CN106753223B - 一种改性大豆基木材胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

一种改性大豆基木材胶粘剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改性大豆基木材胶粘剂及其制备方法。该胶粘剂由如下重量份的原料制备而成：120重量份的水，10‑45重量份的脱脂豆粉，0.5‑2重量份的改性剂，10‑30重量份的交联剂，10‑20重量份的稀释剂，1‑3重量份的固化剂，0.5‑2重量份的防霉剂。首先向反应装置中加入水和改性剂，将温度升至60℃后，缓慢加入脱脂豆粉，同时快速搅拌；加入完毕并保温60分钟后，降至室温，得到大豆蛋白胶乳液；在容器中将交联剂、固化剂、稀释剂和防霉剂混合，搅拌均匀至完全溶解，然后与大豆蛋白胶乳液共混，搅拌30‑60分钟，即得产品。本发明制备工艺简单，可控性好，易于大规模工业化生产，且无甲醛释放，胶合强度好，耐水性强，还具有防腐、防霉功能。

Description

一种改性大豆基木材胶粘剂及其制备方法
技术领域
本发明属于木材胶粘剂领域，具体涉及一种主要用在人造板及饰面型人造板生产制造上的改性大豆基木材胶粘剂及其制备方法。
背景技术
随着石化资源的不断枯竭，以及人们对室内家装环境的日益重视，传统以甲醛为主要原料的“三醛胶”的应用正逐渐受到主流市场的限制。日本农林JAS标准在2003年实施的甲醛释放F★★★★等级要求，美国加州空气资源局(California Air ResourcesBoard)在2007年出台“空气中有害物质的控制标准”(Airborne Toxic Control Measure)，2011年生效的美国《复合木制品甲醛标准法案》(Formaldehyde Standards for CompositeWood Act)等。这些法律法规的实施，体现了人们对于装饰板材甲醛释放量的要求日益严格。因此，开发一种环保、可再生的新型无甲醛型胶粘剂势在必行。大豆基胶粘剂是以脱脂豆粉为主要原料的生物基胶粘剂，其无人工甲醛添加，原料来源广泛、可再生，同时还具有价格低廉的特点，因而受到研究人员及市场的广泛关注。大豆基胶粘剂应用历史悠久，但随着现代石化工业的发展，其逐渐被合成类胶粘剂所替代。传统大豆基胶粘剂干态胶合强度优良，但耐水性差，不耐腐，难以规模化生产及应用。因而，开发大豆基胶粘剂进行改性技术，以提高其耐水性及耐腐性，成为其替代传统“三醛胶”的关键。
近年来有相关专利公开报道了改性大豆基胶粘剂技术，授权公告号为CN102516933B的专利公开了“一种层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂及其制备方法和应用”，利用层状硅酸盐对大豆胶进行改性，虽然胶合强度和耐水性达到了相关标准要求，但其耐腐防霉性较差。
授权公告号为CN101486889B的专利公开了“一种单体共聚改性大豆蛋白胶粘剂及其制备方法”，通过顺丁烯二酸酐接枝，并在氮气保护下利用单体及引发剂对接枝大豆蛋白进行共聚反应，得到单体共聚改性大豆蛋白基胶粘剂。该技术工艺复杂，对反应氛围及反应温度条件要求较高，规模化生产成本较高。
授权公告号为CN101724376B的专利公开了“利用强碱性降解大豆蛋白制备的木材胶黏剂及其制备方法”，通过强碱溶液在回流冷凝的条件下使大豆蛋白大分子降解，并利用乙二醛和戊二醛对其进行交联反应。该技术工艺条件复杂，大规模生产对设备要求较高。
发明内容
本发明的目的之一在于针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种改性大豆基木材胶粘剂。
本发明的改性大豆基木材胶粘剂，由如下重量份的原料制备而成：120重量份的水，10-45重量份的脱脂豆粉，0.5-2重量份的改性剂，10-30重量份的交联剂，10-20重量份的稀释剂，1-3重量份的固化剂，0.5-2重量份的防霉剂。
本发明的改性大豆基木材胶粘剂，具备高的胶合强度和耐水性，无甲醛释放，绿色环保，同时还具有防腐防霉的功能。
本发明的目的之二在于提供上述改性大豆基木材胶粘剂的制备方法，该方法包括如下步骤：
(1)向反应装置中加入120重量份的水和0.5-2重量份的改性剂，将温度升至60℃后，缓慢加入10-45重量份的脱脂豆粉，同时快速搅拌；加入完毕并保温60分钟后，降至室温，得到大豆蛋白胶乳液；
(2)在容器中将10-30重量份的交联剂、1-3重量份的固化剂、10-20重量份的稀释剂和0.5-2重量份的防霉剂混合，搅拌均匀至完全溶解，然后与步骤(1)所得大豆蛋白胶乳液共混，搅拌30-60分钟，即得产品。
优选地，所述脱脂豆粉由大豆提取油脂后剩余副产物的豆粕加工而成，脱脂豆粉细度在100目以上，蛋白含量在50％以上。
优选地，所述改性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、尿素、氢氧化钠、盐酸胍中的一种或几种的混合物。
优选地，所述交联剂为三缩水甘油基对氨基苯酚或4、4-二氨基二苯甲烷四缩水甘油胺。
优选地，所述稀释剂为丙三醇、乙二醇及二甲基甲酰胺中的一种或几种的混合物。
优选地，所述固化剂为二氨基二苯基甲烷、间苯二胺、三乙烯四胺中的一种或者几种的混合物。
