CN104629654B - 植物活性高强度木材胶水 - Google Patents

Abstract

一种植物活性高强度木材胶水，涉及环保涂料领域，以重量份数比计，组分包括聚乙烯醇5～15份，环氧烷基线性高分子聚合物0.7～1.5份，过氧化钾或双氧水1～2份，玉米秸秆提取液3～4份，复合酶系衍生物0.1～0.5份，噻唑0.2～0.5份，水100份。本发明植物活性高强度木材胶水无甲醛污染，成本低，对木材的粘接强度高。

Description

植物活性高强度木材胶水

技术领域

本发明涉及环保涂料领域，具体涉及一种植物活性高强度木材胶水。

背景技术

甲醛是无色、具有强烈气味的刺激性气体，它是一种破坏生物细胞蛋白质的原生质毒物，能与蛋白质结合，会对人的皮肤、呼吸道及内脏造成损害，麻醉人的中枢神经，可引起肺水肿、肝昏迷、肾衰竭等。世界卫生组织确认甲醛为致畸、致癌物质，是***反应源，长期接触将导致基因突变。

室内装修与日常家居中的甲醛污染90％以上都是来源于居室中的家具、板材等木制品中，这是因为甲醛具有较强的粘和性，还具有加强板材的硬度及防虫、防腐的功能，因此，木制品加工过程中，会使用含甲醛的胶粘剂。目前生产木板和人造板使用的胶粘剂主要为脲醛树脂胶粘剂、酚醛树脂胶粘剂，但是它们在制备过程中与甲醛进行的缩聚反应是不完全的和可逆的，所以在树脂形成的体系中含有大量的游离单体甲醛，甲醛进入到树脂的网状结构中，并吸附在晶格中，受温度或湿度的影响从晶格体系中逃逸出来，这是木制品初期甲醛析出的主要原因；在受热或湿度的影响下，热稳定性差的脲醛树脂或酚醛树脂会分解成甲醛，这是脲醛树脂或酚醛树脂甲醛长期污染的主要原因。其他木材胶粘剂，例如，氧化淀粉胶粘剂虽然环保、价格比较低廉，但粘接强度不够；聚醋酸乙烯酯乳液胶(白乳胶)虽然粘接强度大，但是成本高、含有甲醛，在乳液胶固化后使用过程中甲醛释放速度更慢，释放周期更长。由上述可知，市面上还没有一种成本低廉，且不含甲醛或不释放甲醛有害气体的环保木材胶粘剂。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种植物活性高强度木材胶水，其无甲醛污染，成本低，对木材的粘接强度高。为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种植物活性高强度木材胶水，以重量份数比计，包括如下组分：

所述玉米秸秆提取液为含有L-鼠李糖酸的可溶性半纤维素和可溶性木质素的植物水溶液，L-鼠李糖酸用于激活复合酶系衍生物；

所述复合酶系衍生物为木质素降解酶和半纤维素降解酶组成的化学衍生物。

在上述技术方案的基础上，以重量份数比计，包括如下组分：

在上述技术方案的基础上，所述木质素降解酶为木质素过氧化物酶LiP、漆酶和藜芦醇中的一种或几种。

在上述技术方案的基础上，所述半纤维素降解酶为R-L-反阿魏酸酯转化酶、L-半乳葡萄糖转化酶、***糖苷转化酶中的一种或几种。

在上述技术方案的基础上，所述环氧烷基线性高分子聚合物为分子量为700万～800万的聚氧化乙烯。

在上述技术方案的基础上，聚乙烯醇和环氧烷基线性高分子聚合物在氢氧活性自由基作用下生成巨分子量体型网状高分子膜。

本发明的有益效果在于：

1、本植物活性高强度木材胶水包括用作主胶粘剂的聚乙烯醇，用作主胶粘剂的偶联剂的环氧烷基线性高分子聚合物，玉米秸秆提取液中的L-鼠李糖酸作为酶激活剂；复合酶系衍生物提供降解酶。本胶水作用时，L-鼠李糖酸激活复合酶系衍生物释放出具有活性的木质素降解酶和半纤维素降解酶，酶促降解胶水中的可溶性木质素和可溶性半纤维素，释放氢氧活性自由基和苯氧活性自由基，氢氧活性自由基引发聚乙烯醇和环氧烷基线性高分子聚合物之间生成巨分子量体型网状高分子膜，苯氧活性自由基引起胶水与木板表面的木质素进行化学反应，因此本胶水对木材的粘接强度很高，而且无甲醛污染。

2、本植物活性高强度木材胶水的溶剂为水，且浓度非常稀，而且不需要另外的固化剂或引发剂，因此成本比较低。

3、本植物活性高强度木材胶水中的L-鼠素糖酸用于激发反应的发生，当胶水中L-鼠素糖酸的浓度低于引发反应所需的临界浓度时，胶水中各组份不发生反应，因此，本胶水化学性能稳定，适宜于包装、储存和运输。而且，只需要将胶水涂覆于木材表面，由于胶水粘度较低，流动性好，随着水分的蒸发，L-鼠素糖酸的浓度升高达到临界值时，胶水迅速固化，使用非常简单方便。

