CN114350314A - 一种废糖蜜基高性能环保胶黏剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废糖蜜基高性能环保胶黏剂及其制备方法，按重量份计，由以下原料制成：废糖蜜150份，马来酸酐改性聚乙烯30‑40份，二氧化硅纳米粉末20‑40份，聚磷酸铵10‑20份，KH560硅烷偶联剂2‑4份，六偏磷酸钠2‑4份，草酸0.5‑0.8份，蒸馏水5‑15份；所述胶合板用环保胶黏剂的固含量为86.3~87.5%，粘度范围为880‑1420mPa·s。本发明提供的黏剂具有良好的耐候性、胶合强度以及适中的粘度，改善了传统胶合板用天然胶黏剂因粘度过大无法提高固含量的缺陷，提高热固化速率与胶合强度。
Description
技术领域
本发明属于胶黏剂制备技术领域，具体涉及一种废糖蜜基高性能环保胶黏剂及其制备方法和应用。
背景技术
木材工业的生产用胶主要为脲醛胶黏剂。脲醛胶黏剂是尿素与甲醛在酸性或碱性催化剂作用下，缩聚成初期脲醛树脂，然后再在固化剂或助剂作用下，形成不熔、不溶的脲醛胶粘剂。脲醛胶黏剂因其具有价格低、原料易得、胶合强度高、制造简单、使用方便等优点，在木材加工生产用胶黏剂中占有较大比例，已成为我国木材生产的主要胶种，其中，脲醛胶黏剂占木材工业中人造板用胶量90％以上。但是，脲醛胶黏剂是以甲醛为主要原料制备而成的，这就使其自身及其制品中会有甲醛释放出来，如果甲醛释放量超过标准规定，会对人体健康造成损害，所以组织力量研究开发与国际市场接轨的低毒性的木材用胶黏剂具有重要意义。虽然，有不少的研究人员在想法设法减少酚醛树脂中的游离甲醛含量，如优化合成工艺；改变反应物配比，增加酚的含量；加入甲醛扑捉剂等，这些方法对降低游离甲醛含量，是有一定作用，但并不能从根本上消除甲醛的影响，只有不用甲醛，才是唯一彻底消除甲醛影响的方法。
传统的胶合板用天然胶黏剂多采用大豆分离蛋白改性或淀粉改性，该胶黏剂导热性能差、粘度大且工艺性能差，涂胶后要立即进行热压，使用不方便，因此开发高性能环保胶黏剂具有重要的现实意义。
因此，为了解决上述技术问题，本发明提出了一种采用废糖蜜为主原料的胶黏剂以及该胶黏剂的制备方法和在制备胶合板上的应用。
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性能环保胶黏剂及其制备方法，该胶黏剂具有良好的耐候性、胶合强度以及适中的粘度，改善了传统胶合板用天然胶黏剂因粘度过大无法提高固含量的缺陷，提高热固化速率与胶合强度。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种废糖蜜基高性能环保胶黏剂，按重量份计，由以下原料制成：
优选的，一种废糖蜜基高性能环保胶黏剂，按重量份计，由以下原料制成：
优选的，一种废糖蜜基高性能环保胶黏剂，按重量份计，由以下原料制成：
优选的，所述废糖蜜的固含量为85％；所述胶合板用环保胶黏剂的固含量86.3-87.5％，粘度范围为880-1420mPa·s。
本发明还保护一种上述废糖蜜基高性能环保胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将废糖蜜、草酸和蒸馏水混合，在25-90℃下低速搅拌反应0.5-2h，反应完成后得到混合溶液A；
(2)将聚磷酸铵步骤(1)所得混合溶液A中，在25-100℃下低速搅拌反应0.5-3h，反应完成后得到混合溶液B；
(3)将马来酸酐改性聚乙烯步骤(2)所得混合溶液B中，在25-90℃下搅拌反应0.5-1h，反应完成后得到混合溶液C；
(4)将二氧化硅纳米粉末步骤(3)所得混合溶液C中，在20-30℃下低速搅拌10-30min，反应完成后得到混合溶液D；
(5)将KH560硅烷偶联剂步骤(4)所得混合溶液D中，在20-30℃下低速搅拌10min至均匀，反应完成后得到混合溶液E；
(6)将六偏磷酸钠步骤(5)所得混合溶液E中，在20-30℃下高速搅拌20-30min，反应完成后即得所述废糖蜜基高性能环保胶黏剂。
优选的，所述低速搅拌为180-220r/min，所述高速搅拌为380-420r/min。
