一种生物质环保胶粘剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高分子化学研宄领域，具体涉及一种生物质环保胶粘剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]传统生物质胶粘剂使用的历史十分悠久，其应用也非常广泛。例如，20世纪40?60年代，大豆蛋白胶一度占美国胶合板用胶量的85%以上。但由于传统生物质胶粘剂存在胶接性能差、耐水性能差的缺陷，伴随着合成树脂木材胶粘剂的开发应用，生物质胶粘剂逐渐被以石油产品为原料的合成树脂胶粘剂所取代。
[0003]由于石油衍生物价格上涨带来的成本问题和环境保护问题日益突出，使利用价格低廉的可再生资源代替石油资源，成为研宄的热点。自20世纪90年代以来，随着胶粘剂市场的不断扩大，全球石油资源的有限性和环境污染等问题逐渐引起人们的重视；而合成树脂胶粘剂因含有甲醛、苯酚等有毒物质，在生产、运输和使用过程中会对环境和人体健康造成极大的危害。因此，胶粘剂行业必须考虑使用可再生的、环境友好型胶粘剂，性能上可以代替合成树脂胶粘剂，可持续发展环保型胶粘剂成为胶粘剂工业的研宄热点。但生物质胶由于粘接强度较低、耐水性差、抗微生物降解能力低而影响其市场发展。研宄发现通过对生物质原料进行改性和变性，可以改善生物质胶粘剂的耐水性和胶接性能并应用于各个领域。基于可再生资源生物质胶粘剂对实现可持续发展意义重大，大豆蛋白胶改性胶粘剂已经成为研宄热点。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服上述局限，提供一种生物质环保胶粘剂的制备方法与应用。
[0005]一种生物质环保胶粘剂的制备方法，包括以下步骤:将5?25重量份的生物质原料与100重量份的水放入反应容器中，加入氢氧化钠和硼酸钠溶液，升温至40?80°C，得到生物质材料分散液，加入I?30份改性剂、乳化剂和催化剂，在40?80°C搅拌I?4小时进行反应，得到生物质材料乳液；在所述的乳液加入0.1?20份增强剂，调节体系pH值为8-11，搅拌I?5小时，得到胶粘剂原液；最后，向所述的胶粘剂原液中加入防腐剂，得到生物质环保胶粘剂。
[0006]所述的生物质原料涉及大豆分离蛋白、大豆浓缩蛋白、玉米蛋白粉、脱脂大豆粉、脱脂花生粉、脱脂大豆柏以及脱脂花生柏中的一种或多种。
[0007]所述的改性剂选自环氧豆油、环氧葵花油、环氧红花油、环氧茶油、环氧菜籽油、环氧芝麻油、环氧玉米油、环氧胡麻油和食用废弃油脂中的一种或多种。
[0008]所述的增强剂选自水性环氧一丙烯酸酯乳液、水性环氧一苯乙烯乳液、水性环氧一丙烯腈乳液、聚酰胺环氧氯丙烷树脂、阳离子型水性聚氨酯乳液、阴离子型水性聚氨酯乳液、非离子型水性聚氨酯乳液中的一种或多种。
[0009]所述的催化剂选自硫酸、盐酸、硼酸、对甲苯磺酸和磷酸中的一种或多种； 所述的pH调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钙、氢氧化钙、碳酸钠和碳酸钾中的一种或多种。
[0010]所述的防腐剂选自四硼酸钠、苯甲酸钠、苯甲酸钾、硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钾、亚硝酸钾、亚硫酸钠、亚硫酸钾或三乙醇胺中的一种或多种。
[0011]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
本发明基于生物质蛋白材料，包括植物蛋白的副产物制备胶粘剂，原材料来源广泛，具有成本低、可再生等优点；制得蛋白胶粘剂不含甲醛，无毒环保，成本低，市场前景优越。
[0012]本发明生物质胶粘剂固含量在5?40%，生物质材料占胶粘剂固体含量的80%以上，成本低；发明将现有生产的低值副产物如脱脂豆柏进行高附加值的开发，为环保生物质胶粘剂的开发和工业副产物的资源化利用提供了新的途径。
[0013]本发明通过对生物质原料进行改性处理，攻克生物质性质的粘合剂胶合强度低、耐水性差的关键难题，制得无甲醛胶粘剂，其性能与传统脲醛树脂相媲美。胶粘剂热压工艺与现行脲醛树脂压板工艺相比已经工业化生产的其他生物质胶粘剂将更有市场前景。
【具体实施方式】
[0014]实施例1
在装有温度计的1000毫升三颈瓶中，加入SOg大豆分离蛋白粉和400毫升水，然后加入3g氢氧化钠和4g硼酸钠，搅拌10 min，置于60摄氏度的恒温水浴中糊化25分钟；先后加入5 mL环氧大豆油，2 g十二烧基磺酸钠及10 mL10%硫酸溶液，在50摄氏度下反应4小时，利用氢氧化钾调节PH值到8.5。往改性蛋白乳液中加入8毫升阳离子型水性聚氨酯乳液，搅拌lOmin，再加入亚硝酸钠，制备得到生物质环保胶粘剂乳液。
[0015]实施例2
