CN109181585B - 一种木质素基无醛胶黏剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于一种木质素基无醛胶黏剂及其制备方法，该制备方法包括：聚乙烯醇氧化以及木质素基无醛胶黏剂制备。本发明选用聚乙烯醇与木质素为原料，以戊二醛为交联剂，发明了一种木质素基无醛胶黏剂的制备方法。本发明的木质素基无醛胶黏剂不以甲醛为原料合成，极大的降低了利用本发明胶黏剂压制的人造板的甲醛释放量，对环境及人类健康有益。本发明的木质素基无醛胶黏剂以戊二醛为交联剂，可以使聚乙烯醇与木质素形成紧密地交联结构，增强了利用本发明胶黏剂压制的人造板的胶合强度。本发明的制备方法简单易操作，可以提升工厂胶黏剂生产的效率，降低生产成本。

Description

一种木质素基无醛胶黏剂及其制备方法
技术领域
本发明属于胶黏剂领域，具体涉及一种木质素基无醛胶黏剂及其制备方法。
背景技术
时代不断向前发展，作为现阶段重要的工业原料来源，石油煤炭等正在呈现锐减的趋势，这给未来的工业生产带来了严峻的挑战。然而，人们对于绿色的要求却不会随之减少。随着经济的快速发展，木制家具地板等产品走进千家万户，这就对木制材料的环保性能提出了更高的要求，而木材胶黏剂就是其中最重要的条件。聚乙烯醇是一种无毒、且价格低廉的绿色产品，是一种生物可降解的环保材料。聚乙烯醇可以通过非石油路线大规模生产，因此价格低廉。由于其在粘结方面性能优异，故可以采用聚乙烯醇作为基体制备胶黏剂。
木质素是广泛存在于木质材料中的一种高分子聚合物，在植物中含量较大，而且每年都会再生。由木质素转化为新材料和高值化化工新原料已经成为一种新的发展趋势，其转化技术以及高效利用也已成为目前的热点。木质素有复杂的结构以及酚羟基的存在，因此可以用做胶黏剂制备以及改性的重要材料。不仅降低了胶黏剂的成本，也可以使人造板行业实现绿色可持续发展。
木质素作为添加剂对聚乙烯醇进行改性需要交联剂的存在，常用的交联剂有异氰酸酯、硼砂、邻苯二甲酸二丁酯、甲醛等，然而这些交联剂都有其相对不足的地方：异氰酸酯粘度太高，容易与水中的羟基发生反应；硼砂耐高温性能较差；邻苯二甲酸二丁酯具有较强的挥发性；甲醛对环境以及人体都不够友好。因此，选择一种绿色环保的交联剂对于胶黏剂的制备尤为重要。戊二醛作为一种绿色的交联剂，其交联性能优越、价格低廉，广泛地被运用于各种交联反应。其主要基团醛基可以跟羟基发生缩合反应，形成醚键，进而形成交错的网络结构，提高胶黏剂的粘结性能。
发明内容
本发明以聚乙烯醇为原料，添加木质素，通过交联聚合反应制备一种绿色环保且性能优良的木质素基无醛胶黏剂。可作为木材胶黏剂用于人造板的制备。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：
依据本发明提出的一种木质素基无醛胶黏剂及其制备方法，包括以下步骤：
聚乙烯醇氧化：将聚乙烯醇在搅拌状态下分散于室温的水中。升温至第一溶解温度，保持搅拌状态，直至聚乙烯醇完全溶解。将温度降至第一氧化温度，加入氧化剂，进行第一反应，得到氧化聚乙烯醇，备用；
木质素基无醛胶黏剂制备：将木质素在搅拌状态下溶于碱液中。将溶解好的木质素加入到氧化聚乙烯醇溶液中，加入交联剂，进行第二反应，反应完毕后冷却至室温，得到木质素基无醛胶黏剂。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现：
优选的，前述的制备方法，其中所述聚乙烯醇与水的质量比为1-3:10，所述氧化剂与聚乙烯醇的质量比为0.3-4.7:100，所述木质素与碱液的质量比为1-5:8，所述聚乙烯醇与木质素的质量比为1-7:1，所述交联剂与木质素的质量比为1-13:100。
优选的，前述的制备方法，其中所述第一反应的反应条件为：温度30-100℃，时间40-80min；所述第二反应的反应条件为：温度30-100℃，时间40-80min；所述第一溶解温度为90-100℃；所述第一氧化温度为30-100℃。
