專利名稱：利用樹皮制備人造板用膠黏劑及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及膠黏劑及其制造方法。
背景技術(shù)：
膠黏劑的種類很多，多采用化工原料，而化工原料價(jià)格高。樹皮作為天然高分子材料具有豐富的資源貯量。據(jù)估計(jì)，樹皮的體積含量是木材的15～20％，重量是木材的10～15％。然而，作為林產(chǎn)工業(yè)的加工剩余物，樹皮的結(jié)構(gòu)成分復(fù)雜，其物理化學(xué)特性因?yàn)榉N類不同、生長(zhǎng)區(qū)域不同等原因差異和變異性很大，因此樹皮資源在全球范圍內(nèi)尚未被充分有效的利用。除了少數(shù)富含單寧的樹皮，如合金歡樹皮、落葉松樹皮等，通過(guò)提取其中的單寧成分或其它藥用成分用于制造單寧膠和制藥外，或者少量樹皮被開發(fā)用于制備飼料、土壤改性劑、活性炭、盆景藝術(shù)品等用途外，絕大部分樹皮都被遺棄或焚燒而沒(méi)有被充分利用。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于利用樹皮制備膠黏劑是通過(guò)抽提樹皮中所含的單寧等提取物用以制備膠黏劑。上述方法存在著樹皮的大部分纖維素、木素和半纖維素等的主要成分不能得到有效利用的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有利用樹皮作原料制備膠黏劑時(shí)樹皮的大部分纖維素、木素和半纖維素等的主要成分不能得到有效利用的問(wèn)題，發(fā)明了一種利用樹皮制備人造板用膠黏劑及其制造方法，解決該問(wèn)題的具體技術(shù)方案如下本發(fā)明的膠黏劑由液化產(chǎn)物A和溶液B組成，液化產(chǎn)物A按重量份由苯酚90～100份、樹皮粉35～75份、催化劑1～15份組成，溶液B由氫氧化鈉、甲醛、水組成，按重量比氫氧化鈉、甲醛、水分別占液化產(chǎn)物A的0.26～0.74、0.8～1.65、0.6～2。
利用樹皮制備人造板用膠黏劑的方法過(guò)程如下步驟一、將含水率在5％以下的樹皮粉碎成粉末，粉末的顆粒尺寸為10～120目；步驟二、按重量取苯酚90～100份和催化劑1～8份加入到反應(yīng)釜內(nèi)，攪拌均勻并加溫到110～140℃；步驟三、向經(jīng)步驟二得到的混合物中添加經(jīng)步驟一得到的樹皮粉15～50重量份，在反應(yīng)釜中繼續(xù)攪拌混合，在110～140℃下保溫15～45分鐘；步驟四、向經(jīng)步驟三后得到的混合物中再次添加催化劑0～7重量份和樹皮粉的總添加量不超過(guò)75重量份，苯酚與樹皮粉的重量比為1～2∶1，在120～150℃下保溫1～4小時(shí)后，冷卻到60～80℃，由此制得樹皮液化產(chǎn)物A；步驟五、向經(jīng)步驟四后得到的液化產(chǎn)物中添加占液化產(chǎn)物A總重量8.5％～12.5％的濃度為30～60％的氫氧化鈉溶液和占液化產(chǎn)物A總重量80％～165％的濃度為30～40％的甲醛溶液，攪拌并加溫至40℃～50℃，保溫15～20分鐘后，再加溫至65～70℃保持60～90分鐘后，再次加溫至85～95℃，保溫30～90分鐘；步驟六、向經(jīng)步驟五后得到的反應(yīng)產(chǎn)物中添加占液化產(chǎn)物A總重量15％～35％的濃度為30～60％的氫氧化鈉溶液和占液化產(chǎn)物A總重量30％～100％的水，于70～85℃反應(yīng)直到黏度達(dá)160～200s(涂-4杯，25℃)；步驟七、向經(jīng)步驟六中得到的初級(jí)膠添加占液化產(chǎn)物A總重量2.5％～26.5％的濃度為30～60％的氫氧化鈉溶液和占液化產(chǎn)物A總重量30％～100％的水，于70～85℃反應(yīng)直到終點(diǎn)黏度控制在40～130s(涂-4杯，25℃)，降溫至40℃以下，即制成了樹皮人造板用膠黏劑。
