一种豆粕基人造板胶粘剂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种豆粕基人造板胶粘剂及其制备方法，由脱脂蛋白粉20?50份、变性剂1?5份、增强剂1?30份、分散介质60?80份制备而成，制备方法包括分散、混合和搅拌等步骤；本发明的优点在于：能够满足人造板用胶粘剂的耐水要求，保证了蛋白胶粘剂的实用性能；彻底解决了人造板带来的室内空气中的甲醛污染问题；主要原料为可再生资源，符合环境保护与可持续发展原则。
【专利说明】
一种豆粕基人造板胶粘剂及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种胶粘剂及其制备方法，具体地说是一种豆柏基人造板胶粘剂及其 制备方法，属于胶粘剂及其制备领域。
【背景技术】
[0002] 随着人民生活水平的提高和建筑、装饰装修、包装等行业的持续稳定发展，我国人 造板产量迅速增长。2014年，我国人造板总产量3.02亿m 3,约占世界总产量的50%以上。其中 刨花板〇. 17亿m3，同比增长13%;纤维板0.69亿m3，同比增长16%;胶合板1.74亿m 3，同比增长 7%。人造板总产量、胶合板产量、家具产量、木质地板产量连续多年位居世界首位。
[0003]人造板生产中普遍使用的胶粘剂是甲醛系合成树脂，以脲醛树脂及其改性产品为 主。经过多年的努力，我国人造板胶粘剂生产水平有了很大提高，人造板及其制品环保特性 有了很大改善，但是不能完全消除其制品甲醛释放，并且不少企业生产的人造板及其制品 (家具、木地板、室内木质装饰材料等)仍然存在着较为严重的甲醛释放问题，是室内空气污 染中甲醛污染的主要来源。
[0004] 目前，降低人造板甲醛释放量的方法主要有如下4种：1)采用低摩尔比改性脲醛树 脂胶粘剂;2)在改性脲醛树脂胶粘剂中加入甲醛捕捉剂;3)对人造板进行后处理;4)采用其 他环保型胶粘剂。但是，这些技术方法都存在着诸多缺陷。例如：1)采用低摩尔比改性脲醛 树脂胶粘剂虽然能够有效降低人造板产品甲醛释放量，但是产品胶合强度也往往降低，不 能满足使用要求;并且可导致固化时间延长，生产效率降低;2)在人造板用脲醛树脂胶粘剂 中加入甲醛捕捉剂，虽然能够有效降低人造板游离甲醛释放量，但是往往同时降低人造板 胶合强度；同时，一般甲醛捕捉剂价格往往远远高于脲醛树脂胶粘剂，其加入提高了产品成 本，降低了产品竞争力；3)对人造板进行后处理，如公开号为CN1526528的发明专利申请中 公开了一种采用氨气真空法制备E1/E0级环保型人造板的制造工艺;公开号为CN2394770的 实用新型专利中公开了一种降低人造板甲醛释放量的处理装置，这些后处理方法，不仅使 得人造板制造工艺复杂，而且后处理设备投资巨大，生产成本明显提高;4)采用其他环保型 胶粘剂，如异氰酸酯类胶粘剂，导致人造板生产成本大幅度增加、生产工艺难度加大，企业 和用户都难以接受;采用普通蛋白胶粘剂制备人造板胶合强度低，人造板易开胶。综上所 述，上述措施虽然能够有效降低人造板游离甲醛释放量，但不能彻底解决甲醛释放问题，或 由于生产成本过高等原因而无法推广。
[0005] 另外，目前普遍采用的人造板胶粘剂也都存在着原料的化石资源依赖问题，不符 合可持续发展的要求。
【发明内容】
[0006] 为了解决上述问题，本发明设计了一种豆柏基人造板胶粘剂及其制备方法，能够 满足人造板用胶粘剂的耐水要求，保证了蛋白胶粘剂的实用性能;彻底解决了人造板带来 的室内空气中的甲醛污染问题;主要原料为可再生资源，符合环境保护与可持续发展原则。
[0007] 本发明的技术方案为： 一种豆柏基人造板胶粘剂，包括以下重量份的组分： 脱脂蛋白粉20-50份、变性剂1-5份、增强剂1-30份、分散介质60-80份。
[0008] 优选地，所述豆柏基人造板胶粘剂，按重量份计，包括如下组分:脱脂蛋白粉27-33 份、变性剂1-2份、增强剂7-20份、分散介质65-73份。
