本发明涉及胶黏剂技术领域，特别涉及一种木质素基无醛胶黏剂及其制备和使用方法。
背景技术：
通过界面的黏附和内聚等作用，能使两种或两种以上的制件或材料连接在一起的天然的或合成的、有机的或无机的一类物质，统称为胶黏剂。随着人造板工业的日益壮大，木材复合材料广泛应用于房屋建造及家居等领域。对于木材复合材料而言，胶黏剂的使用是必不可少的。
然而，在木材复合材料广泛应用于房屋建造和家居等与人类生活息息相关的大背景下，所用的胶黏剂仍以“三醛”胶为主，即脲醛树脂胶黏剂、酚醛树脂胶黏剂和三聚氰胺树脂胶黏剂。三醛胶所制备的产品会有持续的甲醛释放问题，而甲醛是潜在的致癌物，威胁着人类的健康。
木质素是一类来源广泛、价格低廉、对环境友好的天然高分子材料，具有无毒、无异味、无污染等优点；且是自然界中唯一的一类天然芳香族高分子物质。近年来，木质素被广泛用作三醛胶的填料，又或是代替部分苯酚生产酚醛胶黏剂，但这并未从根本上解决人类面临的日益严重的甲醛释放问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种木质素基无醛胶黏剂及其制备和使用方法，本发明制备木质素基无醛胶黏剂的过程中未引入任何含醛物质，得到的木质素基无醛胶黏剂能够彻底解决甲醛释放的问题。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种木质素基无醛胶黏剂，由包括木质素和/或其衍生物和催化剂的原料经活化后与富含蛋白质的物质进行反应得到；
所述催化剂为硼氢化钠、钯/炭催化剂和氧化铜/炭催化剂。
优选的，所述木质素和/或其衍生物为纤维素乙醇木质素、水解木质素、木质素磺酸盐、碱木质素和造纸黑液木质素中的一种或几种。
优选的，所述富含蛋白质的物质为大豆分离蛋白、大豆组织蛋白、大豆浓缩蛋白、豆粕粉和脱脂豆粉中的一种或几种。
本发明提供了一种上述木质素基无醛胶黏剂的制备方法，包含以下步骤：
1)将木质素和/或其衍生物、催化剂和水混合，得到还原体系；
2)调节所述还原体系的pH值至10～11，然后进行活化处理，得到的活化处理产物包括上层混合液和下层沉淀物；
3)将所述下层沉淀物与富含蛋白质的物质和水进行加热处理，得到木质素基无醛胶黏剂。
优选的，所述步骤1)中木质素和/或其衍生物、催化剂和水的质量比为100:(0.5～1.5):(400～600)。
优选的，所述活化处理的温度为65～75℃，所述活化处理的时间为1～2小时。
优选的，所述步骤3)中下层沉淀物与富含蛋白质的物质和水的质量比为100:(20～40):(150～400)。
优选的，所述加热处理的温度为35～45℃，所述加热处理的时间为0.5～1小时。
本发明还提供了一种上述木质素基无醛胶黏剂的使用方法，所述胶黏剂的涂胶量为360～600g/m2。
本发明提供了一种木质素基无醛胶黏剂的制备方法，1)将木质素和/或其衍生物、催化剂和水混合，得到还原体系；2)调节所述还原体系的pH值至10～11，然后进行活化处理，得到的活化处理产物包括上层混合液和下层沉淀物；3)将所述下层沉淀物与富含蛋白质的物质和水进行加热处理，得到木质素基无醛胶黏剂。本发明制备木质素基无醛胶黏剂的过程中未引入任何含醛物质，得到的木质素基无醛胶黏剂能够彻底解决甲醛释放的问题。此外，本发明提供的胶黏剂具有优异的干强度和湿强度，实施例的实验结果表明，本发明得到的胶黏剂的干强度最高可达3.081MPa，63℃水煮后湿强度最高可达0.899MPa，100℃水煮后湿强度最高可达1.028MPa。
具体实施方式
本发明提供了一种木质素基无醛胶黏剂的制备方法，包含以下步骤：
1)将木质素和/或其衍生物、催化剂和水混合，得到还原体系；
2)调节所述还原体系的pH值至10～11，然后进行活化处理，得到的活化处理产物包括上层混合液和下层沉淀物；
