一种醋酸乙烯酯-大豆蛋白共聚乳液木材胶粘剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高分子化学领域，尤其是一种醋酸乙烯酯-大豆蛋白共聚乳液木材胶 粘剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 在目前使用的木材胶粘剂中，许多为溶剂类的三醛胶---脲醛树脂（UF)，酚醛树 脂（PF)和三聚氰胺甲醛树脂（VIF)，这"三醛胶"除耐水性差、储存期短外，在生产和使用的 过程中释放出大量的甲醛，对环境污染造成很大的影响，人类长期接触还会造成患呼吸道 疾病、恶性肿瘤、白血病等疾病的危险。随着环保和节能等理念的提出，对木材工业用胶也 提出了更高的要求，这就要求减少甲醛单体和用量，使胶粘剂中游离醛含量达到最低标准， 或寻求合适的原料和配方来取代"三醛"胶，彻底解决游离醛释放带来的环境问题。
[0003] 天然胶粘剂原料来源广泛，成本低，使用方便，无毒环保，随着石油能源紧张和胶 粘剂理论研宄的深入，更重要的是人们环保意识的增强，天然胶粘剂又重新受到重视，以期 充分发挥其天然环保和可再生的优势。天然高分子胶的原料中，大豆蛋白是一种来源丰富， 可再生，可降解以及低成本的资源。因此，采用大豆蛋白作为原料生产木材胶粘剂将成为了 一种必然的发展趋势。但现有大豆蛋白胶粘剂普遍胶接强度低，储藏稳定性差，阻碍了大豆 蛋白胶粘剂在木材工业中的推广和应用。
【发明内容】
[0004] 本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种胶接强度高、耐水性好的 醋酸乙烯酯-大豆蛋白共聚乳液木材胶粘剂及其制备方法。
[0005] 本发明的醋酸乙烯酯-大豆蛋白共聚乳液木材胶粘剂，其组分及重量配比为：
[0006] 大豆蛋白100g
[0007] 醋酸乙烯80~120g
[0008] 甲基丙烯酸甲酯12~15g
[0009] 聚乙烯醇3~8g
[0010] 过硫酸按1~2g
[0011] 亚硫酸钠1~2g
[0012] 十二烷基硫酸钠0· 5~Ig
[0013] 壬基酚聚氧乙烯醚0.5~Ig
[0014] 尿素 10 ~20g
[0015] 碳酸氢钠0.3~0.6g
[0016] 氢氧化钠0.1~0.5g
[0017] 邻苯二甲酸二丁酯2~3g
[0018] 本发明还提供醋酸乙烯酯-大豆蛋白共聚乳液木材胶粘剂的制备方法，包括以下 步骤：
[0019] (1)向3~Sg聚乙烯醇加入30~40g去离子水，启动搅拌器，升温至90°C搅拌 30min，充分混合溶解后降温至60°C ;
[0020] (2)将1~2g过硫酸铵用20~25g去离子水溶解得引发剂溶液；
[0021] (3)将10~20g尿素用水溶解配制成10 %的尿素溶液，将100g大豆蛋白溶解于 尿素溶液中，用40% NaOH溶液调至pH = 8. 5,于60°C搅拌30min，加入1~2g亚硫酸钠继 续搅拌lh，充分展开大豆蛋白分子并打开二硫键，得变性大豆蛋白液；
[0022] (4)将PVA溶液和变性大豆蛋白液混匀并保持温度在60°C -65°C，加入0· 5~Ig 十二烷基硫酸钠和0. 5~Ig壬基酚聚氧乙烯醚组成的复合乳化剂，溶解后升温至70°C，开 始滴加由80~120g醋酸乙烯酯和12~15g甲基丙烯酸甲酯组成的混合单体以及90%的 引发剂溶液，于75°C恒温滴加3h ;
[0023] (5)加入剩余10%的引发剂溶液，然后于80°C保温0· 5h，升温至90°C再反应lh， 然后降温至60°C，加入碳酸氢钠调节pH值为6~7,搅拌0. 5h后降温至50°C，加入增塑 剂邻苯二甲酸二丁酯2~3g搅拌均匀出料。
[0024] 本发明加入聚乙烯醇可以提高胶粘剂的初粘性并起到保护胶体的作用；加入稀释 剂尿素打开蛋白结构中的二硫键是保证接枝反应充分进行的条件，用尿素改性后还能增加 乳液的剪切强度；加入邻苯二甲酸二丁酯为增塑剂。
