专利名称：甘蔗汁-三聚氰胺-甲醛树脂胶粘剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及环保型木材胶粘剂，尤其是一种以可再生生物质资源甘蔗汁为原料的甘蔗汁-三聚氰胺-甲醛树脂胶粘剂及其制备方法。
背景技术：
随着我国人造板工业的迅速发展，木材胶粘剂用量也日益增加，脲醛树脂胶用量已占总用量的68% 74%，成为人造板行业中使用最大的一类胶粘剂。脲醛树脂胶粘剂的原料均来源于不可再生的石油产品，而随着石油资源匮乏及其价格不断上涨，寻找利用可再生资源代替石油产品作为制备胶粘剂的原料，已成为目前亟待解决的一个关键问题。由于脲醛树脂(UF)胶粘剂是由尿素和甲醛，在催化剂存在下，通过逐步缩聚反应生成的低分子量树脂，胶粘剂中的甲醛反应不完全，在家装和人造板上应用时会释放游离甲醛，对生产者和消费者的健康构成直接危害。因此，发展无污染、无毒害、符合“环保、健康、安全”要求的绿色胶粘剂势在必行。蔗糖是由一分子葡萄糖和一分子果糖缩合失去一分子水而成的多羟基化合物，每个蔗糖分子上有8个活性羟基，其中3个为伯醇羟基，5个为仲醇羟基。蔗糖分子的伯醇羟基具有较大的活性，在高温条件下蔗糖既可作为交联剂与三聚氰胺、苯酚发生缩聚反应，又可作为改性剂添加到胶粘剂中以提高胶粘剂的柔韧性。蔗糖是压榨甘蔗成甘蔗汁后，再经蒸发、煮炼制成，因此浓缩后的甘蔗汁性质与蔗糖相似，但成本却明显降低。因此，开发以甘蔗汁为原料制备的胶粘剂以代替脲醛树脂用于人造板工业，符合胶粘剂低成本、低毒性的发展趋势。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种成本低、工艺简、污染少、毒性低的甘蔗汁-三聚氰胺-甲醛树脂胶粘剂及其制备方法。为解决上述技术问题本发明采用如下技术方案:甘蔗汁-三聚氰胺-甲醛树脂胶粘剂，该胶粘剂以三聚氰胺、甲醛和甘蔗汁为原料，在高温条件下通过三元共聚制成。该胶粘剂为红棕色，固体含量为40% 50%，粘度为16 25s，在63°C水中浸泡3h，胶合强度0.7 1.5MPa。上述甘蔗汁-三聚氰胺-甲醛树脂胶粘剂的制备方法，包括以下步骤:(1)将压榨出的甘蔗汁在55 65°C下减压蒸馏至蔗糖含量为40 50%的浓缩甘蔗汁；(2)在反应釜中，加入步骤(I)的浓缩甘蔗汁120 180公斤，用氢氧化钠溶液调节pH值至9.0 11.0，升温到95 100°C，保温40 80min ；(3)降温至40 50°C，加入81 124公斤质量浓度为37%的甲醛，用氢氧化钠溶液调节PH值至8.5 9.5，加入交联剂硼砂0.8 1.8公斤，待硼砂溶解后加60 80公斤三聚氰胺，逐渐升温到84 92°C ;
(4)在84 92°C保持搅拌20 40min，开始测量反应液的水稀释度，当水稀释度为2 3时，用氢氧化钠溶液调节pH值至8.5 9.0，然后降温到35°C以下，出料。压榨出的甘蔗汁固体含量为10 18%。氢氧化钠溶液的质量浓度为30%。三聚氰胺与甲醛的摩尔比为1:2.00 2.68。步骤(3 )中升温速度为IV /分钟。针对目前木材胶粘剂存在的成本高、污染重、毒性大等问题，发明人以三聚氰胺、甲醛和可再生生物质资源甘蔗汁为原料，在高温条件下通过三元共聚制成新型环保的甘蔗汁-三聚氰胺-甲醛树脂木材胶粘剂。该胶粘剂为红棕色，固体含量为40% 50%，粘度为16 25s (涂-4杯)，在63°C水中浸泡3h，胶合强度兰0.7MPa，达到国家“II类”胶合板标准。本发明既可以减少胶粘剂生产中甲醛的使用量，从而降低了木材胶粘制品使用过程中的游离甲醛含量，污染小、毒性低；又为甘蔗汁的综合利用提供了新的途径，开发了木材胶粘剂生产的新原料；此外·，本发明制备方法不添加任何改性剂、不脱水、制造工艺简单，胶粘剂生产成本低廉。
具体实施例方式实施例一(I)将压榨出的甘蔗汁(固体含量为10%左右)在65°C下减压蒸馏至蔗糖含量为45%的黑褐色、粘稠的浓缩甘蔗汁；(2)在1000公斤的反应釜中，加入步骤(I)的浓缩甘蔗汁150公斤，用质量浓度为30%的氢氧化钠溶液调节pH值至9.0，升温到95 °C，保温80min ；(3)降温至45°C，加入81公斤质量浓度为37%的甲醛，用质量浓度为30%的氢氧化钠溶液调节PH值至8.5 9.5，加入交联剂硼砂I公斤，待硼砂溶解后加63公斤三聚氰胺(三聚氰胺与甲醛的摩尔比为1:2.00)，逐渐升温到90 92°C (升温速度约为1°C /分钟);(4)在88 90°C保持搅拌30min，开始测量反应液的水稀释度，当水稀释度为2 3时，用质量浓度为30%的氢氧化钠溶液调节pH值至8.5 9.0，然后降温到35°C以下，出料。该胶粘剂为红棕色，固体含量为45% 50%，粘度为19 23s (涂_4杯)，在63°C水中浸泡3h，胶合强度0.9 1.24MPa。实施例二(I)将压榨出的甘蔗汁(固体含量为15%左右)在60°C下减压蒸馏至蔗糖含量为45%的黑褐色、粘稠的浓缩甘蔗汁；(2)在1000公斤的反应釜中，加入步骤(I)的浓缩甘蔗汁120公斤，用质量浓度为30%的氢氧化钠溶液调节pH值至10.0,升温到98°C，保温60min ；(3)降温至45°C，加入124公斤质量浓度为37%的甲醛，用质量浓度为30%的氢氧化钠溶液调节PH值至8.5 9.0，加入交联剂硼砂0.8公斤，待硼砂溶解后加80公斤三聚氰胺(三聚氰胺与甲醛的摩尔比为1:2.41)，逐渐升温到88 90°C(升温速度约为1°C /分钟)；