优选地，所述防霉剂为烷基胺类防霉剂。
进一步，所述烷基胺类防霉剂为烷基二甲基乙酸铵、烷基二甲基氯化铵和烷基三甲基氯化铵中的一种或几种的混合物。
本发明克服了现有技术中的缺陷，在较温和的条件下对大豆蛋白进行改性处理，并加入交联剂和固化剂。其中，改性剂的主要作用是在加热的条件下，使大豆球蛋白解卷展开及部分降解，使其极性和非极性活性反应基团外露，便于在热压过程中与交联剂、固化剂反应，形成三维网状结构，从而增强其耐水性能和胶合强度。因此，使改性大豆基胶粘剂具有优良的胶合强度和耐水性，并且，本发明工艺条件简单，对设备要求较低，同时无任何甲醛添加。
具体的，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明的改性大豆基胶粘剂利用脱脂豆粉为主要原料，脱脂豆粉主要来源于大豆油脂加工剩余物豆粕，为豆粕的全资源利用提供了另一种增值增效的有效途径。
(2)本发明的改性大豆基胶粘剂所用的脱脂豆粉属于可再生的生物质资源，有望减少木材工业对合成类树脂的依赖，降低石化资源的消耗量，符合可持续发展的要求。
(3)本发明的改性大豆基胶粘剂的胶合强度及耐水性优良，达到了Ⅱ类胶合板的要求，可用于细木工板及浸渍胶膜饰面人造板等人造板材的生产。同时，本发明的改性大豆基胶粘剂无任何甲醛添加，其制品甲醛释放量优于GB/T9846.3-2004国标规定的E0级标准，符合绿色环保的要求。
(4)本发明的改性大豆基胶粘剂制备工艺简单，可操作性强，适合大规模的工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明作进一步说明，而不用于限制本发明。
实施例1：
(1)向反应装置中加入120重量份的水和1重量份的十二烷基磺酸钠，将温度升至60℃后，缓慢加入20重量份的脱脂豆粉，并快速搅拌。加入完毕后，保温60分钟。降至室温，得到大豆蛋白胶乳液；
(2)在容器中将15重量份的三缩水甘油基对氨基苯酚、1重量份的三乙烯四胺、10重量份的丙三醇和1.5重量份的烷基二甲基氯化铵混合，搅拌至完全溶解，然后与大豆蛋白胶乳液共混，搅拌30-60分钟，即得产品。
实施例2：
(1)向反应装置中加入120重量份的水和1重量份的十二烷基苯磺酸钠，将温度升至60℃后，缓慢加入25重量份的脱脂豆粉，并快速搅拌。加入完毕后，保温60分钟。降至室温，得到大豆蛋白胶乳液；
(2)在容器中将20重量份的4、4-二氨基二苯甲烷四缩水甘油胺、1重量份的间苯二胺、15重量份的二甲基甲酰胺和1重量份的烷基二甲基氯化铵混合，搅拌至完全溶解，然后与大豆蛋白胶乳液共混，搅拌30-60分钟，即得产品。
实施例3：
(1)向反应装置中加入120重量份的水和0.5重量份的氢氧化钠，将温度升至60℃后，缓慢加入30重量份的脱脂豆粉，并快速搅拌。加入完毕后，保温60分钟。降至室温，得到大豆蛋白胶乳液；
(2)在容器中将30重量份的三缩水甘油基对氨基苯酚、2重量份的三乙烯四胺、20重量份的乙二醇和1重量份的二甲基乙酸铵混合，搅拌至完全溶解，然后与大豆蛋白胶乳液共混，搅拌30-60分钟，即得产品。
上述实施例1至实施例3中，脱脂豆粉由大豆提取油脂后剩余副产物的豆粕加工而成，脱脂豆粉细度在100目以上，蛋白含量在50％以上。
对比例1：
向三口烧瓶中加入120重量份的水，缓慢加入40重量份的脱脂豆粉，并快速搅拌至均匀。
对比例2：
向三口烧瓶中加入120重量份的水和1重量份的尿素，将温度升至60℃后，缓慢加入40重量份的脱脂豆粉，快速搅拌。加入完毕后，保温60分钟，冷却至室温。
对比例3：
向三口烧瓶中加入120重量份的水和1重量份的尿素，将温度升至60℃后，缓慢加入40重量份的脱脂豆粉，快速搅拌。加入完毕后，保温60分钟，冷却至室温后，加入10重量份的丙三醇、1重量份的三乙烯四胺，搅拌30-50分钟。
实验例：
本发明的改性大豆基胶粘剂应用效果试验：
分别以上述本发明实施例1-3及对比例1-3制备方法制备的胶粘剂压制三层胶合板，采用以下工艺参数：
单板：杨木，厚度1.6毫米，含水率6％-8％；
施胶量：380g/m2(双面)；
陈化时间：10-15分钟；
预压工艺：预压压力1.0MPa，预压时间60分钟；
热压工艺：热压压力1.2MPa，热压时间10分钟，热压温度110℃。
按上述工艺制备三层胶合板，依据GB/T 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》测试胶合板的干态和湿态胶合强度。其中湿态胶合强度是将试件在63℃下浸泡3小时，取出后室温条件下冷却10分钟即进行检测。
本发明实施例和对比例中的干态胶合强度和湿态胶合强度均在上述条件下测试。实验例1-3和对比例1-3的性能检测结果如表1所示。检测结果表明，以本发明的改性大豆基胶粘剂制备的三层胶合板，其干态和湿态胶合强度均超过0.70 MPa，达到了Ⅱ类胶合板要求。
表1改性大豆基胶粘剂胶合强度测试结果
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 对比例3
干态胶合强度(MPa) 1.86 1.75 1.89 0.88 1.07 1.01
湿态胶合强度(MPa) 0.84 0.81 0.93 开胶 开胶 0.51

