专利名称：一种高效环保粘胶剂的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种高效环保粘胶剂的制备方法，具体是以木质素为基质， 糠醇、2-甲基氮丙啶、硅烷等作为交联剂反应得到。
背景技术：
目前市售的胶粘剂仍以甲醛系胶粘剂、氯丁胶粘剂等为主，由于甲醛系胶粘剂所粘接的产品在生产和使用过程中会释放出游离甲醛，氯丁胶粘剂的溶剂毒性大，这都严重危害了人体健康，因此，在消费者环保意识日益增强的情况下，甲醛系和氯丁胶粘剂的使用越来越受到限制。尤其对于出口产品而言，采用传统有毒有害胶粘剂将无法进入海外市场。木质素作为一种可再生的生物质资源，产量仅次于纤维素，是自然界中第二大量的天然有机物。工业木质素是制浆造纸工业所产生废液的主要成分，全世界每年产量约为 5000万吨，其中只有不到10%得到有效利用，其他大部分都被排入江河或烧掉，污染环境， 浪费资源。将木质素等可再生资源用于工业生产制备胶粘剂，已越来越受到重视。应用木质素与胶粘剂的想法诞生于80年代末，相关研究的重点放在木质素的化学改性上，一些木质素胶粘剂特别是木质素-酚醛树脂胶粘剂的技术也趋于成熟，而由于能耗大和强酸的腐蚀性等原因，并没有进一步工业化，也能不环保。随着各国对环境保护的日益重视，近几年来，出现了木质素在环保胶粘剂中应用的报道。由于木质素的复杂性和低活性，以及人们对木质素缺乏深入的应用基础研究等原因，使木质素胶粘剂性能不稳定或价格偏高，而始终没有得到大规模的工业应用。木质素中以对苯羟基结构的木质素活性最高，并广泛存在于草本类木质素和针叶材木质素中。我国的造纸工业多以草浆为原料，草本类木质素的来源非常广泛，适合应用于胶粘剂。采用木质素通过化学反应制备胶粘剂需要以下几个步骤1、超滤分级工业木质素在应用于胶粘剂之前先进行超滤分级。通过超滤将工业木质素按照相对分子质量的大小进行分级，根据需要取出某一相对分子质量范围的级分进行利用。超滤可以提高木质素的均一性，为化学改性奠定基础。2、木质素改性木质素经化学改性后再应用于胶粘剂中，它是目前木质素粘胶剂最常用的方法。 木质素的化学改性主要是利用化学反应改变木质素的结构，提高其反应活性，从而提高木质素与其他树脂的交联程度。木质素应用于胶粘剂中常见的化学改性有羟甲基化、羟丙基化、酚化、脱甲基化、氧化、以及与不饱和醛反应等方法。3、交联反应改性后木质素须通过交联剂形成网状结构。其中木质素作为骨架，交联剂与之反应并与粘合物反应，从而将粘合物结合在一起。胶粘剂的强度、耐水性等性能取决于交联反应的原料与条件。工业木质素及其改性衍生物在木材胶粘剂应用方面具有很大的前景，但要使木质素胶粘剂得到大规模的工业化应用，必须重视及解决以下存在的问题。1、粗木质素的成分不稳定，杂质比较多，影响胶粘剂性能的稳定性所以要使木质素在胶粘剂工业中应用，必须先对粗木质素进行提纯，目前碱木质素通过几次酸析提纯后可以达到较高的纯度，而木质素磺酸盐的提纯方法需要进一步研究与探索。如可以用过滤的方法除去一些不溶的固形物，还可以通过超滤的方法除去一些无机盐组分，并根据相对分子质量大小进行分级，以满足对相对分子质量大小有不同要求的粘胶剂的需要。2、由于不同原料来源工业木质素的活性、相对分子质量及溶解性能等差异较大这一差异导致其改性工艺及方法也不一样，影响了在胶粘剂中的应用。所以需要进一步研究不同来源(包括树木、麦草、秸秆、甘蔗渣等)木质素的相对分子质量及主要活性基团等对胶粘剂性能的影响，加强木质素的应用基础研究。3、由于工业木质素活性低影响了胶粘剂胶粘强度的提高，同时往往会使胶粘剂的黏度升高，影响其使用性能。这两个问题都是由木质素聚合的刚性大分子的结构引起的。而酚化、氧化、脱甲基化等化学改性可使木质素大分子结构降解，相对分子质量降低的同时活性也增加。因此，木质素在胶粘剂中应用前景广阔，但是需要通过化学改性提高木质素的活性，并同时降低其相对分子质量。
