一種豆粕基人造板膠粘劑及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種豆粕基人造板膠粘劑及其制備方法，由脫脂蛋白粉20?50份、變性劑1?5份、增強劑1?30份、分散介質60?80份制備而成，制備方法包括分散、混合和攪拌等步驟；本發明的優點在于：能夠滿足人造板用膠粘劑的耐水要求，保證了蛋白膠粘劑的實用性能；徹底解決了人造板帶來的室內空氣中的甲醛污染問題；主要原料為可再生資源，符合環境保護與可持續發展原則。
【專利說明】
一種豆粕基人造板膠粘劑及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及一種膠粘劑及其制備方法，具體地說是一種豆柏基人造板膠粘劑及其 制備方法，屬于膠粘劑及其制備領域。
【背景技術】
[0002] 隨著人民生活水平的提高和建筑、裝飾裝修、包裝等行業的持續穩定發展，我國人 造板產量迅速增長。2014年，我國人造板總產量3.02億m 3,約占世界總產量的50%以上。其中 刨花板〇. 17億m3，同比增長13%;纖維板0.69億m3，同比增長16%;膠合板1.74億m 3，同比增長 7%。人造板總產量、膠合板產量、家具產量、木質地板產量連續多年位居世界首位。
[0003]人造板生產中普遍使用的膠粘劑是甲醛系合成樹脂，以脲醛樹脂及其改性產品為 主。經過多年的努力，我國人造板膠粘劑生產水平有了很大提高，人造板及其制品環保特性 有了很大改善，但是不能完全消除其制品甲醛釋放，并且不少企業生產的人造板及其制品 (家具、木地板、室內木質裝飾材料等)仍然存在著較為嚴重的甲醛釋放問題，是室內空氣污 染中甲醛污染的主要來源。
[0004] 目前，降低人造板甲醛釋放量的方法主要有如下4種：1)采用低摩爾比改性脲醛樹 脂膠粘劑;2)在改性脲醛樹脂膠粘劑中加入甲醛捕捉劑;3)對人造板進行后處理;4)采用其 他環保型膠粘劑。但是，這些技術方法都存在著諸多缺陷。例如：1)采用低摩爾比改性脲醛 樹脂膠粘劑雖然能夠有效降低人造板產品甲醛釋放量，但是產品膠合強度也往往降低，不 能滿足使用要求;并且可導致固化時間延長，生產效率降低;2)在人造板用脲醛樹脂膠粘劑 中加入甲醛捕捉劑，雖然能夠有效降低人造板游離甲醛釋放量，但是往往同時降低人造板 膠合強度；同時，一般甲醛捕捉劑價格往往遠遠高于脲醛樹脂膠粘劑，其加入提高了產品成 本，降低了產品競爭力；3)對人造板進行后處理，如公開號為CN1526528的發明專利申請中 公開了一種采用氨氣真空法制備E1/E0級環保型人造板的制造工藝;公開號為CN2394770的 實用新型專利中公開了一種降低人造板甲醛釋放量的處理裝置，這些后處理方法，不僅使 得人造板制造工藝復雜，而且后處理設備投資巨大，生產成本明顯提高;4)采用其他環保型 膠粘劑，如異氰酸酯類膠粘劑，導致人造板生產成本大幅度增加、生產工藝難度加大，企業 和用戶都難以接受;采用普通蛋白膠粘劑制備人造板膠合強度低，人造板易開膠。綜上所 述，上述措施雖然能夠有效降低人造板游離甲醛釋放量，但不能徹底解決甲醛釋放問題，或 由于生產成本過高等原因而無法推廣。
[0005] 另外，目前普遍采用的人造板膠粘劑也都存在著原料的化石資源依賴問題，不符 合可持續發展的要求。
【發明內容】
[0006] 為了解決上述問題，本發明設計了一種豆柏基人造板膠粘劑及其制備方法，能夠 滿足人造板用膠粘劑的耐水要求，保證了蛋白膠粘劑的實用性能;徹底解決了人造板帶來 的室內空氣中的甲醛污染問題;主要原料為可再生資源，符合環境保護與可持續發展原則。
[0007] 本發明的技術方案為： 一種豆柏基人造板膠粘劑，包括以下重量份的組分： 脫脂蛋白粉20-50份、變性劑1-5份、增強劑1-30份、分散介質60-80份。