在装有温度计的1000毫升三颈瓶中，加入80g脱脂大豆粉和400毫升水，然后加入3g氢氧化钠和4g硼酸钠，搅拌10 min，置于50摄氏度的恒温水浴中糊化30分钟，先后加入5 mL环氧环氧菜籽油，2 g十二烧基磺酸钠及13 mL10%硫酸溶液、4 g十四水合硼酸，在60摄氏度反应3小时，利用氢氧化钠溶液调节pH值到8.5。往共聚乳液中加入10毫升水性环氧一苯乙烯乳液，搅拌lOmin，再加入苯甲酸钠，制备得到生物质环保胶粘剂乳液。
[0016]实施例3
在装有温度计的1000毫升三颈瓶中，加入80g脱脂花生柏和400毫升水，然后加入3g氢氧化钠和4g硼酸钠，搅拌10 min，置于40摄氏度的恒温水浴中糊化40分钟，通入氮气并搅拌15min后，先后加入5mL环氧茶油，2g十二烷基磺酸钠及4g硼酸，在70摄氏度反应
2.5小时，利用碳酸钠调节pH值到8.5。往乳液中加入20毫升聚酰胺环氧氯丙烷树脂溶液，搅拌lOmin，再加入亚硫酸钾，制备得到生物质环保胶粘剂乳液。
[0017]测试效果:
使用本发明的胶粘剂时，施胶工艺涂胶后闭合陈放I?2小时后热压，热压温度145摄氏度；压力1.5MPa ;热压时间lmin/mm板厚，压制的杨木三合板的胶合强度均大于1.8MPa，测定胶合强度时木材破坏率为30?40%，湿强度大于1.5 MPa0
【主权项】
1.一种生物质环保胶粘剂的制备方法，包括以下步骤，其特征在于:将5?25重量份的生物质原料与100重量份的水放入反应容器中，加入氢氧化钠和硼酸钠溶液，升温至40?80 °C，得到生物质材料分散液，加入I?30份改性剂、乳化剂和催化剂，在40?80 °C搅拌i?4小时进行反应，得到生物质材料乳液；在所述的乳液加入0.1?20份增强剂，调节体系PH值为8-11，搅拌I?5小时，得到胶粘剂原液；最后，向所述的胶粘剂原液中加入防腐剂，得到生物质环保胶粘剂。2.根据权利要求1所述的生物质环保胶粘剂的制备方法，其特征在于:生物质原料涉及大豆分离蛋白、大豆浓缩蛋白、玉米蛋白粉、脱脂大豆粉、脱脂花生粉、脱脂大豆柏以及脱脂花生柏中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的生物质环保胶粘剂，其特征在于:改性剂选自环氧豆油、环氧葵花油、环氧红花油、环氧茶油、环氧菜籽油、环氧芝麻油、环氧玉米油、环氧胡麻油和食用废弃油脂中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的生物质环保胶粘剂的制备方法，其特征在于:增强剂选自水性环氧一丙烯酸酯乳液、水性环氧一苯乙烯乳液、水性环氧一丙烯腈乳液、聚酰胺环氧氯丙烷树脂、阳离子型水性聚氨酯乳液、阴离子型水性聚氨酯乳液、非离子型水性聚氨酯乳液中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的生物质环保胶粘剂的制备方法，其特征在于:所述的催化剂选自硫酸、盐酸、硼酸、对甲苯磺酸和磷酸中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的生物质环保胶粘剂的制备方法，其特征在于:所述的pH调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钙、氢氧化钙、碳酸钠和碳酸钾中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的生物质环保胶粘剂的制备方法，其特征在于:所述的防腐剂选自四硼酸钠、苯甲酸钠、苯甲酸钾、硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钾、亚硝酸钾、亚硫酸钠、亚硫酸钾或三乙醇胺中的一种或多种。
【专利摘要】本发明涉及一种生物质环保胶粘剂的制备方法，利用生物原料以及改性油对生物质材料进行改性，与增强剂共混，制备生物质环保胶粘剂。将5～25重量份的生物质原料与100重量份的水放入反应容器中，加入氢氧化钠和硼酸钠溶液，升温至40～80℃，得到生物质材料分散液，加入1～30份改性剂、乳化剂和催化剂，在40～80℃搅拌1～4小时进行反应，得到生物质材料乳液；在所述的乳液加入0.1～20份增强剂，调节体系pH值为8-11，搅拌1～5小时，得到胶粘剂原液；最后，向所述的胶粘剂原液中加入防腐剂，得到生物质环保胶粘剂。本发明提供的环保胶粘剂，其耐水性能和胶合强度都超过相应国家标准规定的值，使其能够应用于纸张、玻璃纤维和木材等领域。
【IPC分类】C09J11/04, C09J11/06, C09J11/08, C09J189/00
【公开号】CN104927757
【申请号】CN201510381662
【发明人】李建忠, 于守晓
【申请人】青岛农业大学, 山东华凯塑胶科技有限公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年7月2日