优选的，所述步骤(3)中的搅拌速度为180-420r/min。
本发明还保护一种上述废糖蜜基高性能环保胶黏剂在制备胶合板上的应用。
优选的，在制备胶合板的应用上，包括以下步骤：将胶合板用环保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，双面施胶量为140-220g/m2，热压温度为130-190℃，压力为1-1.5MPa，热压时间为3-9min。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明提供的无醛高性能高导热胶黏剂，利用聚磷酸铵在酸性条件下对糖蜜水解与焦糖化反应的催化作用，废糖蜜水解产物发生化学结构重排，再以KH560作为偶联剂，有效促进高分子聚合物的生成，形成低分子量预聚物；
(2)本发明提供的无醛高性能高导热胶黏剂，通过二氧化硅纳米粉末的添加可改善废糖蜜基胶黏剂的耐水性差、耐候性差、胶合强度低等问题，使胶黏剂与胶合板结合强度大幅提高；
(3)本发明提供的无醛高性能高导热胶黏剂，在固化过程中利用美拉德反应产生化学交联反应，胶黏剂的粘度适中，固含量可达86.3～87.5％，且粘度范围为粘度范围为880～1420mPa·s，改善了传统胶合板用天然胶黏剂因粘度过大无法提高固含量的缺陷，提高热固化速率与胶合强度。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种废糖蜜基高性能环保胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将150份废糖蜜、1份草酸和40份蒸馏水混合，在25℃下以180r/min的速度低速搅拌反应0.5h，反应完成后得到混合溶液A；
(2)将15份聚磷酸铵步骤(1)所得混合溶液A中，在25℃下以180r/min的速度低速搅拌反应0.5h，反应完成后得到混合溶液B；
(3)将35份马来酸酐改性聚乙烯步骤(2)所得混合溶液B中，在25℃下以200r/min的速度搅拌反应0.5h，反应完成后得到混合溶液C；
(4)将30份二氧化硅纳米粉末步骤(3)所得混合溶液C中，在25℃下以200r/min的速度低速搅拌10min，反应完成后得到混合溶液D；
(5)将2份KH560硅烷偶联剂步骤(4)所得混合溶液D中，在30℃下以200r/min的速度低速搅拌10min至均匀，反应完成后得到混合溶液E；
(6)将1份六偏磷酸钠步骤(5)所得混合溶液E中，在30℃下以400r/min的速度高速搅拌20min，反应完成后即得所述废糖蜜基高性能环保胶黏剂。
实施例2
一种废糖蜜基高性能环保胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将150份废糖蜜、0.5份草酸和35份蒸馏水混合，在30℃下以180r/min的速度低速搅拌反应20min，反应完成后得到混合溶液A；
(2)将20份聚磷酸铵步骤(1)所得混合溶液A中，在30℃下以180r/min的速度低速搅拌反应10min，反应完成后得到混合溶液B；
(3)将30份马来酸酐改性聚乙烯步骤(2)所得混合溶液B中，在30℃下以200r/min的速度搅拌反应1h，反应完成后得到混合溶液C；
(4)将20份二氧化硅纳米粉末步骤(3)所得混合溶液C中，在30℃下以200r/min的速度低速搅拌30min，反应完成后得到混合溶液D；
(5)将1份KH560硅烷偶联剂步骤(4)所得混合溶液D中，在30℃下以200r/min的速度低速搅拌10min至均匀，反应完成后得到混合溶液E；
(6)将2份六偏磷酸钠步骤(5)所得混合溶液E中，在30℃下以400r/min的速度高速搅拌20min，反应完成后即得所述废糖蜜基高性能环保胶黏剂。
实施例3
一种废糖蜜基高性能环保胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将150份废糖蜜、0.5份草酸和35份蒸馏水混合，在80℃下以180r/min的速度低速搅拌反应2h，反应完成后得到混合溶液A；
