专利名称：一种生物环保型粘结剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种粘结剂材料，具体地说是以碱蓬籽饼粕为主要原料的生物环保型粘结剂。
背景技术：
粘结剂广泛应用于各个领域，如型煤粘结剂、球团粘结剂、胶合板粘结剂及固沙粘结剂等。目前应用最多的粘结剂是由高分子化学和石油化学制造的“合成粘结剂”。粘结剂在固沙领域主要是用在沙漠及土壤风蚀严重的地区，用于沙粒的粘结，目的在于形成固结层，防止风沙起尘。传统的固沙粘结剂可分为水泥浆类、水玻璃类、石油产品类和高分子聚合物高吸水树脂类。这些固沙粘结剂能够使地表沙土得以固定，具有一定的稳定性和保水性，从而达到固定流沙和治理荒漠化土地的目的。但是有的材料成本高，有的材料不能为植物生长创造良好的水土环境，有的材料甚至会对环境造成污染。比如，石油产品类材料施用后难以降解，长期滞留于表层沙土中，造成环境二次污染。新型固沙粘结剂包括对工农林业副产品进行改性处理的生态环境固沙材料、利用微生物技术的微生物固沙材料和有机-无机合成的复合固沙材料等几类。它们具有使用性能好、资源与能源消耗少、与生态环境相容性好等诸多优点。粘结剂在胶合板领域通常采用的是脲醛树脂，受热容易产生游离甲醛，导致二次污染，这也是室内甲醛超标的主要原因。所以研制低含量甚至不含游离甲醛的粘结剂是当前主流的研究方向。粘结剂在纸箱粘结方面通常采用水玻璃粘结剂，水玻璃即硅酸钠在实际使用中出现泛碱、吸潮现象，使粘结物脱落，效果不好。所以采用环保型粘结剂作为替代品，有着广阔的前景。总之，高分子化学和石油化学制造的“合成粘结剂”，有的材料成本高，有的性能不佳，有的甚至对环境造成二次污染，危害人体健康。因此，研究既环保又便宜的粘结剂有着重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于获得一种对生态友好的生物环保型粘结剂。本发明的另一个目的在于提供一种生物环保型粘结剂的制备方法。本发明的第一个方面，提供了一种生物环保型粘结剂，所述粘结剂主要包括碱蓬籽饼粕、表面活性剂、增稠剂及粘合剂；以总重量为100份计，所述粘结剂各主要组分的重量份数为碱蓬籽饼粕 1.2-4.0份；表面活性剂 0.4-1.0份；增稠剂0.8-3.0份；粘合剂0.5-1. 5 份；
防腐剂1.0-1. 5 份；其余为水。在一个优选实施例中，所述碱蓬为盐地碱蓬、翅碱蓬、角碱蓬、硬枝碱蓬中的一种或多种。在一个优选实施例中，所述碱蓬籽饼粕为碱蓬籽经压榨榨油处理或溶剂浸提后得到的尾料。使用时需破碎、研细、过筛，得到粒径小于0. 125mm的碱蓬籽饼粉。在一个优选实施例中，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，其结构为直链结构， 艮口 LAS。在一个优选实施例中，所述增稠剂为羧甲基纤维素钠，由天然纤维素与苛性碱及一氯醋酸反应后制得的一种阴离子型高分子化合物，分子量为6400(士 1000)，密度为 0. 5-0. 7g/cm3。在一个优选实施例中，所述粘合剂为聚乙烯醇17-88、聚乙烯醇17-92及聚乙烯醇 17-99中的一种或多种。在一个优选实施例中，所述防腐剂为山梨酸钾、苯甲酸及其盐中的一种或多种。在一个优选实施例中，制得的所述生物环保型粘结剂粘度为40-1500厘泊。本发明的另一个方面，提供了一种制备生物环保型粘结剂的方法，包括如下步骤a)将所述碱蓬籽饼粕破碎研磨至细粉，过筛，取粒径小于0. 