[0009] 其中，所述脱脂蛋白粉中的蛋白含量在40%以上，优选43~50%，以确保更理想的应 用效果和控制成本。
[0010] 所述脱脂蛋白粉可选自脱脂豆蛋白粉、脱脂花生蛋白粉、脱脂棉柏粉、脱脂血蛋白 粉、脱脂羽毛蛋白粉、脱脂骨蛋白粉中的一种或几种，其中优选为脱脂豆蛋白粉或脱脂花生 蛋白粉。
[0011] 进一步地，所述脱脂蛋白粉的粒径均大于150目，优选200~250目。
[0012] 本发明所述脱脂豆蛋白粉、脱脂花生蛋白粉、脱脂棉柏粉、脱脂血蛋白粉、脱脂羽 毛蛋白粉和脱脂骨蛋白粉均可市售购得，如可购自汇福粮油有限公司、周口益海粮油有限 公司、中国粮油股份有限公司等，或采用常规脱脂方法制备得到，具体方法本发明对此不作 特别限定。
[0013] 所述变性剂选自十二烷基苯磺酸钠、尿素、氢氧化镁、盐酸胍、十二烷基磺酸钠、盐 酸、碳酸钠、磷酸的一种或几种。
[0014] 上述变性剂均为市售产品，可购自天津化工有限公司等。采用上述变性剂可将蛋 白分子解聚暴露分子内部的活性基团，有利于与加入的增强剂反应形成更加密实的交联网 络，为增强胶粘剂奠定基础；另外变性剂可降解蛋白分子，产生大量小分子物质，有利于渗 入木材中形成更多胶钉，增加胶粘剂干湿状胶合强度。
[0015] 优选地，所述变性剂选自磷酸、氢氧化镁、碳酸钠(1 〇%溶液冲的一种或几种。
[0016] 所述增强剂为一定条件下制备的还原木质素。
[0017]其中，所述木质素为造纸废液木质素，还原过程分为降解和还原两部分，第一步采 用水热解法提高木质素愈创木基含量，第二步与硼氢化钠反应加氢还原将木质素愈创木基 结构还原为类多巴结构，制备还原木质素增强剂。
[0018] 增强剂基于类多巴结构，一方面能氧化为多巴醌可与蛋白上氨基和羧酸基发生交 联反应形成交联网络结构，增强胶粘剂耐水胶接性能；另一方面多巴结构可与木材表面产 生螯合作用和强氢键作用提高胶粘剂耐水胶接性能。
[0019] 所述增强剂合成工艺为：利用高压反应釜在250Γ条件下水热处理木质素2小时， 后卸压加入硼氢化钠(木质素干重量的1%)在常温下反应14小时，制得增强剂。
[0020] 所述分散介质选择普通自来水或软化水。
[0021] 本发明同时还提供了一种人造板用胶粘剂的制备方法，包括如下步骤： 1) 按照重量配比称量各组分，使脱脂蛋白粉分散在分散介质中； 2) 加入变性剂使其充分混合； 3) 加入增强剂，搅拌均匀。
[0022] 其中，优选各步骤中原料均在常温下加入，并在加入后搅拌均。
[0023]本发明的优点在于： 1)本发明采用变性剂变性后用还原木质素增强胶粘剂，使增强剂与大豆蛋白分子相互 作用形成交联互穿网络结构，并且将多巴结构引入大豆蛋白胶粘剂形成强螯合作用，解决 了普通蛋白胶粘剂耐水性差、干状胶合强度低、耐水煮性能差的问题，能够满足人造板用胶 粘剂的耐水要求，保证了蛋白胶粘剂的实用性能，并且由本发明的胶粘剂制备的胶合板达 到国标中II类胶合板要求； 2) 本发明对蛋白粉和木质素为原料改性处理后作为人造板用胶粘剂，不含有游离甲 醛，胶接的人造板不存在甲醛释放问题，彻底解决了人造板带来的室内空气中的甲醛污染 问题； 3) 蛋白粉以及作为增强剂的木质素均为可再生的资源，作为胶粘剂的主要原料，有助 于解决常规人造板胶粘剂中使用合成化石原料的枯竭问题，符合环境保护与可持续发展原 则； 4) 有效利用了农副产品加工剩余物和造纸工业废弃物，综合利用资源，节约生产成本， 提高了产品的附加值。
[0024]下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
【具体实施方式】
[0025] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。在不背离本发明精神 和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。