Claims (6)

1.一种改性大豆基木材胶粘剂，其特征在于该胶粘剂由如下重量份的原料制备而成：120重量份的水，10-45重量份的脱脂豆粉，0.5-2重量份的改性剂，10-30重量份的交联剂，10-20重量份的稀释剂，1-3重量份的固化剂，0.5-2重量份的防霉剂；所述改性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、尿素、氢氧化钠、盐酸胍中的一种或几种的混合物；所述交联剂为三缩水甘油基对氨基苯酚或4、4-二氨基二苯甲烷四缩水甘油胺；所述固化剂为二氨基二苯基甲烷、间苯二胺、三乙烯四胺中的一种或者几种的混合物。
2.一种如权利要求1所述改性大豆基木材胶粘剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）向反应装置中加入120重量份的水和0.5-2重量份的改性剂，将温度升至60℃后，缓慢加入10-45重量份的脱脂豆粉，同时快速搅拌；加入完毕并保温60分钟后，降至室温，得到大豆蛋白胶乳液；
（2）在容器中将10-30重量份的交联剂、1-3重量份的固化剂、10-20重量份的稀释剂和0.5-2重量份的防霉剂混合，搅拌均匀至完全溶解，然后与步骤（1）所得大豆蛋白胶乳液共混，搅拌30-60分钟，即得产品。
3.根据权利要求2所述改性大豆基木材胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述脱脂豆粉由大豆提取油脂后剩余副产物的豆粕加工而成，脱脂豆粉细度在100目以上，蛋白含量在50%以上。
4.根据权利要求2所述改性大豆基木材胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述稀释剂为丙三醇、乙二醇及二甲基甲酰胺中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求2所述改性大豆基木材胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述防霉剂为烷基胺类防霉剂。
6.根据权利要求5所述改性大豆基木材胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述烷基胺类防霉剂为烷基二甲基乙酸铵、烷基二甲基氯化铵和烷基三甲基氯化铵中的一种或几种的混合物。
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