一种淀粉木材胶粘剂及制备方法与流程

文档序号：13381356阅读：613来源：国知局

本发明涉及木材胶粘剂领域，进一步地说，是涉及一种淀粉木材胶粘剂及制备方法。

背景技术：

木材用胶粘剂是通过粘附力使木材和木材或者别的材质结合在一起的物质，在木材胶合中起着极其重要的作用，其用量的多少完全可以用来考量一个国家或区域内木材加工行业的发展状况。据调查，我国在年全年生产的人造板达2.23亿平方米，同比增长，用于人造板生产的木材胶粘剂的用量已达万吨，由此可见，木材用胶粘剂市场需求旺盛。伴随建筑业以及装潢业的蓬勃发展，木材制品需求量不断增大，木材供求间的矛盾日益突出，而高效应用劣质木材、生产及加工过程中的剩余物开发木材制品，成为解决这一矛盾的有效措施，这进一步加剧了胶粘剂的市场需求。

一般将木材用胶粘剂划为两大类：合成类胶粘剂与天然类胶粘剂。传统合成类木材胶多数情况下指“三醛”类胶粘剂，这些胶粘剂因贮藏性能好、粘结强度高且价格低廉，依然主导市场，但其使用过程中，不可避免地释放对人类健康有害的甲醛气体，目前降低游离甲醛的含量成为国内外胶粘剂研究人员的主攻方向，但从长远来看，环境友好的木材用胶粘剂才是未来的发展方向。近年来，因性能稳定且对环境友好，水基型的合成类胶粘剂，如水性丙烯酸乳液、水分散聚氨酯乳液以及聚醋酸乙烯酯乳液(俗称白乳胶)等木材胶的用量逐年递增，但生产这些胶粘剂的过程中都会消耗大量的石油、天然气等化石燃料，代价高昂，随着石油资源的日益枯竭，发展可再生的生物质胶粘剂成为大势所趋。目前，生物质木材胶中占主导的为淀粉胶、木质素胶、大豆蛋白胶和采用其它天然材质开发的木材胶。而在这些胶粘剂中，淀粉胶因原料来源丰富、成本低廉以及对环境友好等优点，应用前景广阔。目前现有技术中的淀粉胶粘剂都是先将淀粉氧化再接枝单体制备淀粉胶粘剂，这种胶相比三醛胶而言比较环保，但是它的粘结强度不高，且耐水性与持久性都比较差。

技术实现要素：

为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种淀粉木材胶粘剂及制备方法。本发明的淀粉木材胶粘剂低固含量高强度，可以在传统简单的合成设备上实现，成本低、粘结性能好且耐贮藏的木材用胶粘剂且容易实现工业化生产。

淀粉胶粘剂作为应用时间最久的一类生物质胶粘剂，具有价格低廉、原材料来源范围广以及天然可再生等优点，受到了越来越多学者的青睐。而其中的接枝共聚改性淀粉基木材胶为单组份胶粘剂，可很好地解决多组分木材胶不耐贮藏的缺陷，且其粘结强度高、制备工艺简单，可以作为一种环境友好型的木材胶大规模推广。本发明在发明人于2015年6月26日申请的中国专利201510362137.6的基础上，通过酯化淀粉接枝，制得高强度低固含量淀粉木材胶粘剂。

本发明的目的之一是提供一种淀粉木材胶粘剂。

是由包括以下组分的原料制备而得：

所述酯化淀粉含有碳碳双键基团和长烷基链，结构通式为：

其中，r1，r2，r3为氢原子、苯基(cnhn～1)、烷基(cnh2n+1)，其中n＝2～18。

所述单体为双键的酯类单体，结构通式为：

其中r1，r2为氢原子、苯基(cnhn～1)、烷基(cnh2n+1)或r3为氢原子或烷基(cnh2n+1)，其中n＝2～18；优选为醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酰胺中的一种或几种；