优选的，前述的制备方法，其中所述的氧化剂为过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵中的至少一种。
优选的，前述的制备方法，其中所述的碱液为质量分数5-7％的氢氧化钠溶液。
优选的，前述的制备方法，其中所述的交联剂为戊二醛。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。
依据本发明提出的一种木质素基无醛胶黏剂及其制备方法，所述的木质素基无醛胶黏剂通过上述任一项所述的方法制备得到。
借由上述技术方案，本发明的木质素基无醛胶黏剂至少具有下列优点：
(1)本发明的木质素基无醛胶黏剂以聚乙烯醇为原料，可以有非石油路线大规模生产，成本低廉。且不添加甲醛，对人体健康有益，绿色环保。
(2)本发明的木质素基无醛胶黏剂添加了部分木质素，木质素来源于自然资源，产量丰富，价格低廉。作为添加剂，可以与聚乙烯醇反应生成丰富的交联结构，同时降低胶黏剂的固化温度。此外，木质素的添加可以降低胶黏剂成本，提高用其制备的人造板的胶合强度。
(3)本发明的木质素基无醛胶黏剂以戊二醛作为交联剂，其交联性能优越、价格低廉，绿色环保。主要基团醛基可以跟羟基发生缩合反应，形成醚键，进而形成交错的网络结构，提高胶黏剂的粘结性能。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种木质素基无醛胶黏剂及其制备方法其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
本发明实施例提出了一种木质素基无醛胶黏剂及其制备方法。
该制备方法包括以下步骤：
聚乙烯醇氧化：将聚乙烯醇在搅拌状态下分散于室温的水中，聚乙烯醇与水的质量比为1-3:10。升温至90-100℃溶解，保持搅拌状态，直至聚乙烯醇完全溶解。将温度降至30-100℃，加入氧化剂，氧化40-80min，得到氧化聚乙烯醇，备用；
木质素基无醛胶黏剂制备：将木质素在搅拌状态下溶于质量分数5-7％的氢氧化钠溶液中，木质素与氢氧化钠溶液的质量比为1-5:8。将溶解好的木质素加入到氧化聚乙烯醇溶液中，加入交联剂，在30-100℃下反应40-80min，反应完毕后冷却至室温，得到木质素基无醛胶黏剂。
本实施例中，氧化剂包括但不限于：过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵中的至少一种。
本实施例中，交联剂包括但不限于：戊二醛。
本发明制备的胶黏剂在常温下为液体，使用时，将胶黏剂直接喷涂到待用板材上，进行热压即可。
可选的，单板上胶量为220-280g/m2，热压温度为135℃，热压压力为1MPa，热压时间为15min。
下面以具体的实施例对本发明做进一步说明，但不作为本发明的限定。
实施例1
(1)将25g聚乙烯醇在搅拌状态下分散于100ml室温的水中。分散均匀后，升温至90℃溶解，保持搅拌状态，直至聚乙烯醇完全溶解。将温度降至50℃，加入聚乙烯醇质量分数2.5％的氧化剂过硫酸钾，氧化60min，得到氧化聚乙烯醇，备用；
(2)将13g木质素在搅拌状态下溶于30ml质量分数6％的氢氧化钠溶液中。将溶解好的木质素加入到氧化聚乙烯醇溶液中，加入木质素质量分数5％的交联剂戊二醛，在70℃下反应60min，反应完毕后冷却至室温，得到木质素基无醛胶黏剂。
利用本实施例制备的胶黏剂压制杨木三层胶合板，并测试其胶合强度，结果列于表1。
实施例2
(1)将20g聚乙烯醇在搅拌状态下分散于100ml室温的水中。分散均匀后，升温至90℃溶解，保持搅拌状态，直至聚乙烯醇完全溶解。将温度降至60℃，加入聚乙烯醇质量分数2％的氧化剂过硫酸钾，氧化70min，得到氧化聚乙烯醇，备用；
(2)将5g木质素在搅拌状态下溶于30ml质量分数6％的氢氧化钠溶液中。将溶解好的木质素加入到氧化聚乙烯醇溶液中，加入木质素质量分数5％的交联剂戊二醛，在70℃下反应60min，反应完毕后冷却至室温，得到木质素基无醛胶黏剂。