125mm的碱蓬籽饼粉；b)将步骤a)得到的碱蓬籽饼粉置于沸水中做热处理，蒸煮30min ；然后取下静置， 降温至65-75 °C之间；c)在不断搅拌的情况下，将羧甲基纤维素钠缓慢均勻地撒到烧杯内，使羧甲基纤维素钠完全溶解，备用；在不断搅拌的情况下，将聚乙烯醇缓缓加入20°C左右的冷水中充分溶胀、分散，而后升温到95-100°C加速溶解，直到溶液不再含有微小颗粒，再经过60目不锈钢筛过滤杂质后，即可备用；d)在lOOOr/min的搅拌速度下，先在步骤b)得到的碱蓬籽饼粉溶液中缓慢加入十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯醇溶液，搅拌lOmin，再缓慢加入羧甲基纤维素钠溶液，搅拌20min ；然后，调整搅拌速度为200r/min，继续搅拌60min，整个反应过程温度控制在 65-75 °C 之间；e)取下静置，降温至室温后，加入所述防腐剂，搅拌5min，即得所述生物环保型粘结剂。与其他粘结剂相比本发明具有以下优点(1)本发明所采用碱蓬籽饼粕来源于植物的种子，属于农业副产品。采用碱蓬籽饼粕作为合成粘结剂的主要原料，可以解决碱蓬籽饼粕的处置问题，实现碱蓬籽饼粕这一庞大的农副产品资源的再利用价值，减少工业化工原料的使用量，使成本大大降低。(2)本发明以碱蓬籽饼粕作为主要原材料，无毒无害，绿色环保。用于农田土壤固沙，具有良好的固沙作用，保护期过后又可被土壤微生物降解，与土壤生态环境相容性好， 不会对农田土壤造成危害；因其含有丰富的有机质，还会为农作物提供生物质养料及少量钙磷等营养元素。(3)本发明所述生物环保型粘结剂，还可作为粘结纸箱、纸张及胶合板等的粘合剂。
(4)本发明所述制备方法，工艺简单且易于操作，节省了设备、能源及人力投入的成本。
具体实施例方式实施例1将盐地碱蓬籽饼破碎，然后研磨至细粉，过120目筛，取盐地碱蓬籽饼粉6. 0g，置于500ml沸水中，蒸煮30min，然后降温至65_75°C之间。称量4. Og十二烷基苯磺酸钠，备用；在烧杯中盛取IOOml的水，置于恒温磁力搅拌器上，称量3. Og羧甲基纤维素钠，在不断搅拌的情况下，将羧甲基纤维素钠缓慢均勻地撒到烧杯内，使羧甲基纤维素钠完全溶解，备用。将温度在65-75°C之间的盐地碱蓬籽饼粉溶液放在恒温磁力搅拌器上，在IOOOr/ min的搅拌速度下，先缓慢加入十二烷基苯磺酸钠，再缓慢加入羧甲基纤维素钠溶液，快速搅拌20min ；然后，调整搅拌速度为200r/min，继续搅拌70min，整个反应过程温度控制在 65-75°C之间。取下静置，降至室温后，加入山梨酸钾5. 0g，搅拌5min，即得产品。本实施例制备得到生物环保型粘结剂的性能测试结果见表1。实施例2将盐地碱蓬籽饼破碎，然后研磨至细粉，过120目筛，取盐地碱蓬籽饼粉10. 0g，置于400ml沸水中，蒸煮30min，然后降温至65_75°C之间。称量4. Og十二烷基苯磺酸钠，备用；在烧杯中盛取100ml的水，置于恒温磁力搅拌器上，称量8. Og羧甲基纤维素钠，在不断搅拌的情况下，将羧甲基纤维素钠缓慢均勻地撒到烧杯内，使羧甲基纤维素钠完全溶解，备用；另取一个烧杯，盛取100ml的水，称量 4. Og聚乙烯醇，边搅拌边将本品缓缓加入20°C左右的冷水中充分溶胀、分散，而后升温到 95-100°C加速溶解，直到溶液不再含有微小颗粒，再经过60目不锈钢筛过滤杂质后，即可备用。将温度在65-75°C之间的盐地碱蓬籽饼粉溶液放在恒温磁力搅拌器上，在IOOOr/ min的搅拌速度下，先缓慢加入十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯醇溶液，搅拌lOmin，再缓慢加入羧甲基纤维素钠溶液，搅拌20min ；然后，调整搅拌速度为200r/min，继续搅拌60min，整个反应过程温度控制在65-75°C之间。取下静置，降至室温后，加入苯甲酸钠5. 0g，搅拌5min，即得产品。本实施例制备得到生物环保型粘结剂的性能测试结果见表1。实施例3本实施例中，生物环保型粘结剂的制备步骤与实施例1相同，仅对制备生物环保型粘结剂所需原料的配比进行变化。制备过程中所需的各原料组成及配比分别如下(g)盐也碱蓬籽饼粉6. 0 ；十二烷基苯磺酸钠 3. 0 ；羧甲基纤维素钠10.0;山梨酸钾5.0;
