CN114133913B - 一种废糖蜜基高强度环保无醛胶黏剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种废糖蜜基高强度环保无醛胶黏剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种废糖蜜基高强度环保无醛胶黏剂及其制备方法和应用，由如下组分的原料所组成：废糖蜜80‑100份、小麦面筋蛋白40‑60份、碳纳米管4‑5份、石墨烯纤维10‑15份、二氧化硅微球5‑10份、KH560硅烷偶联剂5‑10份、亚硫酸钠3‑4份、聚丙烯酰胺2‑3份、磷酸0.05‑2份、水40‑50份，本发明中所使用的废糖蜜在磷酸的催化作用下发生水解，水解产物在KH560硅烷偶联剂的作用下，与小麦面筋蛋白发生反应，生成高分子聚合物，使交联结构更加致密、稳定，固化后所形成的胶黏剂具有良好的胶合强度和热稳定性，并且在胶黏剂中加入碳纳米管和石墨烯纤维，改善了传统胶黏剂热导率差的缺陷，提高了热固化速率，并进一步提高了胶合强度。

Description

一种废糖蜜基高强度环保无醛胶黏剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及胶黏剂技术领域，具体涉及一种废糖蜜基高强度环保无醛胶黏剂及其制备方法和应用。
背景技术
胶合板是人造板中的一个重要板种，由于胶合板有变形小、幅面大、施工不便、不易翘曲、横纹抗拉强度大等特点，在家具、车厢、造船、军工、包装及其他工业部门获得广泛应用，胶合板是木材单板通过胶黏剂粘结在一起，然后经过冷压成型制成，可见，胶黏剂性能对胶合板的粘结强度、使用寿命、耐热性具有极大的影响，而现有的胶合板用胶黏剂对木材单板的粘结强度一般，耐热性能较差，极大的降低了胶合板的使用寿命。
同时，健康环保问题一直以来都备受消费者关注，“甲醛超标”也长期处于家居家装投诉领域的风口浪尖，因此，开发一种由可再生材料组成的环保木材胶黏剂已成为木材科学的一个关键课题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种废糖蜜基高强度环保无醛胶黏剂及其制备方法和应用，解决传统的胶黏剂导热系数低以及胶合强度差的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种废糖蜜基高强度环保无醛胶黏剂，以重量份计，由如下组分的原料所组成：废糖蜜80-100份、小麦面筋蛋白40-60份、碳纳米管4-5份、石墨烯纤维10-15份、二氧化硅微球5-10份、KH560硅烷偶联剂5-10份、亚硫酸钠3-4份、聚丙烯酰胺2-3份、磷酸0.05-2份、水40-50份。
优选的，胶黏剂的导热系数为2.6-2.9W/(m·K)。
优选的，胶黏剂的粘度为445-736mPa·s。
本发明提供上述废糖蜜基高强度环保无醛胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将废糖蜜、磷酸和水混合均匀，在70-80℃下低速搅拌反应1-1.5h；
(2)将小麦面筋蛋白、碳纳米管和石墨烯纤维加入到步骤(1)的反应体系中，在60-80℃下低速搅拌反应1-2h；
(3)将二氧化硅微球、KH560硅烷偶联剂加入到步骤(2)的反应体系中，在30-40℃下低速搅拌反应1-1.5h；
(4)将亚硫酸钠加入到步骤(3)的反应体系中，在80-90℃下高速搅拌反应0.5-1h；
(5)待步骤(4)的反应体系温度降至室温后，向其中加入聚丙烯酰胺，低速搅拌0.5-1h，即得到胶黏剂。
优选的，低速搅拌转速为140-180r/min，高速搅拌转速为380-400r/min。
本发明提供上述废糖蜜基高强度环保无醛胶黏剂在制备胶合板中的应用。
优选的，包括如下步骤：将胶黏剂涂刷在单板上，基于垂直纹理方式组坯3层胶合板，热压成型，即得到胶合板。
优选的，胶黏剂的用量为180-220g/m2。
优选的，热压温度为130-170℃，压力为1-1.5MPa，热压时间为4-5min。
