一種木質素改性水性聚氨酯膠黏劑及其制備方法
【技術領域】
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[0001]本發明涉及膠黏劑技術領域，具體的涉及一種木質素改性水性聚氨酯膠黏劑。
【背景技術】
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[0002]聚氨酯膠黏劑是八大合成膠黏劑的重要品種之一，具有反應活性高、可常溫固化和膠膜彈韌性可調等優勢，并且其粘接強度因易滲入被粘物中而相對較高，故聚氨酯膠黏劑在木材粘結方面具有很高的研究價值。
[0003]木質素是一種來源廣泛、可再生的天然高分子材料，并且內含酚羥基、醇羥基等多種功能基團，可與-NCO基等反應制備聚氨酯。由于每年制漿工業廢料中木質素含量極大，并且其利用率太低，故對木質素進行改性研究，是實現可持續發展的重要舉措之一，有望實現以木質素替代部分或全部二元醇合成聚氨酯膠黏劑。
[0004]中國專利(201510141834.9)公開了一種環氧木質素改性水性聚氨酯的制備方法，首先采用環氧氯丙烷對木質素進行改性，然后在合成聚氨酯的過程中引入環氧木質素，從而制備出環氧木質素交聯改性水性聚氨酯乳液。環氧木質素的加入不僅可以代替部分多元醇與異氰酸酯反應，增加其交聯度，從而提高了改性后聚氨酯膠黏劑的粘結性能。但是環氧氯丙烷毒性較大，不利于環境保護，且改性后制備得到的聚氨酯膠黏劑耐水性能較差。
【發明內容】
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[0005]本發明的目的是提供一種木質素改性水性聚氨酯膠黏劑，其有效利用木質素替換部分多元醇，大大降低了聚氨酯膠黏劑的制備成本，使得木質素得以重復利用，且制備得到的聚氨酯膠黏劑耐水性好，機械性能優異。
[0006]本發明的另一個目的是提供該木質素改性聚氨酯膠黏劑的制備方法。
[0007]為實現上述目的，本發明采用以下技術方案；
[0008]—種木質素改性水性聚氨酯膠黏劑，以重量份計，包括以下組分:
[0009]多元醇30-50份，改性木質素5-10份，
[0010]二異氰酸酯20-40份，納米硅藻土 2-6份，
[0011 ] 催化劑1-3份，調和劑2-4份，
[0012]擴鏈劑1-2份，交聯劑0.5-2.5份。
[0013]作為上述技術方案的優選，一種木質素改性水性聚氨酯膠黏劑，以重量份計，包括以下組分:
[0014]多元醇48份，改性木質素9份，
[0015]二異氰酸酯35份，納米娃藻土 5.5份，
[0016]催化劑2份，調和劑3份，
[0017]擴鏈劑1.5份，交聯劑I份。
[0018]作為上述技術方案的優選，所述改性木質素為馬來酸酐酯改性木質素，其制備方法為:將環己烷和木質素混合攪拌均勻，加入馬來酸酐酯，混合攪拌均勻，加入濃硫酸，在50-60°C下，回流2-5h，冷卻至室溫，真空過濾，冷凍干燥脫水后得到改性木質素。
[0019]作為上述技術方案的優選，所述馬來酸酐酯為馬來酸酐甲酯、馬來酸酐乙酯、馬來酸酐丁酯中的一種或多種混合。
[0020]作為上述技術方案的優選，所述二異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷-4，4’ - 二異氰酸酯中的一種或多種混合。
[0021]作為上述技術方案的優選，所述納米娃藻土的粒徑大小為20-50nm。
[0022]作為上述技術方案的優選，所述調和劑為檸檬酸鈉、檸檬酸鉀、水楊酸鈉、水楊酸鉀中的一種或多種混合。
[0023]作為上述技術方案的優選，所述擴鏈劑為二元醇、二元胺、三元醇、三元胺中的一種或多種混合。
[0024]作為上述技術方案的優選，所述交聯劑為水溶性多功能聚碳二胺、有機硅交聯劑、三羥甲基丙烷三-(3-乙烯亞氨基)_丙酸酯室溫交聯劑中的一種或多種混合。
[0025]—種木質素改性水性聚氨酯膠黏劑的制備方法，包括以下步驟:
[0026](I)將多元醇、改性木質素混合攪拌均勻，升溫至60-80°C，加入催化劑、二異氰酸酯，攪拌反應3-9h，降溫至40-50°C，加入擴鏈劑，攪拌反應l_3h，冷卻至室溫，得到木質素改性聚氨酯膠黏劑預聚體；
[0027](2)向步驟(I)得到的木質素改性水性聚氨酯預聚體中加入調和劑，攪拌混合均勻，繼續加入納米硅藻土、交聯劑，500-1000W的功率下超聲攪拌l_2h，得到木質素改性水性聚氨酯膠黏劑。
[0028]作為上述技術方案的優選，步驟(2)中，所述超聲的功率為800W，超聲時間為lh。
[0029]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
[0030](I)本發明采用馬來酸酐酯對木質素進行改性，使得改性后的木質素與聚氨酯具有良好的相容性，且由木質素改性后的聚氣酯膠黏劑耐水性能大大提尚;
[0031](2)納米硅藻土具有優異的耐熱性能，其具有多孔性結構，比表面積大，通過交聯劑可以有效分散在聚氨酯中，制備得到的聚氨酯交聯密度大大提高，粘結性能優異，且納米硅藻土的加入使得改性后的聚氨酯耐磨性、耐腐蝕性能大大提高。
【具體實施方式】
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[0032]為了更好的理解本發明，下面通過實施例對本發明進一步說明，實施例只用于解釋本發明，不會對本發明構成任何的限定。
[0033]實施例1
[0034]—種木質素改性水性聚氨酯膠黏劑，以重量份計，包括以下組分:
[0035]多元醇30份，改性木質素5份，
[0036]二異氰酸酯20份，納米硅藻土 2份，
[0037]催化劑I份，調和劑2份，
[0038]擴鏈劑I份，交聯劑0.5份。
[0039]其制備方法包括以下步驟:
[0040](I)將多元醇、改性木質素混合攪拌均勻，升溫至60°C，加入催化劑、二異氰酸酯，攪拌反應3h，降溫至40°C，加入擴鏈劑，攪拌反應lh，冷卻至室溫，得到木質素改性聚氨酯膠黏劑預聚體；
[0041](2)向步驟⑴得到的木質素改性水性聚氨酯預聚體中加入調和劑，攪拌混合均勻，繼續加入納米硅藻土、交聯劑，500W的功率下超聲攪拌lh，得到木質素改性水性聚氨酯膠黏劑。
[0042]實施例2
[0043]—種木質素改性水性聚氨酯膠黏劑，以重量份計，包括以下組分:
[0044]多元醇50份，改性木質素10份，
[0045]二異氰酸酯40份，納米娃藻土 6份，
[0046]催化劑3份，調和劑4份，
[0047]擴鏈劑2份，交聯劑2.5份。
[0048]其制備方法包括以下步驟:
[0049](I)將多元醇、改性木質素混合攪拌均勻，升溫至80°C，加入催化劑、二異氰酸酯，攪拌反應9h，降溫至50°C，加入擴鏈劑，攪拌反應3h，冷卻至室溫，得到木質素改性聚氨酯膠黏劑預聚體；
[0050](2)向步驟⑴得到的木質素改性水性聚氨酯預聚體中加入調和劑，攪拌混合均勻，繼續加入納米硅藻土、交聯劑，1000W的功率下超聲攪拌2h，得到木質素改性水性聚氨酯膠黏劑。
[0051]實施例3