專利名稱：木材用天然無毒膠粘劑的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種用動、植物原料制作天然膠粘劑的方法，特別是涉及一種木材用天然無毒膠粘劑的制備方法。本發明屬于化學技術領域。
背景技術：
自古以來，用動、植物原料制作天然膠粘劑，并用以建材密封、粘接和材料保護的經典事跡不勝校舉。中國古長城用的建筑膠是由糯米加石灰制成；埃及人做木乃伊是用天然樹脂作密封及防護材料。直至上世紀60～70年代，膠合板生產、木制家具、樂器、美術工藝品等的制作都離不開天然膠的粘接。如魚膠、骨膠、皮膠和大豆蛋白膠等均因價格便宜，原料易得、無毒，使用方便被廣泛應用。但因天然高分子大多含有親水性基團、如羥基和醇羥基之類，制出的膠液耐水性差、干燥慢、粘接強度不高、貯存期短等弱點。因此，近20年來已逐步被合成膠所取代，如含甲醛類的脲醛樹脂、酚醛樹脂以及某些水溶性樹脂。前兩者含甲醛有毒、對人有危害；后者價格偏高、且在耐水、抗凍、抗老化方面仍未解決，使其應用前景受到限制。
發明內容
本發明的目的就是為了彌補現有技術的不足，從機理上分析不足的根源，探索克服的方法，博采眾長、經過長期潛心研究，發明了一種耐水性好、干燥速度快、粘接強度高，穩定性好，價格適宜，無毒無公害的木材用天然膠粘劑的制備方法。
為了實現上述目的，本發明的技術方案是這樣的本發明選用植物淀粉作原料。淀粉可被用來制膠，是由于淀粉在加熱或堿液作用下能充分膨化，形成白色透明的膠體物，常被用于紙箱粘接，紡織工業漿料等。但用于木材，由簡單方法制出的膠液，其質量遠不能滿足要求。淀粉的最小單位是葡萄糖分子。分析一個葡萄糖分子的化學結構可以找出原有淀粉膠的“弱點”所在和克服的方法。下面是葡萄糖分子的化學結構 從分子結構圖中可以看出，除C1為醛基外，C2-C6均含親水性的羥基。欲提高淀粉膠的性能，需設法將這些羥基取代，消除或“封閉”。本發明的特點就是采用區別于現有技術的三級改性，一級交聯，附加增強劑，穩定劑以及其他相關助劑的制備方法，實現上述目的。
三級改性的原理是依據已知C2、C3、C6上的羥基具有化學反應的能力。這是淀粉大分子可被改性的內在因素。一個淀粉大分子含有600至6000個葡萄糖小分子，目前已知的任何單一方法只能使少數葡萄糖分子上的羥基發生改變，由單一方法制出的淀粉膠只是改性與未改性的混合淀粉膠。由此可見，由單一方法改性后剩余的原淀粉仍存在可被繼續改性的可能性。采用三級改性，一級交聯的方法，制得的產品(天然膠粘劑)具有較好的性能。
本發明所涉及的木材用天然無毒膠粘劑的制備方法，其膠粘劑由主料、增強劑、穩定制、各種助劑和水組成。其特征是，主料以玉米或木薯淀粉作原料，加入足量水和相關助劑組合而成；各組份按重量比配置，其中淀粉為100，水為100至200、相關助劑有濃度30％，調PH8-10的NaoH為2至8、次氯酸鈉為1至8，Nacl為1至2、工業酒精為5至30、NaoH(糊化)為5至15、氯乙酸為5至15、乙酸乙烯酯為5至10、檸檬酸為1至7、尿素為1至7、硫酸鎂為0.5至1、硫酸鋅為1至5、甘油適量(1至7)、偏磷酸鈉為4至10，硅烷偶聯劑為1至5和填料(鈦白粉、輕質碳酸鈣，二氧化硅以及膨泊土等均可)為5至15。