(4)在88 90°C保持搅拌30min，开始测量反应液的水稀释度，当水稀释度为2 3时，用质量浓度为30%的氢氧化钠溶液调节pH值至8.5 9.0，然后降温到35°C以下，出料。该胶粘剂为红棕色，固体含量为42% 48%，粘度为17 21s (涂_4杯)，在63°C水中浸泡3h，胶合强度0.81 1.1OMPa0实例三(I)将压榨出的甘蔗汁(固体含量为18%左右)在55°C下减压蒸馏至蔗糖含量为45%的黑褐色、粘稠的浓缩甘蔗汁；(2)在1000公斤的反应釜中，加入步骤(I)的浓缩甘蔗汁180公斤，用质量浓度为30%的氢氧化钠溶液调节pH值至10.5，升温到100°C，保温40min ；(3)降温至45°C，加入114公斤质量浓度为37%的甲醛，用质量浓度为30%的氢氧化钠溶液调节PH值至8.5 9.0，加入交联剂硼砂1.8公斤，待硼砂溶解后加63公斤三聚氰胺(三聚氰胺与甲醛的摩尔比为1:2.68)，逐渐升温到84 88°C(升温速度约为1°C /分钟);(4)在84 88°C保持搅拌30min，开始测量反应液的水稀释度，当水稀释度为2 3时，用质量浓度为30%的氢氧化钠溶液调节pH值至8.5 9.0，然后降温到35°C以下，出料。该胶粘剂为红棕色，固体 含量为40% 46%，粘度为16 20s (涂_4杯)，在63°C水中浸泡3h，胶合强度0.76 0.88MPa。
权利要求
1.一种甘蔗汁-三聚氰胺-甲醛树脂胶粘剂，其特征在于该胶粘剂以三聚氰胺、甲醛和甘蔗汁为原料，在高温条件下通过三元共聚制成。
2.根据权利要求1所述的甘蔗汁-三聚氰胺-甲醛树脂胶粘剂，其特征在于该胶粘剂为红棕色，固体含量为40% 50%，粘度为16 25s，在63°C水中浸泡3h，胶合强度0.7 1.5MPa0
3.根据权利要求1所述甘蔗汁-三聚氰胺-甲醛树脂胶粘剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤: Cl)将压榨出的甘蔗汁在55 65°C下减压蒸馏至蔗糖含量为40 50%的浓缩甘蔗汁； (2)在反应釜中，加入步骤(I)的浓缩甘蔗汁120 180公斤，用氢氧化钠溶液调节pH值至9.0 IL 0，升温到95 100°C，保温40 80min ； (3)降温至40 50°C，加入8 1 124公斤质量浓度为37%的甲醛，用氢氧化钠溶液调节pH值至8.5 9.5，加入交联剂硼砂0.8 1.8公斤，待硼砂溶解后加60 80公斤三聚氰胺，逐渐升温到84 92 °C ； (4)在84 92°C保持搅拌20 40min，开始测量反应液的水稀释度，当水稀释度为2 3时，用氢氧化钠溶液调节pH值至8.5 9.0，然后降温到35°C以下，出料。
4.根据权利要求3所述甘蔗汁-三聚氰胺-甲醛树脂胶粘剂的制备方法，其特征在于:所述压榨出的甘鹿汁固体含量为10 18%。
5.根据权利要求3所述甘蔗汁-三聚氰胺-甲醛树脂胶粘剂的制备方法，其特征在于:所述氢氧化钠溶液的质量浓度为30%。
6.根据权利要求3所述甘蔗汁-三聚氰胺-甲醛树脂胶粘剂的制备方法，其特征在于:所述三聚氰胺与甲醛的摩尔比为1:2.00 2.68。
7.根据权利要求3所述甘蔗汁-三聚氰胺-甲醛树脂胶粘剂的制备方法，其特征在于:步骤(3)中升温速度为1°C /分钟。
全文摘要
本发明公开了一种甘蔗汁-三聚氰胺-甲醛树脂木材胶粘剂及其制备方法，以三聚氰胺、甲醛和可再生生物质资源甘蔗汁为原料，在高温条件下通过三元共聚制成新型环保的木材胶粘剂。该胶粘剂为红棕色，固体含量为40%～50%，粘度为16～25s(涂-4杯)，在63℃水中浸泡3h，胶合强度≧0.7MPa，达到国家“II类”胶合板标准。本发明既可以减少胶粘剂生产中甲醛的使用量，从而降低了木材胶粘制品使用过程中的游离甲醛含量，污染小、毒性低；又为甘蔗汁的综合利用提供了新的途径，开发了木材胶粘剂生产的新原料；此外，本发明制备方法不添加任何改性剂、不脱水、制造工艺简单，胶粘剂生产成本低廉。
文档编号C09J161/32GK103074016SQ20131002945
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月25日 优先权日2013年1月25日
发明者甘卫星, 江涛 申请人:广西大学