3)将所述下层沉淀物与富含蛋白质的物质和水进行加热处理，得到木质素基无醛胶黏剂。
本发明将木质素和/或其衍生物、催化剂和水混合，得到还原体系。本发明对所述混合得到还原体系的方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的物料的混合方式进行混合即可。在本发明中，所述混合优选在搅拌的条件下进行；所述搅拌的速率优选为270～300rpm，更优选为275～295rpm，最优选为280～290rpm。在本发明中，所述混合优选在加热条件下进行，所述加热的温度优选为30～40℃，更优选为32～38℃，最优选为34～36℃；所述加热的时间优选为6～9小时，具体的可以为6小时、7小时、8小时或9小时。
在本发明中，所述木质素和/或其衍生物优选为纤维素乙醇木质素、水解木质素、木质素磺酸盐、碱木质素和造纸黑液木质素中的一种或几种；当所述木质素和/或其衍生物具体为多种物质的混合物时，本发明对所述多种物质之间的质量比例没有任何特殊要求，可以按照任意比例进行混合。在本发明中，所述步骤1)中木质素和/或其衍生物、催化剂和水的质量比优选为100:(0.5～1.5):(400～600)，更优选为100:(0.8～1.3):(450～550)，最优选为100:(1～1.2):(480～530)。
得到还原体系后，本发明调节所述还原体系的pH值至10～11，然后进行活化处理，得到的活化处理产物包括上层混合液和下层沉淀物。本发明优选通过碱液调节所述还原体系的pH值为10～11。在本发明中，所述碱液优选为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液和氨水中的一种或几种；所述碱液的质量浓度优选为3～5％，具体的可以为3％、3.5％、4％、4.5％或5％。在本发明中，所述pH值为10～11，具体的可以为10、10.2、10.5、10.8或11。
本发明对所述活化处理的具体实施方法没有特殊要求，优选对所述调节pH值后的体系加热进行活化。在本发明中，所述活化处理的温度优选为65～75℃，更优选为66～74℃，最优选为68～70℃；所述活化处理的时间优选为1～2小时，具体的可以为1小时、1.2小时、1.4小时、1.5小时、1.6小时、1.8小时或2小时。
本发明优选对所述活化处理的产物进行固液分离，得到上层混合液和下层沉淀物。在本发明中，所述固液分离优选为离心；所述离心的速率优选为2800～3500rpm，更优选为2900～3400rpm，最优选为3000～3200rpm。本发明对所述离心的时间没有特殊要求，能够得到下层沉淀物即可。
得到下层沉淀物后，本发明将所述下层沉淀物与富含蛋白质的物质和水进行加热处理，得到木质素基无醛胶黏剂。在本发明中，所述富含蛋白质的物质优选为大豆分离蛋白、大豆组织蛋白、大豆浓缩蛋白、豆粕粉和脱脂豆粉中的一种或几种。在本发明中，所述下层沉淀物与富含蛋白质的物质和水的质量比优选为100:(20～40):(150～400)，更优选为100:(25～35):(200～350)，最优选为100:(30～33):(250～300)。
本发明对所述下层沉淀物与富含蛋白质的物质和水的混合物的混合方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的混合物的混合方式进行混合即可。在本发明中，所述混合优选在搅拌的条件下进行；所述搅拌的速率优选为330～370rpm，更优选为340～360rpm，最优选为350～355rpm。
在本发明中，所述所述下层沉淀物与富含蛋白质的物质和水在加热的条件下混合，从而实现加热处理。在本发明中，所述加热处理的温度优选为35～45℃，更优选为36～44℃，最优选为38～40℃；所述加热处理的时间优选为0.5～1小时，具体的可以为0.5小时、0.6小时、0.7小时、0.8小时、0.9小时或1小时。
