本发明涉及一种生物质胶粘剂及其制备方法，具体涉及一种秸秆生物质胶粘剂及其制备方法。
背景技术：
作为农业大国，我国每年废弃的秸秆等农作物达7亿吨以上，其中90%以上的秸秆作为燃料和饲料处理，而作为燃料燃烧势必造成较为严重的环境污染，目前全国各地区已经开始禁止秸秆的焚烧。大量的生物质材料如不能妥善处理，必将成为我国环保和能源可持续发展的负担。
木材胶粘剂是人造板不可或缺的材料，粘胶剂的质量直接决定了人造板的最终性能，目前木材工业中最常用的粘胶剂是传统的“三醛胶”，即脲醛、酚醛和三聚氰胺甲醛树脂胶。这些胶都以甲醛为基体材料，在使用过程中会产生甲醛的释放，由于甲醛是致癌物质并对人体的眼睛、呼吸道有损伤作用，对人体健康存在极大的危害。因此，控制甲醛的含量以及无甲醛化一直是人造板领域追求的技术问题。
公开号为cn104762059a的中国发明专利公开了一种改性大豆蛋白基胶粘剂及其制备方法，并披露了：，由以下重量份的原料制备而成：分散介质60-70份、脱脂豆蛋白粉20-35份、尿素0.5-2份、交联增强剂2-15份、苯甲酸钠1-8份；其中，所述交联增强剂为三聚氰胺-环氧氯丙烷-氢氧化钠反应物。包括以下步骤：1）按照上述重量配比称量各原料，使脱脂豆蛋白粉、尿素分散在分散介质中；2）加入交联增强剂、苯甲酸钠，搅拌均匀。其中，所述反应增强剂为三聚氰胺-环氧氯丙烷-氢氧化钠反应物，制备方法为：将1mol三聚氰胺与10mol水置于四口烧瓶中恒温至60℃,加入三氟化硼1%和0.05mol的氢氧化钠溶，混合均匀后缓慢滴入4mol的环氧氯丙烷单体在70-90℃反应5小时，后降温至50℃，加入0.15mol氢氧化钠，搅拌20分钟，中和多余的碱，减压蒸馏游离的环氧氯丙烷，在乙醇中精制烘干得到本发明的反应增强剂。然而该技术方案得到的胶粘剂强度仅有0.88-1.19mpa。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明提供了一种生物质胶粘剂及制备方法，目的在于提高胶粘剂的强度，减低甲醛释放量，以及小麦秸秆的充分再利用。
本发明的目的之一在于提供一种生物质胶粘剂，包括小麦秸秆液化物、豆粉、甲醛、苯酚、交联剂，其中甲醛和苯酚的摩尔比为1.2:1-1.6:1，以甲醛和苯酚总质量计，小麦秸秆液化物含量为70-80%，豆粉含量为20-40%，且小麦秸秆液化物与豆粉总含量为100-120%，交联剂含量为15-20%，所述小麦秸秆液化物中固含量为28-35%。
进一步的，所述交联剂为乙二醛、二乙烯三胺、己二酸、乙烯基三乙氧基硅烷、环氧氯丙烷和环氧硅烷中的一种以上。
进一步的，所述小麦秸秆液化物的制备方法包括：1）以蒸馏水质量为100%计，向容器中加入蒸馏水、小麦秸秆粉和naoh溶液至溶液ph值为11-12，其中小麦秸秆粉含量为15-22%；2）将反应溶液搅拌均匀后进行密封处理，并在200-300℃条件下反应60min以上；3）反应完成后冷却至室温。
进一步的，所述小麦秸秆液化物的制备方法还包括向反应容器中加入5-11%的乙二醇。
进一步的，所述naoh的浓度为45-50%。
本发明的另一目的在于提供一种前述生物质胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
1）以蒸馏水质量为100%计，向容器中加入蒸馏水、小麦秸秆粉和naoh溶液，其中小麦秸秆粉含量为15-22%、小麦秸秆粉和naoh溶液质量比为1:1-1:1.3；
2）将反应溶液搅拌均匀后进行密封处理，并在200-300℃条件下反应60min以上；
3）反应完成后冷却至室温，得小麦秸秆液化物；
4）将甲醛和苯酚按照设定的摩尔比加入反应容器中，并预热；