发明内容
本发明公开了一种高效环保粘胶剂的制备方法。该方法通过以下方法实现
1、将质量分数40 %的木质素通入反应容器中。2、依次加入糠醇5%，2-甲基氮丙啶2%、硅烷3%作为交联剂。3、调节 pH 为 7. 7-8. 0，反应温度 55-60 "C。4、反应3-5小时后，加入2%的马来酸酐反应3小时。该方法无需投入更多的设备，仅仅是改变反应物的配方，可以大大缩短反应时间， 达到降低投入，加速循环的目的。此外，本发明创造性地将木质素及交联剂应用于胶粘剂的
生产中。下面结合实施例对本发明进行进一步说明实施例1本发明采用的胶粘剂配方的稳定性胶粘剂在长期受热过程中，结构发生变化，导致胶粘剂的力学性能和表面形貌也发生变化，称为热老化，是胶粘剂领域需要不断提升的性能之一。由图1可知，本发明的胶粘剂在空气环境中经过24h热老化后，其剥离强度明显提高。这是由于胶粘剂中仍存在着极少量的溶剂，在热老化环境中会再次挥发，由于热老化温度接近胶粘剂的软化点，故溶剂挥发时所产生的微孔被胶粘剂填补，从而增大了有效粘接面积，使胶粘剂的剥离强度得以提高。当热老化时间为72h时，胶粘剂中已无溶剂挥发，也未产生热分解现象，故剥离强度基本保持不变；当热老化时间超过260h时，胶粘剂在热作用下分子链段的热运动加剧，剥离强度逐渐呈下降态势。普通市售脲醛粘胶剂固化时间在48-7 之间，固化慢，当热老化时间超过180h时，由于长期处于热老化状态，胶粘剂逐渐发生氧化降解，剥离强度呈快速下降态势。因而本发明生产的粘胶剂热稳定性高于市售产品30%左右。
实施例2本发明采用的胶粘剂配方与脲醛胶粘剂的效果比较由图2可知，按照GB14074. 10-1997标准的方法测定剥离强度，普通脲醛胶粘剂、 氯丁胶粘剂在最初固化12h内，虽然溶剂大量挥发，但此时胶粘剂中溶剂含量仍过高，故剥离强度变化并不明显；当胶粘剂的固化时间为12 24h时，胶粘剂中溶剂含量相对较高、挥发速率较快，故剥离强度随固化时间的延长而显著增加；当胶粘剂固化时间超过120h时， 胶粘剂中的溶剂已基本挥发干净，此时体系中极少量的溶剂挥发已经不足以影响胶粘剂的粘接强度，故剥离强度基本不变。本发明的环保胶粘剂中木质素分子是以胶体形式存在，固体物质含量在55%左右，高于普通胶粘剂，因而溶剂物质挥发更快，剥离强度的升高在12 小时后更快，在75小时左右即达到饱和，相对于传统产品更加高效。
图1为本发明采用的胶粘剂配方的稳定性比较图。图2为本发明采用的胶粘剂配方与脲醛胶粘剂的效果比较图。
权利要求
1.一种环保胶粘剂的制备的方法，其特征在于将质量分数40 %的木质素通入反应容器中，依次加入糠醇5 %，2-甲基氮丙啶2 %、硅烷3%作为交联剂。
2.根据权利要求1所述的一种环保胶粘剂的制备的方法，其特征在于调节PH为 7. 7-8. 0，反应温度 55-60 0C ο
3.根据权利要求1所述的一种环保胶粘剂的制备的方法，其特征在于加入2%的马来酸酐。
全文摘要
本发明公开了一种高效环保粘胶剂的制备方法。该方法具体如下将质量分数40％的木质素通入反应容器中，依次加入糠醇5％，2-甲基氮丙啶2％、硅烷3％作为交联剂。调节pH为7.7-8.0，反应温度55-60℃。反应3-5小时后，加入2％的马来酸酐反应3小时，木质素的交联度达95％以上，形成的胶粘剂稳定性高、耐热、耐水性强。
文档编号C09J197/00GK102250579SQ20101017689
公开日2011年11月23日 申请日期2010年5月17日 优先权日2010年5月17日
发明者陈亮 申请人:上海戈林实业发展有限公司