专利名称：一种绿色无毒粘合剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种粘合剂及其制备方法，特别涉及一种水溶性绿色无毒粘合剂及其制备方法，这种粘合剂可用于层压制品、人造板材、建筑用胶、内墙涂料、纸制品及文具用胶等。
背景技术：
目前，在人造板材、建筑用胶、内墙涂料、文具用胶和制鞋行业等使用的粘合剂普遍含有苯、苯的同系物或甲醛，这些有害物质的存在影响人体健康。为保护环境、维护人们的身体健康，无毒环保的粘合剂的研究是发展的趋势。聚乙烯醇缩甲醛粘合剂，俗称107胶，是现今广泛使用的一种粘合剂，成本低，粘接效果好。但由于此粘合剂含有大量的游离甲醛，在使用过程中释放到环境中，直接影响人体健康，现有的改进方法之一是加入甲醛捕捉剂，另外可以用二异氰酸酯改性，但这两者都不能从根本上解决问题，前者在使用过程中，由于光、氧、酶、热的作用，此粘合剂还会分解放出甲醛，此影响几乎是长期的。后者虽然没有甲醛释放，但二异氰酸酯本身毒性就很大，而且价格昂贵。
发明内容
本发明的目的是提供一种对人体无毒、对环境无害的绿色无毒粘合剂，特别用于建筑用胶、内墙涂料、纸制品、人造板材和文具用胶等。
本发明的另外一个目的是提供上述绿色无毒粘合剂的制备方法。
本发明提供的一种绿色无毒粘合剂，包括如下组分聚乙烯醇 4％～15％糖5％～20％酸0.5％～3％水70％～85％所有含量均为重量百分比含量。
本发明的粘合剂还可以包括有催化剂，其含量为0.1％～1％；催化助剂硝酸铵，其含量为1％～3％。催化剂、催化助剂可以加快粘合剂制备的反应速度，缩短反应时间，若无催化剂、催化助剂，反应速度相对较慢，反应时间较长。
用于本发明的聚乙烯醇，其聚合度是100～8000，优选为400～4000。
用于本发明的糖可以是单糖，包括葡萄糖、果糖、阿拉伯糖、古罗糖、阿洛糖、甘露糖、艾杜糖、半乳糖、搭罗糖、赤藓糖、苏糖；也可以是低聚糖，包括蔗糖、乳糖、麦芽糖和纤维二糖；还可以是多糖，包括淀粉、纤维素；还可以是单糖、低聚糖或多糖任意几种的混合糖。最好是单糖，优选为葡萄糖。
用于本发明的催化剂是有机或无机金属离子盐，如Cu、Zn、Fe、Co、Ni、Al和Cr的有机或无机盐，其有代表性的是CuCl2、Cu(NO3)2、CuI2、CuBr2、CuSO4、Cu(CH3COO)2、Fe(NO3)3、FeCl3、FeSO4、Fe2(SO4)3、ZnCl2、ZnSO4、Zn(NO3)2、CoCl2、NiCl2、NiSO4、CrCl3、Cr2(SO4)3、Al2(SO4)3，理想的催化剂为铜盐。
用于本发明的酸包括H2SO4、HCl、HNO3、H3PO4、氨基磺酸、对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸等，优选为HCl。
本发明还提供了一种制备本发明的粘合剂的方法，该方法包括如下步骤(1)将聚乙烯醇加入到30℃～50℃水中，加热到80℃～100℃，保温搅拌至聚乙烯醇全部溶解；(2)向其中加入糖和酸；(3)于80℃～100℃反应2h～8h；(4)用强碱溶液调节PH值至6～8，冷却即为成品。
在上述反应步骤的第二步中，若加入催化剂及催化助剂，则效果更佳，可缩短反应时间。
强碱溶液可以是KOH、NaOH、Ca(OH)2等水溶液，浓度为1-6M。
本发明制备的粘合剂的使用范围包括内墙涂料，打底腻子，粘贴壁纸、壁布，粘接瓷砖、瓷片，天然石材，木工板，三合板，五合板，木地板，桌面板，刨花板，纤维板，宝丽板，纸箱，纸制品，文具，可降解一次性餐具等。