增強劑為聚乙烯醇、加入足量水、適量引發劑和表面活性劑、穩定劑聚丙烯酸鈉溶液、助劑尿素和乙酸乙烯酯組合而成改性的增強劑；各組分按重量比配置，其中聚乙烯醇為10至14、水為80至100、尿素為0.5至1.5、引發劑過硫酸鈉為0.2至1.2和硫酸鈉為0.2至1.2、表面活性劑十二烷基硫酸鈉為4至10，乙酸乙烯酯為10至40以及聚丙烯酸鈉溶液為10至40。主料和改性增強劑(PVA)分別制備，之后按一定比例將二者混合攪拌一定時間即得木材用天然無毒膠粘劑。其具體制備步驟如下A主料的制備，取淀粉100、水100至200，置入容器內攪拌，經乳化使水油相溶成白色，再經三級改性和一級交聯的步驟，即a氧化改性，取次氯酸鈉1至8為氧化劑加入上述容器內，容器內淀粉分子上的部分羥基(C2和C3上的羥基)被定向氧化為醛基或羧基，并使C2和C3處斷開，使淀粉分子量變小，產物流動性增加，顏色較白；b醚化改性，取NaoH(糊化)5至15加入上述淀粉溶液內，在堿糊化的基礎上，再加入氯乙酸5至15使之形成淀粉——氯乙酸鈉，醚化過程是將一部分未被氧化的淀粉分子繼續進行化學改性，改性后產物粘度大、強度高，不易霉變，此過程主要發生在三個羥基上；C酯化改性，在上述反應基礎上，加入5至10的乙酸乙烯酯或乙酸酐使淀粉分子上的羥基接上疏水性的酯基，以提高膠液的耐水性及抗凝能力；d交聯，取交聯劑偏磷酸鈉4至10和硅烷偶聯劑1至5先后加入上述反應后的淀粉溶液中，交聯反應后淀粉大分子由線形轉化為體形的網狀結構，使剩余的羥基盡可能被隔離或“封閉”，可提高產物的耐水性和膠接性能；e主料形成、經上述三級改性和一級交聯的淀粉溶液中，加入濃度30％調PH8至10的NaoH2至8、Nacl1至2，工業酒精5至30，檸檬酸1至7、尿素1至7、硫酸鎂0.5至1、硫酸鋅1至5，適量甘油和填料5至15，均勻攪拌即成主料。
B改性增強劑的制備，取增強劑聚乙乙烯醇10至14和水80至100、置入另一容器內均勻攪拌、備用；經兩級改性，即a耐水改性，將已溶解的增強劑(PVA)溶液在30至65℃溫度下加0.5至1。5的尿素使之與PVA上的羥基發生化學反應，形成穩定6單環結構，PVA得以交聯，提高了耐水性；b抗凝改性，在上述反應的基礎上，加入乙酸乙烯酯10至40、引發劑過硫酸銨0.2至1。2和硫酸鈉0.2至1.2以及表面活性劑十二烷基硫酸鈉4至10，經均勻攪拌聚合成乳液，最后加入穩定劑聚丙烯酸鈉溶液10至40，即成改性的PVA。
C木材用天然無毒膠粘劑的制成，將已配制的主料和改性PVA按下列比例，即主料∶增強劑＝4至8∶2至6配置混合攪拌0.2至1.5小時，即可制成木材用天然無毒膠粘劑。
本發明所稱的膠粘劑的制備方法，其特征是，主料中的水為180、30％調PH9的NaoH為5、次氯酸鈉為5、Nacl為1、工業酒精為15(酒精起消泡作用和使定量的堿糊化時能順利進行)、糊化NaoH為5、氯乙酸為5、乙酸乙烯酯為8，檸檬酸為5(與硫酸鎂一起有催干作用)、硫酸鎂為0.8，尿素為5(防止凝膠顆粒的形成，增加膠液的流動性)、硫酸鋅為2(起防腐抗菌)、甘油為5(防凍與增塑)、偏磷酸鈉為8，硅烷偶聯劑為3和填料鈦白粉為10(加速膠液的固化)。
本發明所稱的膠粘劑的制備方法，其特征是，改性PVA中聚乙烯醇為12、水為90、尿素為1、過硫酸銨為1、硫酸鈉為1、十二烷基硫酸鈉為8，乙酸乙烯酯為25和聚丙烯酸鈉溶液為25。