[0026] 若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。 此外，实施例中所使用的所有各组分原料均为已知的市售产品。
[0027] 本发明中涉及到的百分号"%"，若未特别说明，食指质量百分比;但溶液的百分比， 除另有规定外，是指溶液100mL中含有溶质若干克;液体之间的百分比，是指20 °C时容量的 比例。
[0028] 实施例1 本实施例提供了一种人造板用胶粘剂，所述胶粘剂按以下重量配比进行备料： 软化水 70 Kg 脱脂豆蛋白粉 30 Kg 变性剂 I Kg 增强剂 IOkg 其中，脱脂豆蛋白粉的蛋白含量43%以上(购自汇福粮油有限公司）;变性剂为市售普通 氢氧化镁(购自天津化工研究所，含量98%);增强剂为自制还原木质素（固体含量60%，黏度 6400mPa.s)〇
[0029] 本实施例同时提供了上述胶粘剂的制备方法，具体制备步骤如下： 1)在配有搅拌器的混合器中，加入全部的软化水、脱脂豆蛋白粉，搅拌均匀。
[0030] 2)加入变性剂，搅拌均匀。
[0031] 3)加入增强剂，搅拌均匀。
[0032] 所得胶粘剂的性能质量指标见表1。
[0033] 实施例2 本实施例提供了一种人造板用胶粘剂，所述胶粘剂按以下重量配比进行备料 自来水 67 Kg 脱脂豆蛋白粉 33 Kg 变性剂 1.5Kg 增强剂 15kg 其中，脱脂豆蛋白粉的蛋白含量43%以上(购自汇福粮油有限公司）;变性剂为市售普通 碳酸钠（购自天津化工研究所，含量98%);增强剂为自制还原木质素（固体含量60%，黏度 6400mPa.s)〇
[0034] 本实施例所述胶粘剂的制备方法同实施例1，所得胶粘剂的性能质量指标见表1。
[0035] 实施例3 本实施例提供了一种人造板用胶粘剂，所述胶粘剂按以下重量配比进行备料： 软化水 73 Kg 脱脂花生蛋白粉 27 Kg 变性剂 IKg 增强剂 7kg 其中，脱脂豆蛋白粉的蛋白含量43%以上(购自汇福粮油有限公司）;变性剂为市售普通 磷酸（购自天津化工研究所，含量98%);增强剂为自制还原木质素（固体含量60%，黏度 6400mPa.s)〇
[0036] 本实施例所述胶粘剂的制备方法同实施例1，所得胶粘剂的性能质量指标见表1。
[0037] 实施例4 本实施例提供了一种人造板用胶粘剂，所述胶粘剂按以下重量配比进行备料： 软化水 65 Kg 脱脂花生蛋白粉 33 Kg 变性剂 2Kg 增强剂 20kg 其中，脱脂豆蛋白粉的蛋白含量43%以上(购自汇福粮油有限公司）;变性剂为市售普通 碳酸钠（购自天津化工研究所，含量98%);增强剂为自制还原木质素（固体含量60%，黏度 6400mPa.s)〇
[0038] 本实施例所述胶粘剂的制备方法同实施例1，所得胶粘剂的性能质量指标见表1。
[0039] 表1实施例1-4所制备胶粘剂性能指标
对照例1-8 分别与实施例1-4相比，对照组1-4依次为不加入变性剂的胶粘剂。
[0040] 分别与实施例1-4相比，对照组5-8依次为不加入增强剂的胶粘剂。
[0041 ] 对照例9 市售的50%固体含量的低游离甲醛含量三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂(具体配方为:三 聚氰胺添加量为胶粘剂总重量的10%，摩尔比1.18,尿素分三批加入摩尔比分别为2.1、 1.45、1.18,三聚氰胺随第二批尿素加入。购自徐州安联木业有限公司） 试验例 分别采用本发明实施例1-4和对照例1-9的胶粘剂制造三层400 X 400mm胶合板。
[0042] 杨木单板:含水率干燥到6-14%;厚1.6mm; 单板胶粘剂采用本发明实施例1-5的产品和对照例1-10的产品。
[0043]按以下正常工艺制备胶合板： 施胶:芯板双面施胶，涂胶量为300-460g/m2。
[0044]陈化方式及时间：闭合陈化，10-30分钟。
[0045] 预压压力及时间:预压30-40分钟，压力0.8MPa。