本发明还提供一种胶合板，采用上述废糖蜜基高强度环保无醛胶黏剂与单板热压而成。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明中所使用的废糖蜜在磷酸的催化作用下发生水解，水解产物在KH560硅烷偶联剂的作用下，与小麦面筋蛋白发生反应，生成高分子聚合物，使交联结构更加致密、稳定，固化后所形成的胶黏剂具有良好的胶合强度和热稳定性。
(2)本发明在胶黏剂中加入碳纳米管和石墨烯纤维，改善了传统胶黏剂热导率差的缺陷，提高了热固化速率，并进一步提高了胶合强度。
(3)本发明利用废糖蜜为主要原料，制备过程中无甲醛添加，并且分解过程中无甲醛释放，能达到绿色环保的要求。
具体实施方式
以下通过具体较佳实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不仅限于以下的实施例。
需要说明的是，无特殊说明外，本发明中涉及到的化学试剂均通过商业渠道购买。
实施例1
一种废糖蜜基高强度环保无醛胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：
将100g废糖蜜、0.5g磷酸和40g水混合均匀，在70℃、160r/min转速下搅拌反应1h，然后向其中加入40g小麦面筋蛋白、4g碳纳米管和10g石墨烯纤维，在60℃、160r/min转速下搅拌反应1h，接着向其中加入5g二氧化硅微球和6gKH560硅烷偶联剂，在30℃、160r/min转速下搅拌反应1h，再向其中加入3g亚硫酸钠，在80℃、400r/min转速下搅拌反应1h，然后冷却至室温，向其中加入2g聚丙烯酰胺，在160r/min转速下搅拌1h，即得到胶黏剂。
实施例2
一种废糖蜜基高强度环保无醛胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：
将80g废糖蜜、1g磷酸和45g水混合均匀，在70℃、160r/min转速下搅拌反应1h，然后向其中加入50g小麦面筋蛋白、4g碳纳米管和10g石墨烯纤维，在60℃、160r/min转速下搅拌反应1h，接着向其中加入8g二氧化硅微球和8gKH560硅烷偶联剂，在30℃、160r/min转速下搅拌反应1h，再向其中加入4g亚硫酸钠，在80℃、400r/min转速下搅拌反应1h，然后冷却至室温，向其中加入3g聚丙烯酰胺，在160r/min转速下搅拌1h，即得到胶黏剂。
实施例3
一种废糖蜜基高强度环保无醛胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：
将100g废糖蜜、2g磷酸和50g水混合均匀，在70℃、160r/min转速下搅拌反应1h，然后向其中加入60g小麦面筋蛋白、5g碳纳米管和12g石墨烯纤维，在60℃、160r/min转速下搅拌反应1h，接着向其中加入5g二氧化硅微球和8gKH560硅烷偶联剂，在30℃、160r/min转速下搅拌反应1h，再向其中加入4g亚硫酸钠，在80℃、400r/min转速下搅拌反应1h，然后冷却至室温，向其中加入2g聚丙烯酰胺，在160r/min转速下搅拌1h，即得到胶黏剂。
对比例1
一种废糖蜜基高强度环保无醛胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：
将80g废糖蜜、1g磷酸和45g水混合均匀，在70℃、160r/min转速下搅拌反应1h，然后向其中加入4g碳纳米管和10g石墨烯纤维，在60℃、160r/min转速下搅拌反应1h，接着向其中加入8g二氧化硅微球和8gKH560硅烷偶联剂，在30℃、160r/min转速下搅拌反应1h，再向其中加入4g亚硫酸钠，在80℃、400r/min转速下搅拌反应1h，然后冷却至室温，向其中加入3g聚丙烯酰胺，在160r/min转速下搅拌1h，即得到胶黏剂。
对比例2
一种废糖蜜基高强度环保无醛胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：