本發(fā)明的樹皮制備人造板用膠黏劑及其制造方法，采用硫酸復(fù)合液能很好改進(jìn)膠黏劑性能，樹皮的大部分纖維素、木素和半纖維素等主要成分得到了充分有效的利用，降低了膠黏劑的成本，避免了生物質(zhì)材料資源的浪費(fèi)和優(yōu)化了環(huán)境。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式的膠黏劑由液化產(chǎn)物A和溶液B組成，液化產(chǎn)物A按重量份由苯酚90～100份、樹皮粉35～75份、催化劑1～15份組成，溶液B由氫氧化鈉、甲醛、水組成，按重量比氫氧化鈉、甲醛、水分別占液化產(chǎn)物A的0.26～0.74、0.8～1.65、0.6～2。
具體實(shí)施例方式
二本實(shí)施方式的膠黏劑由液化產(chǎn)物A按重量份由苯酚90份、樹皮粉35份、催化劑3份組成，溶液B由氫氧化鈉、甲醛、水組成，按重量比氫氧化鈉、甲醛、水分別占液化產(chǎn)物A的0.26、0.8、0.6。
具體實(shí)施例方式
三本實(shí)施方式的膠黏劑由液化產(chǎn)物A按重量份由苯酚95份、樹皮粉50份、催化劑5份組成，溶液B由氫氧化鈉、甲醛、水組成，按重量比氫氧化鈉、甲醛、水分別占液化產(chǎn)物A的0.5、1.65、2。
具體實(shí)施例方式
四本實(shí)施方式的膠黏劑由液化產(chǎn)物A按重量份由苯酚100份、樹皮粉75份、催化劑7份組成，溶液B由氫氧化鈉、甲醛、水組成，按重量比氫氧化鈉、甲醛、水分別占液化產(chǎn)物A的0.74、1.2、1.3。
具體實(shí)施例方式
五本實(shí)施方式利用樹皮制備人造板用膠黏劑的方法的步驟如下樹皮作為一種天然高分子材料，其主要化學(xué)成分為纖維素、木素、半纖維素以及具有一定量的抽提物。但是，樹皮的液化程度與樹皮的種類、催化劑用量、以及苯酚與樹皮重量比之間具有密切關(guān)系。當(dāng)苯酚與樹皮重量比大于2時(shí)，可確保85％以上的樹皮被液化，對(duì)于針葉材樹皮，則可確保90％以上的樹皮被液化，例如落葉松、云杉等針葉材樹皮可以95％以上被液化。當(dāng)苯酚與樹皮重量比低于2時(shí)，應(yīng)當(dāng)適量增加催化劑用量，以確保80％以上的樹皮被液化。對(duì)于液化程度高于75％以上的樹皮都可用于制備膠黏劑。對(duì)于難于被液化的樹皮粉，可適當(dāng)添加催化劑。
步驟一、將含水率在5％以下的樹皮粉碎成粉末，粉末的顆粒尺寸為10～120目；步驟二、按重量取苯酚90～100份和催化劑(采用硫酸與磷酸、硫酸與甲苯磺酸或硫酸與其它酸的復(fù)合劑，重量比為0.2～2∶1的磷酸與硫酸或甲苯磺酸與硫酸的復(fù)合催化劑的效果好，)1～8份添加到帶有溫度計(jì)、攪拌器、冷凝回流的反應(yīng)釜內(nèi)，攪拌均勻并逐漸加溫到110～140℃；步驟三、向經(jīng)步驟二得到的攪拌并加溫后的苯酚、催化劑的混合物中添加經(jīng)步驟一得到的15～50重量份的樹皮粉，在反應(yīng)釜內(nèi)繼續(xù)攪拌，使樹皮粉完全與反應(yīng)液體充分混合，在110～140℃下保溫15～45分鐘；步驟四、向經(jīng)步驟三后得到的苯酚、催化劑、樹皮粉的混合物中再次添加0～7份的催化劑和總添加量不超過(guò)75重量份的樹皮粉，苯酚與樹皮粉的重量比為1～2∶1(苯酚與樹皮粉的重量比決定了樹皮膠黏劑在合成過(guò)程中甲醛的加成量，苯酚與樹皮粉重量比越低，液化樹皮能與甲醛添加反應(yīng)的量越少，由此制得的樹皮膠黏劑的膠接效果越差，為制備較高性能的膠黏劑，苯酚與樹皮粉的重量比例不宜低于1，最好在1.5以上。)，溫度保持在120～150℃，此階段所加入的樹皮粉應(yīng)該分批添加，每次加入樹皮粉前要補(bǔ)加催化劑，補(bǔ)加量占樹皮粉重量的1～20％，保溫1～4小時(shí)后，冷卻到60～80℃，由此得到樹皮粉液化產(chǎn)物A；步驟五、向經(jīng)步驟四后得到的液化產(chǎn)物A中添加占液化產(chǎn)物A總重量8.5％～12.5％的濃度為30～60％的氫氧化鈉溶液和占液化產(chǎn)物A總重量80％～165％的濃度為30～40％的甲醛溶液，攪拌并加溫至40℃～50℃，保溫15～20分鐘，再加溫至65～70℃保溫60～90分鐘，再次加溫至85～95℃，保溫30～90分鐘；步驟六、向步驟五后得到的反應(yīng)產(chǎn)物中和溶液的混合物中添加占液化產(chǎn)物A總重量15％～35％的濃度為30～60％的氫氧化鈉溶液和占液化產(chǎn)物A總重量30％～100％的水，于70～85℃反應(yīng)直到黏度達(dá)160～200s(涂-4杯，25℃)；步驟七、向經(jīng)步驟六后得到的黏度在160～200s(涂-4杯，25℃)的膠黏劑中再次添加占液化產(chǎn)物A總重量2.5％～26.5％的濃度為30～60％的氫氧化鈉溶液和占液化產(chǎn)物A總重量30％～100％的水，于70～85℃進(jìn)行反應(yīng)直到終點(diǎn)黏度控制在40～130s(涂-4杯，25℃)，降溫至40℃以下，即制成了人造板用膠黏劑。