5）根据各组分含量逐步添加豆粉、交联剂、以及步骤4）得到的小麦秸秆液化物，并调节反应溶液ph值为8-10；
6）将步骤5）的反应溶液升温至90-100℃进行反应，然后冷却得到胶粘剂。
进一步的，所述步骤4）预热的温度为60-80℃，时间为30min以上。
进一步的，所述步骤6）反应时间为1h以上。
本发明的另一目的在于提供一种前述生物质胶粘剂在人造木板中的应用。
本发明的另一目的在于提供一种人造木板，所述木板包括木板基体和如前所述的生物质粘胶剂。
小麦秸秆液化物中的固化物能有效固定树脂基体中的甲醛，降低甲醛释放量，但其浓度过高时由于自身会发生一定程度的交联导致固定甲醛的能力下降，基于此在本发明体系中固化物含量确定为28-35%。
在本发明的技术方案中，小麦秸秆液化物的含量越高，甲醛的释放量会相应降低，但小麦秸秆液化物过高后一方面会使胶粘剂的粘度下降，另一方面也会降低胶粘剂的强度，基于本发明体系，将小麦秸秆液化物的含量设置为70-80%较为适宜。
本发明特别的加入豆粉提高胶粘剂的强度，但是过多的豆粉会使胶粘剂粘度过大，降低其使用性能，基于为使胶粘剂强度和粘度最佳，本发明体系中确定豆粉的添加量为豆粉含量为20-40%，并且控制小麦秸秆液化物与豆粉总含量为100-120%。
相对于现有技术，本发明的技术方案具有如下优点：
1、本发明的生物质胶粘剂具有适宜的粘度，为2400-3200mpa·s;
2、本发明的生物质胶粘剂甲醛释放量不高于0.018mg/l；
3、本发明的生物质胶粘剂强度高于1.5mpa；
4、本发明秸秆液化后的产物中残渣率在5%以下，充分做到了资源的回收再利用。
具体实施方式
为了更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅是本发明的简单列举，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
一种生物质胶粘剂，包括小麦秸秆液化物、豆粉、甲醛、苯酚、交联剂，其中甲醛和苯酚的摩尔比为1.2:1，以甲醛和苯酚总质量计，小麦秸秆液化物含量为70%，豆粉含量为30%，乙二醛含量为15%，所述小麦秸秆液化物中固含量为28%。
一种前述生物质胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
1）以蒸馏水质量为100%计，向容器中加入蒸馏水、小麦秸秆粉和50%naoh溶液，其中小麦秸秆粉含量为15%、naoh溶液质量15%；
2）将反应溶液搅拌均匀后进行密封处理，并在200℃条件下反应60min；
3）反应完成后冷却至室温，得小麦秸秆液化物，经测定残渣率为5%；
4）将甲醛和苯酚按照设定的摩尔比加入反应容器中，并在60℃下预热30min；
5）根据各组分含量逐步添加豆粉、乙二醛、以及步骤4）得到的小麦秸秆液化物，并调节反应溶液ph值为8；
6）将步骤5）的反应溶液升温至90℃进行反应1h，然后冷却得到胶粘剂。
实施例2
一种生物质胶粘剂，包括小麦秸秆液化物、豆粉、甲醛、苯酚、交联剂，其中甲醛和苯酚的摩尔比为1.4:1，以甲醛和苯酚总质量计，小麦秸秆液化物含量为80%，豆粉含量为30%，二乙烯三胺含量为17%，所述小麦秸秆液化物中固含量为34%。
一种前述生物质胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
1）以蒸馏水质量为100%计，向容器中加入蒸馏水、小麦秸秆粉和47%naoh溶液，其中小麦秸秆粉含量为18%、naoh溶液质量20%；
2）将反应溶液搅拌均匀后进行密封处理，并在300℃条件下反应75min；
3）反应完成后冷却至室温，得小麦秸秆液化物，经测定残渣率为2.4%；
4）将甲醛和苯酚按照设定的摩尔比加入反应容器中，并在80℃下预热30min；