本发明提供了一种上述制备方法得到的木质素基无醛胶黏剂，制备该胶黏剂原料主要包括木质素和/或其衍生物、催化剂和含蛋白质的物质，得到的胶黏剂无甲醛释放，健康环保。
本发明还提供了一种上述木质素基无醛胶黏剂的使用方法，将胶黏剂涂覆到需要粘连的部位，所述胶黏剂的涂胶量为360～600g/m2。在本发明中，所述胶黏剂的涂胶量优选为360～600g/m2，更优选为400～550g/m2，最优选为450～500g/m2。
在本发明中，所述胶黏剂用于涂覆胶合板时，优选将胶黏剂涂覆到胶合板上后在热压条件下进行压板；所述热压的压力优选为1～3MPa，具体的可以为1MPa、1.5MPa、2MPa、2.5MPa或3MPa；所述热压的温度优选为120～160℃，更优选为130～150℃，最优选为135～145℃；所述热压的时间优选为420～660秒，更优选为450～600秒，最优选为500～550秒。
下面结合实施例对本发明提供的木质素基无醛胶黏剂及其制备和使用方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将包含100份纤维素乙醇木质素、0.5份催化剂和400份水的还原体系在300rpm的搅拌速率、30℃下处理6小时；然后添加3％的氢氧化钠溶液调节pH值为10，在65℃下活化1小时。
以3500rpm的速率对活化产物进行离心分离，得到下层沉淀物；将100份下层沉淀物与20份豆粉和150份水的混合物在370rpm的搅拌速率、35℃下加热1小时，得到木质素基无醛胶黏剂。
本发明还对本实施例得到的胶黏剂的粘结特性进行了检测，检测结果如表1所示。
表1本实施例得到的胶黏剂的粘结强度
由表1可知，本实施例得到的胶黏剂具有优异的干强度和湿强度，干强度最高可达3.081MPa，63℃水煮后湿强度最高可达0.899MPa，100℃水煮后湿强度最高可达1.028MPa。
实施例2
将包含100份水解木质素、1.5份催化剂和600份水的还原体系在270rpm的搅拌速率、40℃下处理9小时；然后添加5％的氢氧化钾溶液调节pH值为11，在75℃下活化2小时。
以3500rpm的速率对活化产物进行离心分离，得到下层沉淀物；将100份下层沉淀物与40份豆粉和400份水的混合物在370rpm的搅拌速率、45℃下加热0.5小时，得到木质素基无醛胶黏剂。
实施例3
将包含100份木质素磺酸盐、1份催化剂和500份水的还原体系在280rpm的搅拌速率、35℃下处理7小时；然后添加3％的氨水调节pH值为10.5，在70℃下活化1.5小时。
以3500rpm的速率对活化产物进行离心分离，得到下层沉淀物；将100份下层沉淀物与30份豆粉和250份水的混合物在370rpm的搅拌速率、40℃下加热0.8小时，得到木质素基无醛胶黏剂。
由以上实施例可知，本发明提供了一种木质素基无醛胶黏剂的制备方法，1)将木质素和/或其衍生物、催化剂和水混合，得到还原体系；2)调节所述还原体系的pH值至10～11，然后进行活化处理，得到的活化处理产物包括上层混合液和下层沉淀物；3)将所述下层沉淀物与富含蛋白质的物质和水进行加热处理，得到木质素基无醛胶黏剂。本发明制备木质素基无醛胶黏剂的过程中未引入任何含醛物质，得到的木质素基无醛胶黏剂能够彻底解决甲醛释放的问题。此外，本发明提供的胶黏剂具有优异的干强度和湿强度，实施例的实验结果表明，本发明得到的胶黏剂的干强度最高可达3.081MPa，63℃水煮后湿强度最高可达0.899MPa，100℃水煮后湿强度最高可达1.028MPa。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。