[0025] 本发明在聚合反应前添加乳化剂，使乳液通过胶束成核而聚合，乳化剂分散较好， 几乎能覆盖所有乳胶粒子，使聚合反应更好的进行。此外，乳化剂还可提高单体的转化率， 从而提高了胶粘剂的粘结强度。
[0026] 本发明在醋酸乙烯酯与大豆蛋白接枝共聚时，加入少量接枝活性较高的单体 MMA，对提高接枝率有利。同时甲基丙烯酸甲酯与醋酸乙烯酯的共聚可以改善胶膜的柔韧 性，提高乳胶的冻融稳定性和耐水性能。
[0027] 由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
[0028] 本发明制备的大豆蛋白共聚乳液木材胶粘剂同现有的大豆蛋白胶相比，外观、粘 结强度都得到了提高，尤其是贮藏稳定性提高得特别明显，综合性能更加接近于白乳胶，并 保持了现有成本低廉、环保等特点；由于制备过程中添加了乳化剂，提高了接枝共聚反应的 转化率，同时提高了胶粘剂的贮藏稳定性；由于制备过程中采用两种单体对大豆蛋白进行 接枝共聚改性，有效的提高了胶粘剂的粘结强度；与溶剂类的"三醛胶"相比，本发明的胶粘 剂不含甲醛，生产和使用均不会对人体产生危害，具有更好的环保性能。
【具体实施方式】
[0029] 以下通过实施例，对本发明作进一步详述：
[0030] 实施例1
[0031] 本发明的醋酸乙烯酯-大豆蛋白共聚乳液木材胶粘剂，由以下组分按配比制成：
[0032] 大豆蛋白100g
[0033] 醋酸乙烯80g
[0034] 甲基丙烯酸甲酯12g
[0035] 聚乙烯醇3g
[0036] 过硫酸铵Ig
[0037] 亚硫酸钠 Ig
[0038] 十二烷基硫酸钠0· 5g
[0039] 壬基酚聚氧乙烯醚0.5g
[0040] 尿素 IOg
[0041] 碳酸氢钠0.3g
[0042] 氢氧化钠0· Ig
[0043] 邻苯二甲酸二丁酯2g
[0044] 本发明的醋酸乙烯酯-大豆蛋白共聚乳液木材胶粘剂的制备方法，包括以下步 骤：
[0045] (1)向3g聚乙稀醇加入30g去离子水，启动搅拌器，升温至90°C搅拌30min，充分 混合溶解后降温至60°C ;
[0046] (2)将Ig过硫酸铵用20g去离子水溶解得引发剂溶液；
[0047] (3)将IOg尿素用水溶解配制成10%的尿素溶液，将100g大豆蛋白溶解于尿素溶 液中，用40% NaOH溶液调至pH = 8. 5,于60°C搅拌30min，加入Ig亚硫酸钠继续搅拌Ih， 充分展开大豆蛋白分子并打开二硫键，得变性大豆蛋白液；
[0048] (4)将PVA溶液和变性大豆蛋白液混匀并保持温度在60°C -65°C，加入0· 5g十二 烷基硫酸钠和0. 5g壬基酚聚氧乙烯醚组成的复合乳化剂，溶解后升温至70°C，开始滴加由 80g醋酸乙烯酯和12g甲基丙烯酸甲酯组成的混合单体以及90%的引发剂溶液，于75°C恒 温滴加3h ;
[0049] (5)加入剩余10%的引发剂溶液，然后于80°C保温0· 5h，升温至90°C再反应lh， 然后降温至60°C，加入碳酸氢钠调节pH值为6~7,搅拌0. 5h后降温至50°C，加入增塑 剂邻苯二甲酸二丁酯2g搅拌均匀出料。
[0050] 实施例2
[0051] 本发明的醋酸乙烯酯-大豆蛋白共聚乳液木材胶粘剂，由以下组分按配比制成：
[0052] 大豆蛋白100g
[0053] 醋酸乙烯120g
[0054] 甲基丙烯酸甲酯15g
[0055] 聚乙烯醇8g
[0056] 过硫酸铵2g
[0057] 亚硫酸钠2g
[0058] 十一烷基硫酸纳Ig
[0059] 壬基酚聚氧乙烯醚Ig
[0060] 尿素 20g
[0061] 碳酸氢钠0.6g
[0062] 氢氧化钠0· 5g
[0063] 邻苯二甲酸二丁酯3g
[0064] 本发明的醋酸乙烯酯-大豆蛋白共聚乳液木材胶粘剂的制备方法，包括以下步 骤：
[0065] (1)向8g聚乙稀醇加入40g去离子水，启动搅拌器，升温至90°C搅拌30min，充分 混合溶解后降温至60°C ;
[0066] (2)将2g过硫酸铵用25g去离子水溶解得引发剂溶液；