利用本实施例制备的胶黏剂压制杨木三层胶合板，并测试其胶合强度，结果列于表1。
实施例3
(1)将20mg聚乙烯醇在搅拌状态下分散于100ml室温的水中。分散均匀后，升温至90℃溶解，保持搅拌状态，直至聚乙烯醇完全溶解。将温度降至60℃，加入聚乙烯醇质量分数2.5％的氧化剂过硫酸钾，氧化60min，得到氧化聚乙烯醇，备用；
(2)将4mg木质素在搅拌状态下溶于30ml质量分数6％的氢氧化钠溶液中。将溶解好的木质素加入到氧化聚乙烯醇溶液中，加入木质素质量分数5％的交联剂戊二醛，在60℃下反应50min，反应完毕后冷却至室温，得到木质素基无醛胶黏剂。
利用本实施例制备的胶黏剂压制杨木三层胶合板，并测试其胶合强度，结果列于表1。
实施例4
(1)将20mg聚乙烯醇在搅拌状态下分散于100ml室温的水中。分散均匀后，升温至95℃溶解，保持搅拌状态，直至聚乙烯醇完全溶解。将温度降至60℃，加入聚乙烯醇质量分数2.5％的氧化剂过硫酸钾，氧化60min，得到氧化聚乙烯醇，备用；
(2)将5mg木质素在搅拌状态下溶于30ml质量分数6.5％的氢氧化钠溶液中。将溶解好的木质素加入到氧化聚乙烯醇溶液中，加入木质素质量分数5％的交联剂戊二醛，在70℃下反应60min，反应完毕后冷却至室温，得到木质素基无醛胶黏剂。
利用本实施例制备的胶黏剂压制杨木三层胶合板，并测试其胶合强度，结果列于表1。
表1胶黏剂压制杨木三层胶合板的胶合强度
Figure BDA0001809882810000051
注：上述胶黏剂的检测：pH及固体含量均按照GB/T 14074-2006中的规定检测。
上述胶合板为杨木三层胶合板，单板上胶量为220-280g/m2，热压温度为135℃，热压压力为1MPa，热压时间为15min。
上述胶合板检测：压制的胶合板室温放置5-7天后检测。
案例中制备的胶黏剂的胶合强度按GB/T 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》进行测定。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种木质素基无醛胶黏剂 的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
聚乙烯醇氧化：将聚乙烯醇在搅拌状态下分散于室温的水中，升温至第一溶解温度，保持搅拌状态，直至聚乙烯醇完全溶解，将温度降至第一氧化温度，加入氧化剂，进行第一反应，得到氧化聚乙烯醇，备用；
木质素基无醛胶黏剂制备：将木质素在搅拌状态下溶于碱液中，将溶解好的木质素加入到氧化聚乙烯醇溶液中，加入交联剂，进行第二反应，反应完毕后冷却至室温，得到木质素基无醛胶黏剂；
所述聚乙烯醇与水的质量比为1-3:10；
所述氧化剂与聚乙烯醇的质量比为0.3-4.7:100；
所述木质素与碱液的质量比为1-5:8；
所述聚乙烯醇与木质素的质量比为1-7:1；
所述交联剂与木质素的质量比为1-13:100。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
所述第一反应的反应条件为：温度30-100℃，时间40-80min；
所述第二反应的反应条件为：温度30-100℃，时间40-80min；
所述第一溶解温度为90-100℃；
所述第一氧化温度为30-100℃。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
所述的氧化剂为过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
所述的碱液为质量分数5-7％的氢氧化钠溶液。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
所述的交联剂为戊二醛。
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