[0046] 热压压力：1 · OMPa，热压温度：110-120°C，热压时间：70-90s/mm。
[0047] 按GB/T17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》检测方法对生产的 胶合板产品进行性能检测，检测结果见表2。
[0048] 表2胶合板甲醛释放量与胶合强度
实验结果表明，本发明无甲醛生物质胶粘剂制造的胶合板的甲醛释放量都很低(为木 材本体甲醛释放），添加增强剂的生物质胶粘剂制备的胶合板的胶合强度按II胶合板检测 在I. IOMPa以上，能达到水煮10小时不开胶，干强度1.2以上，比对照组的提高了50%左右，增 强效果显著。
[0049] 本发明无甲醛蛋白胶粘剂使用方便，不必对现有人造板生产设备和工艺做改动， 因此不需要增加设备投资。
[0050] 目前，50%固体含量的低游离甲醛含量三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂的价格在 2800-3600元/吨，本发明豆蛋白粘剂(35%固体含量）的价格在2600-3500元/吨，价格与三聚 氰胺改性脲醛树脂胶粘剂接近，性能有大幅提高。
[0051] 本发明制备的胶粘剂可替代含甲醛的常规胶合板胶粘剂，制备胶合板时的总施胶 量不变，因此使用成本与改性脲醛树脂胶粘剂相当。因此，本发明的蛋白胶粘剂具有良好的 应用前景。
[0052]虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在 本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因 此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
【主权项】
1. 一种豆柏基人造板胶粘剂，其特征在于:包括以下重量份的组分： 脱脂蛋白粉20-50份、变性剂1-5份、增强剂1-30份、分散介质60-80份。2. 根据权利要求1所述的一种豆柏基人造板胶粘剂，其特征在于:所述脱脂蛋白粉选自 脱脂豆蛋白粉、脱脂花生蛋白粉、脱脂棉柏粉、脱脂血蛋白粉、脱脂羽毛蛋白粉、脱脂骨蛋白 粉中的一种或几种。3. 根据权利要求1所述的一种豆柏基人造板胶粘剂，其特征在于:所述脱脂蛋白粉的粒 径均大于150目。4. 根据权利要求1所述的一种豆柏基人造板胶粘剂，其特征在于:所述变性剂选自十二 烷基苯磺酸钠、尿素、氢氧化镁、盐酸胍、十二烷基磺酸钠、盐酸、碳酸钠、磷酸的一种或几 种。5. 根据权利要求4所述的一种豆柏基人造板胶粘剂，其特征在于：所述变性剂选自磷 酸、氢氧化镁、碳酸钠中的一种或几种。6. 根据权利要求1所述的一种豆柏基人造板胶粘剂，其特征在于:所述增强剂为一定条 件下制备的还原木质素。7. 根据权利要求6所述的一种豆柏基人造板胶粘剂，其特征在于，所述增强剂合成工艺 为:利用高压反应釜在250°C条件下水热处理木质素2小时，后卸压加入硼氢化钠在常温下 反应14小时，制得增强剂。8. 根据权利要求1所述的一种豆柏基人造板胶粘剂，其特征在于:所述分散介质选择普 通自来水或软化水。9. 一种如权利要求1-8任意一项所述的人造板用胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括 如下步骤： 1) 按照重量配比称量各组分，使脱脂蛋白粉分散在分散介质中； 2) 加入变性剂使其充分混合； 3) 加入增强剂，搅拌均匀。10. 根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于:上述步骤中原料均在常温下加入。
【文档编号】C09J11/04GK105860922SQ201610301248
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月9日
【发明人】罗晶, 高强, 李建章, 李黎, 陈慧
【申请人】北京林业大学