(2)将10份聚磷酸铵加入步骤(1)所得混合溶液A中，在90℃下以220r/min的速度低速搅拌反应3h，反应完成后得到混合溶液B；
(3)将30份马来酸酐改性聚乙烯加入到步骤(2)所得混合溶液B中，在80℃下以380r/min的速度搅拌反应1h，反应完成后得到混合溶液C；
(4)待步骤(3)所得混合溶液C的温度降至20℃后，加入20份二氧化硅纳米粉末，以220r/min的速度低速搅拌30min，反应完成后得到混合溶液D；
(5)将1份KH560硅烷偶联剂加入到步骤(4)所得混合溶液D中，在20℃下以180r/min的速度低速搅拌10min至均匀，反应完成后得到混合溶液E；
(6)将1份六偏磷酸钠加入到步骤(5)所得混合溶液E中，在20℃下以400r/min的速度高速搅拌20min，反应完成后即得所述废糖蜜基高性能环保胶黏剂。
实施例4
一种废糖蜜基高性能环保胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将150份废糖蜜、1份草酸和45份蒸馏水混合，在90℃下以220r/min的速度低速搅拌反应1h，反应完成后得到混合溶液A；
(2)将20份聚磷酸铵加入步骤(1)所得混合溶液A中，在100℃下以220r/min的速度低速搅拌反应1h，反应完成后得到混合溶液B；
(3)将40份马来酸酐改性聚乙烯加入到步骤(2)所得混合溶液B中，在90℃下以380r/min的速度搅拌反应0.5h，反应完成后得到混合溶液C；
(4)待步骤(3)所得混合溶液C的温度降至30℃后，加入40份二氧化硅纳米粉末，以220r/min的速度低速搅拌30min，反应完成后得到混合溶液D；
(5)将2份KH560硅烷偶联剂加入到步骤(4)所得混合溶液D中，在30℃下以220r/min的速度低速搅拌10min至均匀，反应完成后得到混合溶液E；
(6)将2份六偏磷酸钠加入到步骤(5)所得混合溶液E中，在30℃下以220r/min的速度高速搅拌20min，反应完成后即得所述废糖蜜基高性能环保胶黏剂。
对比例1
一种废糖蜜基高性能环保胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将150份果糖和40份蒸馏水混合，在室温下以180r/min的速度低速搅拌反应20min，反应完成后得到混合溶液A；
(2)将35份马来酸酐改性聚乙烯步骤(1)所得混合溶液A中，在室温下以200r/min的速度低速搅拌反应0.5h，反应完成后得到混合溶液B；
(3)将30份二氧化硅纳米粉末步骤(2)所得混合溶液B中，在室温下以200r/min的速度低速搅拌10min，反应完成后得到混合溶液D；
(4)将2份KH560硅烷偶联剂步骤(3)所得混合溶液C中，在室温下以200r/min的速度低速搅拌10min至均匀，反应完成后即得高性能环保胶黏剂。
对比例2
一种废糖蜜基高性能环保胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将150份废糖蜜、1份草酸和40份蒸馏水混合，在室温下以180r/min的速度低速搅拌反应20min，反应完成后得到混合溶液A；
(2)将15份聚磷酸铵步骤(1)所得混合溶液A中，在室温下以180r/min的速度低速搅拌反应10min，反应完成后得到混合溶液B；
(3)将35份马来酸酐改性聚乙烯步骤(2)所得混合溶液B中，在室温下以200r/min的速度低速搅拌反应0.5h，反应完成后得到混合溶液C；
(4)将1份六偏磷酸钠步骤(3)所得混合溶液C中，在室温下以400r/min的速度高速搅拌20min，反应完成后即得废糖蜜基高性能环保胶黏剂。
将实施例1-4和对比例1-2所制备得到的废糖蜜基高性能环保胶黏剂用于制备胶合板，进行性能测试，胶合板的制备：
按照GB/T9846.7-2015标准热压制备桉木胶合板，压板工艺参数为：试件尺寸300mm×300mm×9mm，采用手工改涂刷方式将上述制备的实施例1-4与对比例1-2胶黏剂分别均匀涂布于桉木单板，基于垂直纹理方式组坯3层胶合板，热压成型，双面施胶量为180g/m2,热压温度为170℃，压力为1.3MPa，热压时间为7分钟。