5）根据各组分含量逐步添加豆粉、二乙烯三胺、以及步骤4）得到的小麦秸秆液化物，并调节反应溶液ph值为9；
6）将步骤5）的反应溶液升温至100℃进行反应1.5h，然后冷却得到胶粘剂。
实施例3
一种生物质胶粘剂，包括小麦秸秆液化物、豆粉、甲醛、苯酚、交联剂，其中甲醛和苯酚的摩尔比为1.5:1，以甲醛和苯酚总质量计，小麦秸秆液化物含量为70%，豆粉含量为40%，己二酸含量为19%，所述小麦秸秆液化物中固含量为28%。
一种前述生物质胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
1）以蒸馏水质量为100%计，向容器中加入蒸馏水、小麦秸秆粉和48%naoh溶液，其中小麦秸秆粉含量为20%、naoh溶液质量比为26%；
2）将反应溶液搅拌均匀后进行密封处理，并在200℃条件下反应60min；
3）反应完成后冷却至室温，得小麦秸秆液化物，经测定残渣率为4.1%；
4）将甲醛和苯酚按照设定的摩尔比加入反应容器中，并在80℃预热30min；
5）根据各组分含量逐步添加豆粉、己二酸、以及步骤4）得到的小麦秸秆液化物，并调节反应溶液ph值为10；
6）将步骤5）的反应溶液升温至100℃进行反应1.2h，然后冷却得到胶粘剂。
实施例4
一种生物质胶粘剂，包括小麦秸秆液化物、豆粉、甲醛、苯酚、交联剂，其中甲醛和苯酚的摩尔比为1.6:1，以甲醛和苯酚总质量计，小麦秸秆液化物含量为80%，豆粉含量为40%，环氧硅烷含量为20%，所述小麦秸秆液化物中固含量为35%。
一种前述生物质胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
1）以蒸馏水质量为100%计，向容器中加入蒸馏水、小麦秸秆粉和50%naoh溶液，其中小麦秸秆粉含量为22%、naoh溶液质量为28%；
2）将反应溶液搅拌均匀后进行密封处理，并在200℃条件下反应60min；
3）反应完成后冷却至室温，得小麦秸秆液化物，经测定残渣率为1.6%；
4）将甲醛和苯酚按照设定的摩尔比加入反应容器中，并在80℃下预热45min；
5）根据各组分含量逐步添加豆粉、环氧硅烷、以及步骤4）得到的小麦秸秆液化物，并调节反应溶液ph值为10；
6）将步骤5）的反应溶液升温至100℃进行反应1.5h，然后冷却得到胶粘剂。
对比例1
一种生物质胶粘剂，包括小麦秸秆液化物、豆粉、甲醛、苯酚、交联剂，其中甲醛和苯酚的摩尔比为1.2:1，以甲醛和苯酚总质量计，小麦秸秆粉含量为21%，豆粉含量为30%，乙二醛含量为15%。
一种前述生物质胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
1）将甲醛和苯酚按照设定的摩尔比加入反应容器中，并在60℃下预热30min；
2）根据各组分含量逐步添加豆粉、乙二醛、以及小麦秸秆粉，并调节反应溶液ph值为8；
3）将步骤2）的反应溶液升温至90℃进行反应1h，然后冷却得到胶粘剂。
对比例2
一种生物质胶粘剂，包括小麦秸秆液化物、豆粉、甲醛、苯酚、交联剂，其中甲醛和苯酚的摩尔比为0.8:1，以甲醛和苯酚总质量计，小麦秸秆液化物含量为70%，豆粉含量为30%，乙二醛含量为15%，所述小麦秸秆液化物中固含量为28%。
一种前述生物质胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
1）以蒸馏水质量为100%计，向容器中加入蒸馏水、小麦秸秆粉和50%naoh溶液，其中小麦秸秆粉含量为15%、naoh溶液质量15%；
2）将反应溶液搅拌均匀后进行密封处理，并在200℃条件下反应60min；
3）反应完成后冷却至室温，得小麦秸秆液化物，经测定残渣率为4.7%；