[0008] 優選地，所述豆柏基人造板膠粘劑，按重量份計，包括如下組分:脫脂蛋白粉27-33 份、變性劑1-2份、增強劑7-20份、分散介質65-73份。
[0009] 其中，所述脫脂蛋白粉中的蛋白含量在40%以上，優選43~50%，以確保更理想的應 用效果和控制成本。
[0010] 所述脫脂蛋白粉可選自脫脂豆蛋白粉、脫脂花生蛋白粉、脫脂棉柏粉、脫脂血蛋白 粉、脫脂羽毛蛋白粉、脫脂骨蛋白粉中的一種或幾種，其中優選為脫脂豆蛋白粉或脫脂花生 蛋白粉。
[0011] 進一步地，所述脫脂蛋白粉的粒徑均大于150目，優選200~250目。
[0012] 本發明所述脫脂豆蛋白粉、脫脂花生蛋白粉、脫脂棉柏粉、脫脂血蛋白粉、脫脂羽 毛蛋白粉和脫脂骨蛋白粉均可市售購得，如可購自匯福糧油有限公司、周口益海糧油有限 公司、中國糧油股份有限公司等，或采用常規脫脂方法制備得到，具體方法本發明對此不作 特別限定。
[0013] 所述變性劑選自十二烷基苯磺酸鈉、尿素、氫氧化鎂、鹽酸胍、十二烷基磺酸鈉、鹽 酸、碳酸鈉、磷酸的一種或幾種。
[0014] 上述變性劑均為市售產品，可購自天津化工有限公司等。采用上述變性劑可將蛋 白分子解聚暴露分子內部的活性基團，有利于與加入的增強劑反應形成更加密實的交聯網 絡，為增強膠粘劑奠定基礎；另外變性劑可降解蛋白分子，產生大量小分子物質，有利于滲 入木材中形成更多膠釘，增加膠粘劑干濕狀膠合強度。
[0015] 優選地，所述變性劑選自磷酸、氫氧化鎂、碳酸鈉(1 〇%溶液沖的一種或幾種。
[0016] 所述增強劑為一定條件下制備的還原木質素。
[0017]其中，所述木質素為造紙廢液木質素，還原過程分為降解和還原兩部分，第一步采 用水熱解法提高木質素愈創木基含量，第二步與硼氫化鈉反應加氫還原將木質素愈創木基 結構還原為類多巴結構，制備還原木質素增強劑。
[0018] 增強劑基于類多巴結構，一方面能氧化為多巴醌可與蛋白上氨基和羧酸基發生交 聯反應形成交聯網絡結構，增強膠粘劑耐水膠接性能；另一方面多巴結構可與木材表面產 生螯合作用和強氫鍵作用提高膠粘劑耐水膠接性能。
[0019] 所述增強劑合成工藝為：利用高壓反應釜在250Γ條件下水熱處理木質素2小時， 后卸壓加入硼氫化鈉(木質素干重量的1%)在常溫下反應14小時，制得增強劑。
[0020] 所述分散介質選擇普通自來水或軟化水。
[0021] 本發明同時還提供了一種人造板用膠粘劑的制備方法，包括如下步驟： 1) 按照重量配比稱量各組分，使脫脂蛋白粉分散在分散介質中； 2) 加入變性劑使其充分混合； 3) 加入增強劑，攪拌均勻。
[0022] 其中，優選各步驟中原料均在常溫下加入，并在加入后攪拌均。
[0023]本發明的優點在于： 1)本發明采用變性劑變性后用還原木質素增強膠粘劑，使增強劑與大豆蛋白分子相互 作用形成交聯互穿網絡結構，并且將多巴結構引入大豆蛋白膠粘劑形成強螯合作用，解決 了普通蛋白膠粘劑耐水性差、干狀膠合強度低、耐水煮性能差的問題，能夠滿足人造板用膠 粘劑的耐水要求，保證了蛋白膠粘劑的實用性能，并且由本發明的膠粘劑制備的膠合板達 到國標中II類膠合板要求； 2) 本發明對蛋白粉和木質素為原料改性處理后作為人造板用膠粘劑，不含有游離甲 醛，膠接的人造板不存在甲醛釋放問題，徹底解決了人造板帶來的室內空氣中的甲醛污染 問題； 3) 蛋白粉以及作為增強劑的木質素均為可再生的資源，作為膠粘劑的主要原料，有助 于解決常規人造板膠粘劑中使用合成化石原料的枯竭問題，符合環境保護與可持續發展原 則； 4) 有效利用了農副產品加工剩余物和造紙工業廢棄物，綜合利用資源，節約生產成本， 提高了產品的附加值。
[0024]下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。
【具體實施方式】