本發明所稱的膠粘劑的制備方法，其特征是，主料與改性PVA配置比例為6∶4，二者混合均勻攪拌時間為1小時(h)。
本發明所稱的木材用天然無毒膠粘劑的制備方法，具有構思新穎、工藝規范、操作簡便、設備易得、投資較低無污染和易于形成工業化生產等狀點。用本發明生產的膠粘劑具有無毒無刺激性異味，耐水性好、干燥速度快、膠接強度高、穩定性好、價格低廉等優點。本發明生產的膠粘劑可廣泛地用于建材房屋裝修和家庭裝飾等領域，本發明問世必將受到廣大消費者的青睞。
具體實施例方式
本發明所涉及的木材用天然無毒膠粘劑的制備方法，其具體實施方式
如下A、主料的制備，首先取玉米淀粉1000克、水1800克置入容器攪拌，經乳化使水油相溶成白色淀粉水溶液；其次，氧化改性，取次氯酸鈉50克作為氧化劑加入上述容器內，使淀粉分子上的部分羥基被氧化為醛基或羧酸；其三，醚化改性，取NaoH(糊化)為50克加入淀粉溶液為，在堿糊化的基礎上加入氯乙酸50克，使之形成淀粉——氯乙酸鈉；其四、酯化改性，在上述反應的基礎上，加入80克乙酸乙烯酯，使淀粉分子上羥基接上疏水性的酯基；其五、交聯，取交聯劑偏磷酸鈉80克和硅烷偶聯劑30克，先后加入上述反應的淀粉溶液中，經交聯反應后淀粉大分子由線性轉化為體形的網狀結構；其六、主料形成，在上述三級改性和一級交聯之后的淀粉溶液中，加入濃度30％調PH9的NaoH為50克、Nacl為10克、工業酒精為150克、檸檬酸為50克，尿素為50克、硫酸鎂為8克、硫酸鋅為20克，甘油為50克和填料鈦白粉為100克，均勻攪拌即成主料，備用。
B、改性增強劑的制備，取增強劑聚乙烯醇120克和水900克置入另一容器內均勻攪拌，再經兩性改性即a耐水改性，將已溶解的增強劑溶液在50℃溫度下加入10克尿素，使之與增強劑上的羥基發生化學反應，形成穩定的6單環結構；b抗凝改性，在上述反應基礎上，加入乙酸乙烯酯250克、過硫酸銨10克和硫酸10克以及十二烷基硫酸鈉80克、經均勻攪拌聚合成乳膠，最后加入穩定劑聚丙烯酸鈉溶液250克，即成為改性的增強劑，備用。
C、木材用天然無毒膠粘劑的制成，將已配制好的主料和改性增強劑按下列比例，主料∶增強劑＝6∶4配置，混合均勻攪拌一小時，即可制成木材用天然無毒膠粘劑。
權利要求
1.一種由主料、增強劑、穩定劑，多種助劑和水組成的木材用天然無毒膠粘劑的制備方法，其特征是，主料以玉米或木薯淀粉作原料，加入足量水和相關助劑組合而成，各組份按重量比配置，其中淀粉為100、水為100至200、相關助劑有濃度30％、調PH8-10的NaoH為2至8、次氯酸鈉為1至8、NaCl為1至2、工業酒精為5至30、糊化NaoH為5至15、氯乙酸為5至15、乙酸乙烯酯為5至10、檸檬酸為1至7、尿素為1至7、硫酸鎂為0.5至1、硫酸鋅為1至5、甘油適量、偏磷酸鈉為4至10，硅烷偶聯劑為1至5和填料為5至15；增強劑為聚乙烯醇，加入足量水，適量引發劑和表面活性劑、穩定劑聚兩烯酸鈉溶液，助劑尿素和乙酸乙烯酯組合而成改性的增強劑，各組份按重量比配置，其中聚乙烯醇為10至14、水為80至100、尿素為0.5至1.5、引發劑過硫酸銨為0.2至1.2和硫酸鈉為0.2至1.2，表面活性劑十二烷基硫酸鈉為4至10，乙酸乙烯酯為10至40和聚丙烯酸鈉溶液為10至40；主料和改性增強劑分別制備，之后按一定比例將二者混合攪拌一定時間即得木