性能测试与表征
采用本发明合成胶黏剂制备的桉木胶合板木破率依据《LY T 2720-2016胶合面木破率的测定方法》进行测试，剪切强度依据《GB/T 17657-2013人造板及饰面人造板理化性能试验方法》进行测试。产品胶合强度满足国家Ⅱ类胶合板的相关标准，粘度的测试方法为在25℃时使用旋转粘度计进行测试。测试结果如表1：
表1实施例与对比例制备的桉木胶合板性能测试结果
| 干剪切强度MPa | 干木破率％ | 湿剪切强度MPa | 湿木破率％ | |
| 实施例1 | 1.67 | 100 | 1.38 | 79 |
| 实施例2 | 1.62 | 100 | 1.29 | 75 |
| 实施例3 | 1.54 | 100 | 1.35 | 76 |
| 实施例4 | 1.64 | 100 | 1.33 | 71 |
| 对比例1 | 1.06 | 56 | 0.87 | 36 |
| 对比例2 | 1.19 | 62 | 0.95 | 40 |
从上表测试结果可以看出，本发明提供的废糖蜜基高性能环保胶黏剂用于胶合板上，得到的胶合板剪切强度和破木率均有明显改善，胶黏剂的粘度适中，胶合板用环保胶黏剂的固含量86.3-87.5％，粘度范围为880-1420mPa·s，改善了传统胶合板用天然胶黏剂因粘度过大无法提高固含量的缺陷，提高热固化速率与胶合强度。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种废糖蜜基高性能环保胶黏剂，其特征在于，按重量份计，由以下原料制成：
2.根据权利要求1所述的一种废糖蜜基高性能环保胶黏剂，其特征在于，按重量份计，由以下原料制成：
3.根据权利要求2所述的一种废糖蜜基高性能环保胶黏剂，其特征在于，按重量份计，由以下原料制成：
4.根据权利要求1所述的一种废糖蜜基高性能环保胶黏剂，其特征在于，所述胶合板用环保胶黏剂的固含量86.3-87.5％，粘度范围为880-1420mPa·s。
5.一种权利要求1-4任一项所述废糖蜜基高性能环保胶黏剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将废糖蜜、草酸和蒸馏水混合，在25-90℃下低速搅拌反应0.5-2h，反应完成后得到混合溶液A；
(2)将聚磷酸铵步骤(1)所得混合溶液A中，在25-100℃下低速搅拌反应0.5-3h，反应完成后得到混合溶液B；
(3)将马来酸酐改性聚乙烯步骤(2)所得混合溶液B中，在25-90℃下搅拌反应0.5-1h，反应完成后得到混合溶液C；
(4)将二氧化硅纳米粉末步骤(3)所得混合溶液C中，在20-30℃下低速搅拌10-30min，反应完成后得到混合溶液D；
(5)将KH560硅烷偶联剂步骤(4)所得混合溶液D中，在20-30℃下低速搅拌10min至均匀，反应完成后得到混合溶液E；
(6)将六偏磷酸钠步骤(5)所得混合溶液E中，在20-30℃下高速搅拌20-30min，反应完成后即得所述废糖蜜基高性能环保胶黏剂。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述低速搅拌为180-220r/min，所述高速搅拌为380-420r/min。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的搅拌速度为180-420r/min。
8.一种权利要求1-4任一项所述废糖蜜基高性能环保胶黏剂在制备胶合板上的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：将胶合板用环保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，双面施胶量为140-220g/m2，热压温度为130-190℃，压力为1-1.5MPa，热压时间为3-9min。
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