权利要求
1.一种生物环保型粘结剂，所述粘结剂主要包括碱蓬籽饼粕、表面活性剂、增稠剂及粘合剂；以总重量为100份计，所述粘结剂各主要组分的重量份数为碱蓬籽饼粕 1. 2-4. 0份；表面活性剂 0. 4-1. 0份；增稠剂0. 8-3. 0份；粘合剂0. 5-1. 5份；防腐剂1. 0-1. 5份；其余为水。
2.根据权利要求1所述的生物环保型粘结剂，其特征在于所述碱蓬为盐地碱蓬、翅碱蓬、角碱蓬、硬枝碱蓬中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的生物环保型粘结剂，其特征在于所述碱蓬籽饼粕为碱蓬籽经压榨榨油处理或溶剂浸提后得到的尾料；使用时需破碎、研细、过筛，得到粒径小于 0. 125mm的碱蓬籽饼粉。
4.根据权利要求1所述的生物环保型粘结剂，其特征在于所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，其结构为直链结构，即LAS。
5.根据权利要求1所述的生物环保型粘结剂，其特征在于所述增稠剂为羧甲基纤维素钠，由天然纤维素与苛性碱及一氯醋酸反应后制得的一种阴离子型高分子化合物，分子量为 6400 (1000)，密度为 0. 5-0. 7g/cm3。
6.根据权利要求1所述的生物环保型粘结剂，其特征在于所述粘合剂为聚乙烯醇 17-88、聚乙烯醇17-92及聚乙烯醇17-99中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的生物环保型粘结剂，其特征在于所述防腐剂为山梨酸钾、苯甲酸及其盐中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的生物环保型粘结剂，其特征在于制得的所述生物环保型粘结剂粘度为40-1500厘泊。
9.一种权利要求1所述的生物环保型粘结剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤a)将所述碱蓬籽饼粕破碎研磨至细粉，过筛，取粒径小于0.125mm的碱蓬籽饼粉；b)将步骤a)得到的碱蓬籽饼粉置于沸水中做热处理，蒸煮30min；然后取下静置，降温至65-75 °C之间；c)在不断搅拌的情况下，将羧甲基纤维素钠缓慢均勻地撒到烧杯内，使羧甲基纤维素钠完全溶解，备用；在不断搅拌的情况下，将聚乙烯醇缓缓加入20°C左右的冷水中充分溶胀、分散，而后升温到95-100°C加速溶解，直到溶液不再含有微小颗粒，再经过60目不锈钢筛过滤杂质后，即可备用；d)在lOOOr/min的搅拌速度下，先在步骤b)得到的碱蓬籽饼粉溶液中缓慢加入十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯醇溶液，搅拌lOmin，再缓慢加入羧甲基纤维素钠溶液，搅拌20min ；然后，调整搅拌速度为200r/min，继续搅拌60min，整个反应过程温度控制在65_75°C之间；e)取下静置，降温至室温后，加入所述防腐剂，搅拌5min，即得所述生物环保型粘结剂。
全文摘要
本发明提供了一种生物环保型粘结剂，以碱蓬籽饼粕为主要原料，辅以表面活性剂、增稠剂及粘合剂。此种粘结剂适用于土壤沙粒的粘结，目的在于形成固结层，防止风沙起尘。此外，该粘结剂还可作为粘结纸箱、纸张及胶合板等的粘合剂。本发明还提供了该粘结剂的制备方法。本发明所述粘结剂，碱蓬籽饼粕原料价廉且来源广泛，所得粘结剂无毒无害，绿色环保，有着显著的经济效益和环保效益。
文档编号C09J129/04GK102504757SQ20111038565
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月29日 优先权日2011年11月29日
发明者姬亚芹, 张雷波, 赵雪艳 申请人:南开大学