将80g废糖蜜、1g磷酸和45g水混合均匀，在70℃、160r/min转速下搅拌反应1h，然后向其中加入50g小麦面筋蛋白，在60℃、160r/min转速下搅拌反应1h，接着向其中加入8g二氧化硅微球和8gKH560硅烷偶联剂，在30℃、160r/min转速下搅拌反应1h，再向其中加入4g亚硫酸钠，在80℃、400r/min转速下搅拌反应1h，然后冷却至室温，向其中加入3g聚丙烯酰胺，在160r/min转速下搅拌1h，即得到胶黏剂。
将实施例1-3和对比例1-2所制备的胶黏剂进行导热系数和粘度的测试，测试结果如下表所示：
Figure BDA0003431846350000051
按照GB/T 9846.7-2004标准热压制备胶合板，压板工艺参数为：试件尺寸300mm×300mm×9mm，采用手工涂刷方式将实施例1-3与对比例1-2所制备的胶黏剂均匀涂布于杨木单板，基于垂直纹理方式组坯3层胶合板，胶黏剂的用量为200g/m2，热压温度为145℃，压力为1.5MPa，热压时间为4min，即得到胶合板。
胶合板胶合强度依据GB/T 17657-2013中4.17所规定的Ⅱ类胶合板胶合强度测试方法进行测试，甲醛释放量依据GB18580-2017标准进行测试，测试结果如下表所示：
胶合强度(MPa) 甲醛释放量(mg/m<sup>3</sup>)
实施例1 1.16 0.006
实施例2 1.25 0.004
实施例3 1.19 0.005
对比例1 0.74 0.005
对比例2 0.95 0.006
Ⅱ类胶合板标准值 ≥0.70 ≤0.124
最后需要说明的是：以上实施例不以任何形式限制本发明。对本领域技术人员来说，在本发明基础上，可以对其作一些修改和改进。因此，凡在不偏离本发明精神的基础上所做的任何修改或改进，均属于本发明要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种废糖蜜基高强度环保无醛胶黏剂，其特征在于，以重量份计，由如下组分的原料所组成：废糖蜜80-100份、小麦面筋蛋白40-60份、碳纳米管4-5份、石墨烯纤维10-15份、二氧化硅微球5-10份、KH560硅烷偶联剂5-10份、亚硫酸钠3-4份、聚丙烯酰胺2-3份、磷酸0.05-2份、水40-50份。
2.根据权利要求1所述的废糖蜜基高强度环保无醛胶黏剂，其特征在于，胶黏剂的导热系数为2.6-2.9W/(m·K)。
3.根据权利要求1所述的废糖蜜基高强度环保无醛胶黏剂，其特征在于，胶黏剂的粘度为445-736mPa·s。
4.如权利要求1-3任一项所述的废糖蜜基高强度环保无醛胶黏剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将废糖蜜、磷酸和水混合均匀，在70-80℃下低速搅拌反应1-1.5h；
(2)将小麦面筋蛋白、碳纳米管和石墨烯纤维加入到步骤(1)的反应体系中，在60-80℃下低速搅拌反应1-2h；
(3)将二氧化硅微球、KH560硅烷偶联剂加入到步骤(2)的反应体系中，在30-40℃下低速搅拌反应1-1.5h；
(4)将亚硫酸钠加入到步骤(3)的反应体系中，在80-90℃下高速搅拌反应0.5-1h；
(5)待步骤(4)的反应体系温度降至室温后，向其中加入聚丙烯酰胺，低速搅拌0.5-1h，即得到胶黏剂。
5.根据权利要求4所述的废糖蜜基高强度环保无醛胶黏剂的制备方法，其特征在于，低速搅拌转速为140-180r/min，高速搅拌转速为380-400r/min。
6.如权利要求1-3任一项所述的废糖蜜基高强度环保无醛胶黏剂在制备胶合板中的应用。
7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，包括如下步骤：将胶黏剂涂刷在单板上，基于垂直纹理方式组坯3层胶合板，热压成型，即得到胶合板。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，胶黏剂的用量为180-220g/m2。
9.如权利要求7所述的应用，其特征在于，热压温度为130-170℃，压力为1-1.5MPa，热压时间为4-5min。
10.一种胶合板，采用权利要求1-3任一项所述的废糖蜜基高强度环保无醛胶黏剂与单板热压而成。
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