一种环保型生物质胶粘剂的制备方法与流程

文档序号:15716647发布日期:2018-10-19 22:08阅读:338来源:国知局

本发明涉及一种胶粘剂,具体涉及一种环保型生物质胶粘剂。



背景技术:

据统计,2014年我国人造板产量已经达到2.74亿m3。高性能环保型人造板的开发,极大地取决于环保型木材胶黏剂的研发与应用。我国传统的木材工业用胶黏剂以“三醛胶”为主,虽然价格低廉、使用方便、胶合性能好,但甲醛释放量大,而传统的降低“三醛胶”甲醛释放量的方法会降低板材耐水性,不符合当前我国木质材料对胶黏剂品种和质量的应用需求。因此,寻找新的生产原料以及改进工艺技术成为木材胶黏剂行业发展的必然趋势。

液化技术的出现成为一个突破点,而生物质液化技术是指在某种有机物的存在下,将固态的生物质资源直接转化成液态的具有化学活性的低分子液体。其中一种较为常见的液化技术是以生物质为原料、苯酚为液化剂、硫酸等无机酸为催化剂的中低温液化技术。对苯酚液化工艺进行优化,得到最佳的反应温度、催化剂用量和液固比等工艺参数,是国内外专家的研究热点。

生物质胶黏剂作为一种使用方便,黏接性能和贮存稳定性强的环保型胶黏剂而成为研究热点。玉米在世界上很多国家都有种植,其种植面积仅次于小麦和水稻。我国每年约产出几亿吨的玉米秸秆,但长期以来都未能得到充分有效利用,其利用价值很低。已有研究表明,利用化学试剂对秸秆进行液化处理是有效转化生物质资源的一项新技术,将液化物用于制造胶黏剂更是生物质资源利用的一个新途径。本发明以苯酚为液化剂、磷酸为催化剂条件下将玉米秸秆进行液化,并以液化产物替代苯酚制备木材用胶黏剂,以提高玉米秸秆资源的利用价值。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种环保型生物质胶粘剂的制备方法,该剂化学性质稳定,高温下也不易分解,且原料容易获取,生产成本低廉,粘结强度高。

一种环保型生物质胶粘剂的制备方法,其特征在于该方法包括以下步骤:

1)称取15重量份玉米秸秆粉分散于45~75重量份苯酚中,磁力搅拌30min,再加入3.6~9重量份磷酸,超声处理1h后将混合溶液转入反应釜中,边搅拌边升温至150℃,反应2h后出料,过滤,得到玉米秸秆液化产物,备用;

2)将上述玉米秸秆液化产物置于反应釜中,边搅拌边升温至40℃,向反应釜中加入18重量份甲醛,在45~55℃下反应50~60min,然后持续升温至85~90℃反应40~50min,再降温至75℃,边搅拌边加入sno2-zno-三聚氰胺复合改性树脂,保温反应5~6h,将物料降温至40℃以下,出料,即得环保型生物质胶粘剂。

所述改性树脂制备方法如下:

1)称取7重量份四氯化锡、5重量份硝酸锌于三口烧瓶中,加入0.5重量份盐酸,30重量份去离子水后磁力搅拌30min后放入恒温水浴锅,升温至60℃,剧烈搅拌下逐滴加入5mol/l的氨水溶液,当溶液ph为7时停止滴加,继续搅拌0.5h,得到白色溶胶,将溶胶去除室温下凝胶陈化24h放入鼓风干燥箱内80℃干燥20h,再置于氮气氛围、600℃马弗炉煅烧6h,得到sno2-zno复合纳米粉体,备用;

2)在反应釜中加入490重量份质量分数为37%的甲醛溶液和2.7重量份质量分数为50%的氢氧化钠溶液,边搅拌边缓慢加入12重量份sno2-zno复合纳米粉体、190重量份三聚氰胺、54重量份尿素和25.5重量份甲醇,再加入9重量份聚乙烯醇,在90℃下反应3h,当ph=7.4时,降温出料,得到sno2-zno-三聚氰胺复合改性树脂。

有益效果:本发明提供一种环保型生物质胶粘剂的制备方法,采用生物质为原料,与传统的酚醛树脂相比,其游离甲醛释放量低,且具有较好的生物降解性。所制备的胶粘剂污染小更加绿色环保,粘结强度更强,耐水性能更好,同时生产成本低,制备原料来源广泛,适用于大规模生产。

具体实施方式

实施例1

1)称取15重量份玉米秸秆粉分散于60重量份苯酚中,磁力搅拌30min,再加入6重量份磷酸,超声处理1h后将混合溶液转入反应釜中,边搅拌边升温至150℃,反应2h后出料,过滤,得到玉米秸秆液化产物,备用;