4）将甲醛和苯酚按照设定的摩尔比加入反应容器中，并在60℃下预热30min；
5）根据各组分含量逐步添加豆粉、乙二醛、以及步骤4）得到的小麦秸秆液化物，并调节反应溶液ph值为8；
6）将步骤5）的反应溶液升温至90℃进行反应1h，然后冷却得到胶粘剂。
对比例3
一种生物质胶粘剂，包括小麦秸秆液化物、豆粉、甲醛、苯酚、交联剂，其中甲醛和苯酚的摩尔比为2:1，以甲醛和苯酚总质量计，小麦秸秆液化物含量为70%，豆粉含量为30%，乙二醛含量为15%，所述小麦秸秆液化物中固含量为28%。
一种前述生物质胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
1）以蒸馏水质量为100%计，向容器中加入蒸馏水、小麦秸秆粉和50%naoh溶液，其中小麦秸秆粉含量为15%、naoh溶液质量15%；
2）将反应溶液搅拌均匀后进行密封处理，并在200℃条件下反应60min；
3）反应完成后冷却至室温，得小麦秸秆液化物，经测定残渣率为4.9%；
4）将甲醛和苯酚按照设定的摩尔比加入反应容器中，并在60℃下预热30min；
5）根据各组分含量逐步添加豆粉、乙二醛、以及步骤4）得到的小麦秸秆液化物，并调节反应溶液ph值为8；
6）将步骤5）的反应溶液升温至90℃进行反应1h，然后冷却得到胶粘剂。
对比例4
一种生物质胶粘剂，包括小麦秸秆液化物、豆粉、甲醛、苯酚、交联剂，其中甲醛和苯酚的摩尔比为1.6:1，以甲醛和苯酚总质量计，小麦秸秆液化物含量为80%，豆粉含量为40%，环氧硅烷含量为20%，所述小麦秸秆液化物中固含量为15%。
一种前述生物质胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
1）以蒸馏水质量为100%计，向容器中加入蒸馏水、小麦秸秆粉和50%naoh溶液，其中小麦秸秆粉含量为22%、naoh溶液质量为28%；
2）将反应溶液搅拌均匀后进行密封处理，并在100℃条件下反应30min；
3）反应完成后冷却至室温，得小麦秸秆液化物，经测定残渣率为12%；
4）将甲醛和苯酚按照设定的摩尔比加入反应容器中，并在80℃下预热45min；
5）根据各组分含量逐步添加豆粉、环氧硅烷、以及步骤4）得到的小麦秸秆液化物，并调节反应溶液ph值为10；
6）将步骤5）的反应溶液升温至100℃进行反应1.5h，然后冷却得到胶粘剂。
对比例5
一种生物质胶粘剂，包括小麦秸秆液化物、豆粉、甲醛、苯酚、交联剂，其中甲醛和苯酚的摩尔比为1.6:1，以甲醛和苯酚总质量计，小麦秸秆液化物含量为80%，豆粉含量为8%，环氧硅烷含量为20%，所述小麦秸秆液化物中固含量为35%。
一种前述生物质胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
1）以蒸馏水质量为100%计，向容器中加入蒸馏水、小麦秸秆粉和50%naoh溶液，其中小麦秸秆粉含量为22%、naoh溶液质量为28%；
2）将反应溶液搅拌均匀后进行密封处理，并在300℃条件下反应80min；
3）反应完成后冷却至室温，得小麦秸秆液化物，经测定残渣率为2%；
4）将甲醛和苯酚按照设定的摩尔比加入反应容器中，并在80℃下预热45min；
5）根据各组分含量逐步添加豆粉、环氧硅烷、以及步骤4）得到的小麦秸秆液化物，并调节反应溶液ph值为10；
6）将步骤5）的反应溶液升温至100℃进行反应1.5h，然后冷却得到胶粘剂。
利用gb17657-1999干燥器法、gb17657-1999ⅰ类胶合板测定实施例1-4及对比例1-5的胶粘剂性能如下：
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。