
用该胶粘剂制成的杨木胶合板（单板厚度2.0mm、涂胶量350g/m2双面、单位压力1.0MPa、热压温度130℃、热压时间1.2min/mm）试件，经63±2℃水浸泡3h后，自然冷却，检测胶合强度均值达1.0MPa,平均木破率为80%。
实施例2
将300g37%质量分数甲醛投入反应釜，启动搅拌并设定升温85℃，加入尿素100g，并滴加质量分数30%的NaOH调节PH=8.0，在85℃保温45min，保温结束后降温至50℃，加入花生壳液化物300g、质量分数10%的PVA溶液15g、水30g，在50℃保温40min。保温结束后升温85~90℃反应70min，粘度达到300mPa/s后降温至40℃以下放料。
上述条件下制成的胶粘剂为棕褐色粘稠不透明液体，固体含量45.1%，pH值11.1，贮存期不低于30天。
用该胶粘剂制成的杨木胶合板（单板厚度2.0mm、涂胶量350g/m2双面、单位压力1.0MPa、热压温度130℃、热压时间1.2min/mm）试件，经沸水煮4h、63±2℃干燥20h、沸水煮4h后，自然冷却，检测胶合强度均值达0.75MPa，平均木破率为80%。
Claims (6)
1.尿素改性生物质液化树脂胶粘剂的制备方法，其特征是该方法包括以下工艺步骤，
1）生物质苯酚液化物的制备
将生物质材料表面泥土与杂物去除干净，干燥、粉碎成生物质粉末；将生物质粉末与熔融苯酚混合均匀，加入无机中强酸或有机强酸，在120℃~140℃下反应1.0~2.0h，加入烧碱溶液调整pH值至碱性，降低温度至40℃以下，得到生物质苯酚液化物；
2）尿素改性生物质苯酚液化物甲醛树脂的制备
向反应釜中按比例投入第一批甲醛和第一批尿素，调节pH值至8.0~9.0，升温到80~90℃，保温30~60min；
降温至50℃，依次加入上述所制生物质苯酚液化物、第二批甲醛、质量分数为10%的聚乙烯醇溶液，在40~60℃下反应30~50min，后升温至85~90℃反应60~120min，粘度达到300mPa·s后降温至60℃，加入第二批尿素保持30min，降温到40℃以下放料，制成尿素改性生物质苯酚液化物甲醛树脂，即尿素改性生物质液化树脂胶粘剂；
所述步骤2）中的生物质苯酚液化物和尿素之和与全部甲醛的质量之比为1:(1.0~1.5)，聚乙烯醇溶液用量为胶粘剂总质量的5%~30%。
2.如权利要求1所述的尿素改性生物质液化树脂胶粘剂的制备方法，其特征是所述步骤1）中的生物质材料是花生壳。
3.如权利要求1所述的尿素改性生物质液化树脂胶粘剂的制备方法，其特征是所述步骤1）中的生物质粉末与苯酚的质量比为1:(0.5~2)。
4.如权利要求1所述的一种尿素改性生物质液化树脂胶粘剂的制备方法，其特征是所述步骤1）中的无机中强酸或有机强酸，指硫酸、盐酸、磷酸、蚁酸或草酸，酸的用量为生物质粉末与苯酚质量总和的6%~12%；烧碱用量为酸用量的2~3.5倍。
5.如权利要求1所述的一种尿素改性生物质液化树脂胶粘剂的制备方法，其特征是所述步骤2）中的全部尿素与生物质苯酚液化物的质量之比为1:(0.5~2)。
6.如权利要求1所述的一种尿素改性生物质液化树脂胶粘剂的制备方法，其特征是所述步骤2）中的第一批尿素质量占尿素总质量的60%~80%，第一批尿素与第一批甲醛的质量之比为1:(2.0~2.2)。
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