2)将上述玉米秸秆液化产物置于反应釜中,边搅拌边升温至40℃,向反应釜中加入18重量份甲醛,在45~55℃下反应50~60min,然后持续升温至85~90℃反应40~50min,再降温至75℃,边搅拌边加入sno2-zno-三聚氰胺复合改性树脂,保温反应5~6h,将物料降温至40℃以下,出料,即得环保型生物质胶粘剂。

所述sno2-zno-三聚氰胺复合改性树脂制备方法如下:

1)称取7重量份四氯化锡、5重量份硝酸锌于三口烧瓶中,加入0.5重量份盐酸,30重量份去离子水后磁力搅拌30min后放入恒温水浴锅,升温至60℃,剧烈搅拌下逐滴加入5mol/l的氨水溶液,当溶液ph为7时停止滴加,继续搅拌0.5h,得到白色溶胶,将溶胶去除室温下凝胶陈化24h放入鼓风干燥箱内80℃干燥20h,再置于氮气氛围、600℃马弗炉煅烧6h,得到sno2-zno复合纳米粉体,备用;

2)在反应釜中加入490重量份质量分数为37%的甲醛溶液和2.7重量份质量分数为50%的氢氧化钠溶液,边搅拌边缓慢加入12重量份sno2-zno复合纳米粉体、190重量份三聚氰胺、54重量份尿素和25.5重量份甲醇,再加入9重量份聚乙烯醇,在90℃下反应3h,当ph=7.4时,降温出料,得到sno2-zno-三聚氰胺复合改性树脂。

实施例2

与实施例1完全相同,不同在于:加入45重量份苯酚,3.6重量份磷酸。

实施例3

与实施例1完全相同,不同在于:加入45重量份苯酚,4.5重量份磷酸。

实施例4

与实施例1完全相同,不同在于:加入45重量份苯酚,5.4重量份磷酸。

实施例5

与实施例1完全相同,不同在于:加入4.8重量份磷酸。

实施例6

与实施例1完全相同,不同在于:加入7.2重量份磷酸。

实施例7

与实施例1完全相同,不同在于:加入75重量份苯酚。

实施例8

与实施例1完全相同,不同在于:加入75重量份苯酚,7.5重量份磷酸。

实施例9

与实施例1完全相同,不同在于:加入75重量份苯酚,9重量份磷酸。

对比例1

与实施例1完全相同,不同在于:只是不加入sno2-zno-三聚氰胺复合改性树脂。

对比例2

与实施例1完全相同,不同在于:只是用三聚氰胺树脂代替sno2-zno-三聚氰胺复合改性树脂。

对比例3

与实施例1完全相同,不同在于:只是制备sno2-zno-三聚氰胺复合改性树脂时不加入尿素。

对比例4

与实施例1完全相同,不同在于:只是制备sno2-zno-三聚氰胺复合改性树脂时不加入聚乙烯醇。

对比例5

与实施例1完全相同,不同在于:只是制备sno2-zno-三聚氰胺复合改性树脂时用四氯化钛代替四氯化锡。

对比例6

与实施例1完全相同,不同在于:只是制备生物质胶粘剂时用乙醇代替苯酚。

对比例7

与实施例1完全相同,不同在于:只是制备生物质胶粘剂时用硫酸代替磷酸。

对比例8

与实施例1完全相同,不同在于:只是制备生物质胶粘剂时不加入磷酸。

对比例9

与实施例1完全相同,不同在于:只是制备生物质胶粘剂时用油棕榈果壳代替玉米秸秆粉。

按下述方法对本发明实施例1~9与对比例1~9制备的生物质胶粘剂进行性能测试:

胶粘剂粘结性能评价实验

参照gb/t17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》中i类胶合板的胶合强度测定方法测定用实施例1~9与对比例1~9制备的生物质胶粘剂胶合试件的胶合强度。

胶粘剂性能评价结果

由实施例1~9可以发现,当在实施例1所处于配比环境中,制得的生物质胶粘剂胶合强度最高,达到2.376mpa,而是实施例2~9制备的生物质胶粘剂胶合性能不是特别理想,其粘结强度均在1.3mpa以下,实施例1配比下制备的胶粘剂胶合性能出奇的好,说明在该重量比下,玉米秸秆粉、苯酚和sno2-zno-三聚氰胺复合改性树脂协同作用较好,制备的胶粘剂污染小更加绿色环保,粘结强度更强。另外对比例1~5说明sno2-zno-三聚氰胺复合改性树脂的加入对胶粘剂胶合性能影响较大,对比例6~9说明制备胶粘剂原料及条件的选择对其胶合性能有突出影响。

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