[0067] (3)将20g尿素用水溶解配制成10%的尿素溶液，将100g大豆蛋白溶解于尿素溶 液中，用40% NaOH溶液调至pH = 8. 5,于60°C搅拌30min，加入2g亚硫酸钠继续搅拌lh， 充分展开大豆蛋白分子并打开二硫键，得变性大豆蛋白液；
[0068] (4)将PVA溶液和变性大豆蛋白液混匀并保持温度在60°C -65°C，加入Ig十二烷 基硫酸钠和Ig壬基酚聚氧乙烯醚组成的复合乳化剂，溶解后升温至70°C，开始滴加由120g 醋酸乙烯酯和15g甲基丙烯酸甲酯组成的混合单体以及90%的引发剂溶液，于75°C恒温滴 加3h ;
[0069] (5)加入剩余10%的引发剂溶液，然后于80°C保温0· 5h，升温至90°C再反应lh， 然后降温至60°C，加入碳酸氢钠调节pH值为6~7,搅拌0. 5h后降温至50°C，加入增塑 剂邻苯二甲酸二丁酯3g搅拌均匀出料。
[0070] 实施例3性能测试
[0071] 对实施例1和2所制得的木材胶粘剂做如下性能指标测试，其测试结果如下表1 所示：
[0072]
[0073]
[0074] 从测试结果可以看出，本发明所制得的醋酸乙烯酯-大豆蛋白共聚乳液胶粘剂粘 结强度大，可存储时间长，各方面性能都能满足木材胶粘剂的使用标准，可以在木材拼装、 人造板加工领域使用。
【主权项】
1. 一种醋酸乙烯酯-大豆蛋白共聚乳液木材胶粘剂，其特征在于由以下组分按配比制 成： 大豆蛋白100g 醋酸乙烯80~120g 甲基丙稀酸甲醋12~15g 聚乙稀醇3~8g 过硫酸按1~2g 亚硫酸钠1~2g 十二烷基硫酸钠0. 5~Ig 壬基酷聚氧乙稀醚0. 5~Ig 尿素10~20g 碳酸氢钠〇? 3~0? 6g 氢氧化钠〇. 1~〇. 5g 邻苯二甲酸二丁醋2~3g。2. 根据权利要求1所述的一种醋酸乙烯酯-大豆蛋白共聚乳液木材胶粘剂的制备方 法，其特征在于包括以下步骤： (1) 向3~8g聚乙稀醇加入30~40g去离子水，启动搅拌器，升温至90°C搅拌30min， 充分混合溶解后降温至60°C ; (2) 将1~2g过硫酸铵用20~25g去离子水溶解得引发剂溶液； (3) 将10~20g尿素用水溶解配制成10%的尿素溶液，将100g大豆蛋白溶解于尿素 溶液中，用40% NaOH溶液调至pH = 8. 5,于60°C搅拌30min，加入1~2g亚硫酸钠继续搅 拌lh，充分展开大豆蛋白分子并打开二硫键，得变性大豆蛋白液； (4) 将PVA溶液和变性大豆蛋白液混匀并保持温度在60°C -65°C，加入0. 5~Ig十二 烷基硫酸钠和0. 5~Ig壬基酚聚氧乙烯醚组成的复合乳化剂，溶解后升温至70°C，开始滴 加由80~120g醋酸乙烯酯和12~15g甲基丙烯酸甲酯组成的混合单体以及90%的引发 剂溶液，于75°C恒温滴加3h ; (5) 加入剩余10%的引发剂溶液，然后于80°C保温0.5h，升温至90°C再反应lh，然后 降温至60°C，加入碳酸氢钠调节pH值为6~7,搅拌0. 5h后降温至50°C，加入增塑剂邻 苯二甲酸二丁酯2~3g搅拌均匀出料。
【专利摘要】本发明公开了一种醋酸乙烯酯-大豆蛋白共聚乳液木材胶粘剂及其制备方法，涉及高分子化学领域。本发明是以大豆蛋白、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯为混合单体，用尿素溶液对大豆蛋白进行改性，以聚乙烯为保护胶体，以过硫酸铵为引发剂，以亚硫酸钠为还原剂通过半连续聚合法制得。本发明的醋酸乙烯酯-大豆蛋白共聚乳液木材胶粘剂具有粘结强度高、耐水性好、稳定性好的优点，可以用作胶粘剂广泛用于木材拼装、人造板加工领域，还可应用于防水、包装领域。
【IPC分类】C08F289/00, C08F2/26, C08F2/30, C09J151/00, C08F220/14, C09J11/06, C08F218/08
【公开号】CN104974695
【申请号】CN201510318867
【发明人】李金新
【申请人】李金新
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年6月11日