4、本植物活性高强度木材胶水在使用时，只要控制L-鼠素糖酸浓度即可控制胶水的固化时间，当溶液中L-鼠素糖酸的浓度与临界反应浓度之间的差值越大时，水分挥发致使L-鼠素糖酸浓度上升到反应浓度临界值的时间就越多，则固化的时间就越长，反之亦然。

具体实施方式

一种植物活性高强度木材胶水，以重量份数比计，包括组分：聚乙烯醇5～15份、环氧烷基线性高分子聚合物0.7～1.5份、过氧化钾或双氧水1～2份、玉米秸秆提取液3～4份、复合酶系衍生物0.1～0.5份、噻唑0.2～0.5份和水100份。优选的，以重量份数比计，包括组分：聚乙烯醇5～10份、环氧烷基线性高分子聚合物0.9～1.2份、过氧化钾或双氧水1.5～2份、玉米秸秆提取液3.5份、复合酶系衍生物0.3～0.5份、噻唑0.2～0.5份和水100份。

其中，聚乙烯醇作为主胶粘剂；环氧烷基线性高分子聚合物为分子量为700万～800万的聚氧化乙烯，作为主胶粘剂的偶联剂，此产品目前国内生产刚刚开始，质量尚不稳定，需从美国进口，产品以固体粉末形式存在，聚乙烯醇和环氧烷基线性高分子聚合物在氢氧活性自由基作用下生成巨分子量体型网状高分子膜。过氧化钾或双氧水作为氧原子补充剂。玉米秸秆提取液为含有L-鼠李糖酸的可溶性纤维素和可溶性木质素组成的植物水溶液，L-鼠李糖酸作为酶激活剂，用于激活复合酶系衍生物。复合酶系衍生物为木质素降解酶和半纤维素降解酶组成的化学衍生物，木质素降解酶为木质素过氧化物酶LiP、漆酶和藜芦醇中的一种或几种，半纤维素降解酶为R-L-反阿魏酸酯转化酶、L-半乳葡萄糖转化酶、***糖苷转化酶中的一种或几种，木质素降解酶和半纤维素降解酶用于酶促降解玉米秸秆提取液中的可溶性纤维素和可溶性木质素，以获取氢氧活性自由基和苯氧活性自由基；复合酶系衍生物是从生长在墨西哥北部沙漠和美国南部沙漠上的一种巨型仙人掌的花中萃取提炼而成的一个多组分蛋白质酶的化学衍生物，目前国内不能生产，只能从美国进口，其产品以水溶液形式存在。

本植物活性高强度木材胶水的生产工艺：

按重量比计，取5～15份聚乙烯醇，加入100份的100℃水中搅拌1小时，使其溶解；加入0.7～1.5份环氧烷基线性高分子聚合物，搅拌半个小时，冷却形成A液；取3～4份玉米秸秆提取液用水(预先用水稀释至相应浓度)，将其搅拌加入A液中；取1～2份过氧化钾或双氧水，用水配制成过氧化物溶液，取0.2～0.5份噻唑，用水配制成噻唑溶液，将所述过氧化物溶液、噻唑溶液搅拌加入A液中，搅拌半个小时；将含0.1～0.5份复合酶系衍生物的水溶液搅拌加入A液中，搅拌1小时；搅拌A液均匀后称重包装即得产品。

本植物活性高强度胶水的工作原理：

本植物活性高强度胶水(以下简称胶水)在使用前，玉米秸秆提取液中L-鼠素糖酸在胶水中的浓度低于引发反应所需的浓度，因此，胶水中各组份不发生反应，胶水化学性能稳定。当使用本胶水时，将胶水涂覆于木材表面，由于胶水粘度较低，流动性好，胶水很容易流动到待粘接的木材表面。涂覆胶水的木材在加热、受压或自然放置过程中，随着胶水中水分的挥发，胶水中L-鼠李糖酸的浓度不断升高，当L-鼠李糖酸的浓度达到引发反应的浓度临界点时，作为酶激活剂的L-鼠李糖酸引起胶水中复合酶系衍生物的分子链断裂，释放出具有活性的木质素降解酶和半纤维素降解酶，这些活性酶开始对胶水中的可溶性木质素和可溶性半纤维素进行酶促降解。在降解过程中释放出氢氧活性自由基和苯氧活性自由基，氢氧活性自由基引发聚乙烯醇和环氧烷基线性高分子聚合物之间发生自由基螯合反应，生成不溶、不熔、热稳定好的巨分子量体型网状高分子膜，使胶水瞬间固化；同时苯氧活性自由基引起聚乙烯醇与环氧烷基线性高分子聚合物的嵌段高分子与木板表面的木质素进行化学反应，使固化后的胶水与木材成为一个整体，从而胶水对木材的粘接强度大大增强。