本发明的优点是①本发明所制备的粘合剂基本无色、无毒、粘度大，此粘合剂由水溶性聚合物、糖、催化剂和水组成，不含甲醛，可取代107胶；②本发明所制备的粘合剂不含甲醛，在家庭装修和人造板材、文具等制品中可广泛应用，对人体无任何毒害；③本发明提供的粘合剂的制备方法操作简单，无三废排放，不污染环境，且成本低廉。
下面举几个实施例进一步理解本发明。
实施例1在250mL三颈瓶中加入120mL水，加热到30℃，向水中加入8.6克牌号为1799的聚乙烯醇，加热到90℃，保温搅拌至聚乙烯醇全部溶解，降温至约80℃时，加入12.6克葡萄糖、1克硝酸铵、0.3克硫酸铜，用6M的盐酸调节PH到2.0；在95℃下，反应3小时，用6M的氢氧化钠调节PH至中性，即得产品。
对比实验在250mL三颈瓶中加入120mL水，加热到30℃，向水中加入8.6克牌号为1799的聚乙烯醇，加热到90℃，保温搅拌至聚乙烯醇全部溶解；降温至约80℃时，加入12.6克葡萄糖，用6M的盐酸调节PH到2.0，在95℃下，反应5小时，用6M的氢氧化钠调节PH至中性，即得产品。
实施例2在250mL三颈瓶中加入120mL水，加热到50℃，向水中加入8.6克牌号为1799聚乙烯醇，加热到90℃，保温搅拌至聚乙烯醇全部溶解，降温至约80℃时，加入10.8克乳糖，用6M的硫酸调节PH到2.0，在95℃下，反应3小时；最后用3M的氢氧化钾调节PH至中性，即得产品。
权利要求
1.一种绿色无毒粘合剂，包括如下组分聚乙烯醇4％～15％糖 5％～20％酸 0.5％～3％水 70％～85％所有含量均为重量百分比含量。
2.根据权利要求1所述的粘合剂还包括有催化剂，含量为0.1％～1％；催化助剂硝酸铵，含量为1％～3％。
3.根据权利要求1或2所述的粘合剂，聚乙烯醇的聚合度是100～8000。
4.根据权利要求3所述的粘合剂，聚乙烯醇的聚合度优选为400～4000。
5.根据权利要求1所述的粘合剂，糖可以是单糖，包括葡萄糖、果糖、阿拉伯糖、古罗糖、阿洛糖、甘露糖、艾杜糖、半乳糖、搭罗糖、赤藓糖、苏糖；也可以是低聚糖，包括蔗糖、乳糖、麦芽糖和纤维二糖；还可以是多糖，包括淀粉、纤维素；也可以是单糖、低聚糖或多糖任意几种的混合糖。
6.根据权利要求5所述的粘合剂，优选为葡萄糖。
7.根据权利要求2所述的粘合剂，催化剂是有机或无机金属离子盐。
8.根据权利要求1所述的粘合剂，酸包括H2SO4、HCl、HNO3、H3PO4、氨基磺酸、对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸。
9.一种绿色无毒粘合剂的制备方法，该方法包括如下步骤(1)将聚乙烯醇加入到30℃～50℃水中，加热到80～100℃，保温搅拌至聚乙烯醇全部溶解；(2)向其中加入糖和酸；(3)于80℃～100℃反应2h～8h；(4)用强碱溶液调节PH值至6～8，冷却即为成品。
10.根据权利要求9所述的粘合剂制备方法，其特征在于反应还加有催化剂及催化助剂。
全文摘要
本发明公开了一种水溶性绿色无毒粘合剂及其制备方法，特别适用于建筑用胶、内墙涂料、纸制品、人造板材和文具用胶等。其重量百分比组成为聚乙烯醇4～15％，糖5～20％，酸0.5～3％，水70～85％。制备方法是首先将聚乙烯醇加入到30～50℃水中，加热到80～100℃，保温搅拌至聚乙烯醇全部溶解，然后向其中加入糖和酸，于80～100℃反应2h～8h，用强碱溶液调节pH值至6～8，冷却即为成品。本发明所制备的粘合剂基本无色、无毒、粘度大，不含甲醛，粘合剂的制备方法操作简单，无三废排放，不污染环境，成本低廉。
文档编号C09J129/00GK1539902SQ200310105859
公开日2004年10月27日 申请日期2003年10月27日 优先权日2003年10月27日
发明者陈栓虎, 张蕾, 王玉麟 申请人:西北大学