[0025] 以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。在不背離本發明精神 和實質的情況下，對本發明方法、步驟或條件所作的修改或替換，均屬于本發明的范圍。
[0026] 若未特別指明，實施例中所用的技術手段為本領域技術人員所熟知的常規手段。 此外，實施例中所使用的所有各組分原料均為已知的市售產品。
[0027] 本發明中涉及到的百分號"%"，若未特別說明，食指質量百分比;但溶液的百分比， 除另有規定外，是指溶液100mL中含有溶質若干克;液體之間的百分比，是指20 °C時容量的 比例。
[0028] 實施例1 本實施例提供了一種人造板用膠粘劑，所述膠粘劑按以下重量配比進行備料： 軟化水 70 Kg 脫脂豆蛋白粉 30 Kg 變性劑 I Kg 增強劑 IOkg 其中，脫脂豆蛋白粉的蛋白含量43%以上(購自匯福糧油有限公司）;變性劑為市售普通 氫氧化鎂(購自天津化工研究所，含量98%);增強劑為自制還原木質素（固體含量60%，黏度 6400mPa.s)〇
[0029] 本實施例同時提供了上述膠粘劑的制備方法，具體制備步驟如下： 1)在配有攪拌器的混合器中，加入全部的軟化水、脫脂豆蛋白粉，攪拌均勻。
[0030] 2)加入變性劑，攪拌均勻。
[0031] 3)加入增強劑，攪拌均勻。
[0032] 所得膠粘劑的性能質量指標見表1。
[0033] 實施例2 本實施例提供了一種人造板用膠粘劑，所述膠粘劑按以下重量配比進行備料 自來水 67 Kg 脫脂豆蛋白粉 33 Kg 變性劑 1.5Kg 增強劑 15kg 其中，脫脂豆蛋白粉的蛋白含量43%以上(購自匯福糧油有限公司）;變性劑為市售普通 碳酸鈉（購自天津化工研究所，含量98%);增強劑為自制還原木質素（固體含量60%，黏度 6400mPa.s)〇
[0034] 本實施例所述膠粘劑的制備方法同實施例1，所得膠粘劑的性能質量指標見表1。
[0035] 實施例3 本實施例提供了一種人造板用膠粘劑，所述膠粘劑按以下重量配比進行備料： 軟化水 73 Kg 脫脂花生蛋白粉 27 Kg 變性劑 IKg 增強劑 7kg 其中，脫脂豆蛋白粉的蛋白含量43%以上(購自匯福糧油有限公司）;變性劑為市售普通 磷酸（購自天津化工研究所，含量98%);增強劑為自制還原木質素（固體含量60%，黏度 6400mPa.s)〇
[0036] 本實施例所述膠粘劑的制備方法同實施例1，所得膠粘劑的性能質量指標見表1。
[0037] 實施例4 本實施例提供了一種人造板用膠粘劑，所述膠粘劑按以下重量配比進行備料： 軟化水 65 Kg 脫脂花生蛋白粉 33 Kg 變性劑 2Kg 增強劑 20kg 其中，脫脂豆蛋白粉的蛋白含量43%以上(購自匯福糧油有限公司）;變性劑為市售普通 碳酸鈉（購自天津化工研究所，含量98%);增強劑為自制還原木質素（固體含量60%，黏度 6400mPa.s)〇
[0038] 本實施例所述膠粘劑的制備方法同實施例1，所得膠粘劑的性能質量指標見表1。
[0039] 表1實施例1-4所制備膠粘劑性能指標
對照例1-8 分別與實施例1-4相比，對照組1-4依次為不加入變性劑的膠粘劑。
[0040] 分別與實施例1-4相比，對照組5-8依次為不加入增強劑的膠粘劑。
[0041 ] 對照例9 市售的50%固體含量的低游離甲醛含量三聚氰胺改性脲醛樹脂膠粘劑(具體配方為:三 聚氰胺添加量為膠粘劑總重量的10%，摩爾比1.18,尿素分三批加入摩爾比分別為2.1、 1.45、1.18,三聚氰胺隨第二批尿素加入。購自徐州安聯木業有限公司） 試驗例 分別采用本發明實施例1-4和對照例1-9的膠粘劑制造三層400 X 400mm膠合板。