所述引发剂为水溶性引发剂，如过硫酸钾、过硫酸铵等。

所述稳定剂为尿素；

所述乳化剂为十二烷基硫酸钠和/或壬基酚聚氧乙烯醚；

所述消泡剂为水溶性消泡剂，如磷酸三丁酯等。

其中，

所述的改性淀粉是由重量份数计的以下组分制备而得：

天然淀粉100份，溶剂50～200份，催化剂10～50份，改性剂1～50份；

所述天然淀粉选自玉米淀粉、木薯淀粉、红薯淀粉、马铃薯淀粉、麦类淀粉、豆类淀粉或高粱淀粉的至少一种；

所述的催化剂选自有机碱类或多元胺中至少一种；优选选自吡啶、吡咯、乙二胺以及三乙胺中的至少一种；

所述的溶剂选自小分子酯类、二甲基甲酰胺、三氯甲烷中的至少一种；所述小分子酯类为乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸己酯或乙酸甲酯。

所述改性剂为丙烯酰氯或者丙烯酰氯和其他酰氯的混合物，丙烯酰氯的质量分数为50％～100％，优选80％～100％。

所述改性淀粉是由包括以下步骤的方法制备的：

(1)淀粉的催化预处理：天然淀粉加入溶剂制得淀粉悬浮液，滴加催化剂，在10℃～60℃下搅拌0.5～3小时；

(2)淀粉的改性：边搅拌边滴加改性剂，在10℃～60℃下搅拌0.5～3小时后加入无水乙醇洗涤，抽滤、干燥后制得所述改性淀粉

本发明的目的之二是提供一种淀粉木材胶粘剂的制备方法。

包括：

将酯化淀粉，引发剂，乳化剂和水混合后，依次滴加单体及引发剂，然后加入质量浓度为8～10％的聚乙烯醇水溶液，最后加入稳定剂及消泡剂，制得所述淀粉木材胶粘剂。

具体包括以下步骤：

(1)将酯化淀粉，引发剂，乳化剂和水混合，缓慢滴加单体，60～75℃加热2～3h小时；

(2)在醋酸乙烯酯滴加完毕以后，再次滴加引发剂，继续反应1～2h；

(3)将反应温度升至80～85℃，对淀粉进行糊化同时加入聚乙烯醇水溶液，反应0.5～1h；

(4)之后将温度降至40～60℃，加入稳定剂以及消泡剂，反应0.5～1h，混合均匀后制得淀粉木材胶粘剂。

本发明一种高强度低固含量淀粉木材粘结剂可以在传统简单的合成设备上实现，成本低、粘结性能好且耐贮藏的木材用胶粘剂且容易实现工业化生产。比之现有技术中的胶粘剂，本发明淀粉胶的干强度与湿强度分别提高了一倍，达到了可工业应用的标准。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本发明。

实施例中所用原料：玉米淀粉(长春大成玉米开发有限公司生产生产)、木薯淀粉(上海今朝食品有限公司生产)、大豆淀粉(上海今朝食品有限公司生产)、丙烯酰氯(上海晶纯生化科技股份有限公司生产)、硬脂酰氯(上海晶纯生化科技股份有限公司生产)，其他试剂均为国药集团化学试剂有限公司生产。

对比例1

向安装搅拌器、回流装置的四口烧瓶中，加入预设质量的玉米淀粉盐酸溶液调制成淀粉乳，于60℃酸解预定时间后，调节ph为4.0，将温度升至70℃，随后将一定量的过硫酸铵加入反应装置中，使用恒流泵按一定的滴速滴加醋酸乙烯酯进行接枝反应，反应一定时间后补加过硫酸铵，继续接枝反应，反应完后加入质量分数为10％的pva，将温度升至85℃后糊化，随后降温至60℃，调节溶液ph至6.0后加入1份尿素以及1份乳化剂十二烷基硫酸钠，搅拌30min后即可得到淀粉基木材胶粘剂。