材用天然無毒膠粘劑，其具體制備步驟如下A、主料的制備，取淀粉100，水100至200，置入容器內攪拌，再經三級改性和一級交聯的步驟，即a氧化改性，取次氯酸鈉1至8為氧化劑加入上述容器內，將容器內淀粉分子上的部分羥基被氧化為醛基或羧酸；b醚化改性，取糊化NaoH5至15加入上述淀粉溶液內，在堿糊化的基礎上，再加入適量的氯乙酸使之形成淀粉——氯乙酸鈉；C酯化改性，在上述反應的基礎上，加入5至10的乙酸乙烯酯或乙酸酐，使淀粉分子上的羥基接上疏水性的酯基；d交聯，取交聯劑偏磷酸鈉4至10和硅烷偶聯劑1至5先后加入經上述反應后的淀粉溶液中，交聯反應后淀粉大分子由線形轉化為體形的網狀結構；e主料形成，30％調PH8至10的NaoH2至8、Nacl1至2、工業酒精5至30、檸檬酸1至7、尿素1至7、硫酸鎂0.5至1、硫酸鋅1至5，適量的甘油和填料5至15，經均勻攪拌即成主料。B、改性增強劑的制備，取增強劑聚乙烯醇10至14和水80至100，置入另一容器內均勻攪拌、備用、經兩級改性，即a耐水改性，將已溶解的增強劑溶液在30至65℃溫度下加0.5至1.5的尿素使之與增強劑上的羥基發生化學反應，形成穩定的6單環結構；b抗凝改性，在上述反應基礎上，加入乙酸乙烯酯10至40、引發劑過硫酸銨0.2至1.2和硫酸鈉0.2至1.2以及表面活性劑十二烷基硫酸鈉4至10、經均勻攪拌聚合成乳液，最后加入穩定劑聚丙烯酸鈉溶液10至40、即成為改性的增強劑。C、木材用天然無毒膠粘劑的制成，將已配制好的主料和改性增強劑按下列比例，即主料∶增強劑＝4至8∶2至6混合攪拌0.2至1.5小時，即可制成木材用天然無毒膠粘劑。
2.根據權利要求1所述的木材用天然無毒膠粘劑的制備方法，其特征是，主料中的水為180、30％調PH9的NaoH為5、次氯酸鈉為5、Nacl為1、工業酒精為15、糊化NaoH為5、氯乙酸為5、乙酸乙烯酯為8、檸檬酸為5、尿素為5、硫酸鎂為0.8、硫酸鋅為2、甘油為5、偏磷酸鈉為8，硅烷偶聯劑為3和填料鈦白粉為10。
3.根據權利要求1或2所述的木材用天然無毒膠粘劑的制備方法，其特征是，改性增強劑中聚乙烯醇為12、水為90、尿素為1、過硫酸銨為1、硫酸鈉為1、十二烷基硫酸鈉為8、乙酸乙烯酯為25和聚丙烯酸鈉溶液為25。
4.根據權利要求1所述的膠粘劑的制備方法，其特征是，主料與改性增強劑配置的比例為6∶4，二者混合均勻攪拌1小時。
全文摘要
本發明涉及一種木材用天然無毒膠粘劑的制配方法，屬于化學技術領域。由主料、增強劑聚乙烯醇、穩定劑聚丙烯酸納溶液，各種助劑和水等組成；主料以玉米或木薯淀粉為原料，加入足量水和各種相關助劑經乳化、氧化醚化、酯化和交聯等反應制成，增強劑水溶液中先后加入相關助劑，經耐水改性和抗凝改性、聚合成乳液，再加入穩定劑生成改性增強劑。本發明具有構思新穎，工藝規范、操作簡便、設備易得、無環境污染、易于形成工業化生產等特點；其制成膠粘劑具有無毒無刺激性異味，耐水性好、干燥速度快、膠接強度高、穩定性好、價格低廉等優點。本發明生產的膠粘劑可廣泛地用于建材、房屋裝修和家庭裝飾等領域。
文檔編號C09J103/00GK1462786SQ0312804
公開日2003年12月24日 申請日期2003年5月27日 優先權日2003年5月27日
發明者陳彩良, 鄭正炯 申請人:鄭正炯, 陳彩良