上述人造板用膠黏劑的制備通過(guò)控制工藝過(guò)程中的加堿量和黏度，可以制備不同性能的膠黏劑。對(duì)于膠合板用膠黏劑，黏度控制在100～130s(涂-4杯，25℃)；對(duì)于纖維板用膠黏劑、普通刨花板用膠黏劑或者定向刨花板(OSB)用膠黏劑，黏度應(yīng)控制在40～60s(涂-4杯，25℃)。無(wú)論制造哪種膠黏劑，膠黏劑的固體含量應(yīng)控制在35～50％之間。
具體實(shí)施例方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
五的不同點(diǎn)在于步驟二按重量份取苯酚100份，6.5份的硫酸與磷酸，硫酸與磷酸重量比為1∶1，步驟三取60份的糖楓樹皮粉，步驟四得到158份樹皮液化產(chǎn)物A，步驟五、六、七取78.1份的濃度為50％的氫氧化鈉溶液和196.2份濃度為36％的甲醛溶液，再取197.5份水，黏度達(dá)到50s。適合刨花板用膠黏劑。其它步驟與具體實(shí)施方式
五相同。
具體實(shí)施例方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
六的不同點(diǎn)在于步驟二按重量份取苯酚90份，4份的硫酸與甲苯磺酸，硫酸與甲苯磺酸的重量比為3∶1，步驟三取35份的落葉樹皮粉，步驟四得到133份樹皮液化產(chǎn)物A，步驟五、六、七取65.9份濃度為45％的氫氧化鈉溶液和198.4份濃度為36.5％的甲醛溶液，取166.5份的水，黏度達(dá)到120s。適合制備膠合板用膠黏劑。其它步驟與具體實(shí)施方式
五相同。
在不同種類樹皮中，如針葉材樹皮和富含單寧的闊葉材樹皮的液化產(chǎn)物比較適于制備膠黏劑，如落葉松樹皮、云杉樹皮、合金歡樹皮等。
權(quán)利要求
1.膠黏劑由液化產(chǎn)物A和溶液B組成，其特征在于液化產(chǎn)物A按重量份由苯酚90～100份、樹皮粉35～75份、催化劑1～15份組成，溶液B由氫氧化鈉、甲醛和水組成，按重量比氫氧化鈉、甲醛、水分別占液化產(chǎn)物A的0.26～0.74、0.8～1.65、0.6～2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠黏劑，其特征在于液化產(chǎn)物A按重量份由苯酚90份、樹皮粉35份、催化劑3份組成，溶液B按重量比氫氧化鈉、甲醛、水分別占液化產(chǎn)物A的0.26、0.8、0.6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠黏劑，其特征在于液化產(chǎn)物A按重量份由苯酚95份、樹皮粉50份、催化劑5份組成，溶液B按重量比氫氧化鈉、甲醛、水分別占液化產(chǎn)物A的0.5、1.65、2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠黏劑，其特征在于液化產(chǎn)物A按重量份由苯酚100份、樹皮粉75份、催化劑7份組成，溶液B按重量比氫氧化鈉、甲醛、水分別占液化產(chǎn)物A的0.74、1.2、1.3。
5.樹皮制備人造板用膠黏劑的方法過(guò)程如下步驟一、將含水率在5％以下的樹皮粉碎成粉末，粉末的顆粒尺寸為10～120目；步驟二、按重量取苯酚90～100份和催化劑1～8份加入到反應(yīng)釜內(nèi)，攪拌均勻并加溫到110～140℃；步驟三、向經(jīng)步驟二得到的混合物中添加經(jīng)步驟一得到的樹皮粉15～50重量份，在反應(yīng)釜中繼續(xù)攪拌混合，在110～140℃下保溫15～45分鐘；步驟四、向經(jīng)步驟三后得到的混合物中再次添加催化劑0～7重量份和樹皮粉的總添加量不超過(guò)75重量份，苯酚與樹皮粉的重量比為1～2∶1，在120～150℃下保溫1～4小時(shí)后，冷卻到60～80℃，由此制得樹皮液化產(chǎn)物A；步驟五、向經(jīng)步驟四后得到的液化產(chǎn)物中添加占液化產(chǎn)物A總重量8.5％～12.5％的濃度為30～60％的氫氧化鈉溶液和占液化產(chǎn)物A總重量80％～165％的濃度為30～40％的甲醛溶液，攪拌并加溫至40℃～50℃，保溫15～20分鐘后，再加溫至65～70℃保持60～90分鐘后，再次加溫至85～95℃，保溫30～90分鐘；步驟六、向經(jīng)步驟五后得到的反應(yīng)產(chǎn)物中添加占液化產(chǎn)物A總重量15％～35％的濃度為30～60％的氫氧化鈉溶液和占液化產(chǎn)物A總重量30％～100％的水，于70～85℃反應(yīng)直到黏度達(dá)160～200s；步驟七、向經(jīng)步驟六中得到的初級(jí)膠添加占液化產(chǎn)物A總重量2.5％～26.5％的濃度為30～60％的氫氧化鈉溶液和占液化產(chǎn)物A總重量30％～100％的水，于70～85℃反應(yīng)直到終點(diǎn)黏度控制在40～130s，降溫至40℃以下，即制成了樹皮人造板用膠黏劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的樹皮制備人造板用膠黏劑的方法，其特征在于催化劑采用硫酸與磷酸或硫酸與甲苯磺酸，硫酸與磷酸重量比為0.2～2∶1，硫酸與甲苯磺酸的重量比為0.2～2∶1。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的樹皮制備人造板用膠黏劑的方法，其特征在于氫氧化鈉溶液的濃度為30～60％，甲醛溶液的濃度為30～40％。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的樹皮制備人造板用膠黏劑的方法，其特征在于膠黏劑的固體含量控制在35～50％。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6或7所述的樹皮制備人造板用膠黏劑的方法，其特征在于步驟二按重量份取苯酚100份，6.5份的硫酸與磷酸，硫酸與磷酸重量比為1∶1，步驟三取出60份的糖楓樹皮粉，步驟四得到158份樹皮液化產(chǎn)物A，步驟五、六、七取78.1份的濃度為50％的氫氧化鈉溶液和196.2份濃度為36％的甲醛溶液，再取197.5份水，黏度達(dá)到50s。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或6或7所述的樹皮制備人造板用膠黏劑的方法，其特征在于步驟二按重量份取苯酚90份，4份的硫酸與甲苯磺酸，硫酸與甲苯磺酸的重量比為3∶1，步驟三取35份的落葉樹皮粉，步驟四得到133份樹皮液化產(chǎn)物A，步驟五、六、七取65.9份濃度為45％的氫氧化鈉溶液和198.4份濃度為36.5％的甲醛溶液，取166.5份的水，黏度達(dá)到120s。
全文摘要
利用樹皮制備人造板用膠黏劑及其制造方法。涉及膠黏劑及其制造方法。它解決了現(xiàn)有利用樹皮作原料制備膠黏劑時(shí)樹皮的大部分纖維素、木素和半纖維素等主要成分得不到有效利用的問(wèn)題。它由液化產(chǎn)物A按重量份由苯酚90～100份、樹皮粉35～75份、催化劑1～15份組成，溶液B由氫氧化鈉、甲醛和水組成，按重量比氫氧化鈉、甲醛、水分別占液化產(chǎn)物A的0.26～0.73、0.8～1.65和0.6～2。方法取苯酚、樹皮粉、氫氧化鈉溶液、甲醛溶液、水放入反應(yīng)釜中攪拌、加溫后制成人造板用膠黏劑。本發(fā)明采用硫酸復(fù)合液能改進(jìn)膠黏劑的性能，降低了膠黏劑的成本，避免了生物質(zhì)材料資源的浪費(fèi)和優(yōu)化了環(huán)境。
文檔編號(hào)B27D1/04GK1786099SQ200510010460
公開日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2005年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月21日
發(fā)明者高振華, 王向明, 顧繼友 申請(qǐng)人:東北林業(yè)大學(xué), 加拿大國(guó)家林產(chǎn)工業(yè)技術(shù)研究院