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

一种植物活性高强度木材胶水，以重量份数比计，包括组分：聚乙烯醇5份、环氧烷基线性高分子聚合物0.7份、过氧化钾1.5份、玉米秸秆提取液3.5份、复合酶系衍生物0.1份、噻唑0.2份和水100份。

制备方法：按重量比计，取5份聚乙烯醇，加入100份的100℃水中搅拌1小时，使其溶解；加入0.7份环氧烷基线性高分子聚合物，搅拌半小时，冷却形成A液；取3.5份玉米秸秆提取液预先用水稀释至相应浓度，将其搅拌加入A液中；取1.5份过氧化钾，用水配制成过氧化物溶液，取0.2份噻唑，用水配制成噻唑溶液，将所述过氧化物溶液、噻唑溶液搅拌加入A液中，搅拌半小时；将0.1份复合酶系衍生物的水溶液搅拌加入A液中，搅拌1小时；搅拌A液均匀后称重包装即得本产品。

实施例二：

一种植物活性高强度木材胶水，以重量份数比计，包括组分：聚乙烯醇10份、环氧烷基线性高分子聚合物1份、过氧化钾1.5份、玉米秸秆提取液3.5份、复合酶系衍生物0.1份、噻唑0.2份和水100份。

制备方法：取上述配比，按照实施例一的制备方法，制得本产品。

实施例三：

一种植物活性高强度木材胶水，以重量份数比计，包括组分：聚乙烯醇12份、环氧烷基线性高分子聚合物1.2份、过氧化钾1.5份、玉米秸秆提取液3.5份、复合酶系衍生物0.1份、噻唑0.2份和水100份。

制备方法：取上述配比，按照实施例一的制备方法，制得本产品。

取上述实施例二制得的植物活性高强度木材胶水(Ⅲ)与脲醛树脂胶粘剂(Ⅰ)、酚醛树脂胶粘剂(Ⅱ)进行性能比较。

1、外观

2、耐水性

	耐水性
		Ⅰ	差
Ⅱ	一般
		Ⅲ	好

3、施工方式

Ⅰ：既可以人工涂刷、辊涂、也可以机械辊涂，同时可以气体喷涂、液体喷涂，施工性好。液体流动性好，分布均匀。

Ⅱ：既可以人工涂刷、辊涂、也可以机械辊涂和气体喷涂，但一般不能进行液体喷涂，液体流动性与分布均匀性较脲醛木材胶差，施工性尚好。

Ⅲ：既可以人工涂刷、辊涂、也可以机械辊涂，同时可以气体喷涂、液体喷涂也可以操作，但较脲醛木材胶效果稍差，液体流动性和分布均匀性均好。

4、固化及成膜

5、耐水、耐热、耐候及降解

6、成本分析

Ⅰ：自产液态胶40-50％浓度约2.0-2.5元/kg，市售液状胶40-50％浓度约3.0-3.5元/kg，市售粉状胶7.5-8.5元/kg

Ⅱ：自产液态胶40-50％浓度约3.5-4.0元/kg，市售片状胶8.0-9.0元/kg

Ⅲ：材料成本1.8-2.0元/kg，包装成本0.8-1.0元/kg，生产成本0.2元/kg，运输成本0.3-0.5元/kg，总成本3.5-4.0元/kg。预计售价4.5-5.0元/kg。

由以上各方面性能对比可知，植物活性高强度木材胶水无甲醛污染、成本低、耐水性好、固化快、不易降解，性能明显优于脲醛树脂胶粘剂、酚醛树脂胶粘剂，是一种综合性能好的木材胶粘剂。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种植物活性高强度木材胶水，其特征在于，以重量份数比计，包括如下组分：

所述玉米秸秆提取液为含有L-鼠李糖酸的可溶性半纤维素和可溶性木质素的植物水溶液，L-鼠李糖酸用于激活复合酶系衍生物；

所述复合酶系衍生物为木质素降解酶和半纤维素降解酶组成的化学衍生物。

2.如权利要求1所述的植物活性高强度木材胶水，其特征在于，以重量份数比计，包括如下组分：

3.如权利要求1所述的植物活性高强度木材胶水，其特征在于：所述木质素降解酶为木质素过氧化物酶LiP、漆酶和藜芦醇中的一种或几种。

4.如权利要求1所述的植物活性高强度木材胶水，其特征在于：所述半纤维素降解酶为R-L-反阿魏酸酯转化酶、L-半乳葡萄糖转化酶、***糖苷转化酶中的一种或几种。

5.如权利要求1或2所述的植物活性高强度木材胶水，其特征在于：所述环氧烷基线性高分子聚合物为分子量为700万～800万的聚氧化乙烯。

6.如权利要求1或2所述的植物活性高强度木材胶水，其特征在于：聚乙烯醇和环氧烷基线性高分子聚合物在氢氧活性自由基作用下生成巨分子量体型网状高分子膜。