[0042] 楊木單板:含水率干燥到6-14%;厚1.6mm; 單板膠粘劑采用本發明實施例1-5的產品和對照例1-10的產品。
[0043]按以下正常工藝制備膠合板： 施膠:芯板雙面施膠，涂膠量為300-460g/m2。
[0044]陳化方式及時間：閉合陳化，10-30分鐘。
[0045] 預壓壓力及時間:預壓30-40分鐘，壓力0.8MPa。
[0046] 熱壓壓力：1 · OMPa，熱壓溫度：110-120°C，熱壓時間：70-90s/mm。
[0047] 按GB/T17657-1999《人造板及飾面人造板理化性能實驗方法》檢測方法對生產的 膠合板產品進行性能檢測，檢測結果見表2。
[0048] 表2膠合板甲醛釋放量與膠合強度
實驗結果表明，本發明無甲醛生物質膠粘劑制造的膠合板的甲醛釋放量都很低(為木 材本體甲醛釋放），添加增強劑的生物質膠粘劑制備的膠合板的膠合強度按II膠合板檢測 在I. IOMPa以上，能達到水煮10小時不開膠，干強度1.2以上，比對照組的提高了50%左右，增 強效果顯著。
[0049] 本發明無甲醛蛋白膠粘劑使用方便，不必對現有人造板生產設備和工藝做改動， 因此不需要增加設備投資。
[0050] 目前，50%固體含量的低游離甲醛含量三聚氰胺改性脲醛樹脂膠粘劑的價格在 2800-3600元/噸，本發明豆蛋白粘劑(35%固體含量）的價格在2600-3500元/噸，價格與三聚 氰胺改性脲醛樹脂膠粘劑接近，性能有大幅提高。
[0051] 本發明制備的膠粘劑可替代含甲醛的常規膠合板膠粘劑，制備膠合板時的總施膠 量不變，因此使用成本與改性脲醛樹脂膠粘劑相當。因此，本發明的蛋白膠粘劑具有良好的 應用前景。
[0052]雖然，上文中已經用一般性說明及具體實施方案對本發明作了詳盡的描述，但在 本發明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因 此，在不偏離本發明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬于本發明要求保護的范圍。
【主權項】
1. 一種豆柏基人造板膠粘劑，其特征在于:包括以下重量份的組分： 脫脂蛋白粉20-50份、變性劑1-5份、增強劑1-30份、分散介質60-80份。2. 根據權利要求1所述的一種豆柏基人造板膠粘劑，其特征在于:所述脫脂蛋白粉選自 脫脂豆蛋白粉、脫脂花生蛋白粉、脫脂棉柏粉、脫脂血蛋白粉、脫脂羽毛蛋白粉、脫脂骨蛋白 粉中的一種或幾種。3. 根據權利要求1所述的一種豆柏基人造板膠粘劑，其特征在于:所述脫脂蛋白粉的粒 徑均大于150目。4. 根據權利要求1所述的一種豆柏基人造板膠粘劑，其特征在于:所述變性劑選自十二 烷基苯磺酸鈉、尿素、氫氧化鎂、鹽酸胍、十二烷基磺酸鈉、鹽酸、碳酸鈉、磷酸的一種或幾 種。5. 根據權利要求4所述的一種豆柏基人造板膠粘劑，其特征在于：所述變性劑選自磷 酸、氫氧化鎂、碳酸鈉中的一種或幾種。6. 根據權利要求1所述的一種豆柏基人造板膠粘劑，其特征在于:所述增強劑為一定條 件下制備的還原木質素。7. 根據權利要求6所述的一種豆柏基人造板膠粘劑，其特征在于，所述增強劑合成工藝 為:利用高壓反應釜在250°C條件下水熱處理木質素2小時，后卸壓加入硼氫化鈉在常溫下 反應14小時，制得增強劑。8. 根據權利要求1所述的一種豆柏基人造板膠粘劑，其特征在于:所述分散介質選擇普 通自來水或軟化水。9. 一種如權利要求1-8任意一項所述的人造板用膠粘劑的制備方法，其特征在于，包括 如下步驟： 1) 按照重量配比稱量各組分，使脫脂蛋白粉分散在分散介質中； 2) 加入變性劑使其充分混合； 3) 加入增強劑，攪拌均勻。10. 根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于:上述步驟中原料均在常溫下加入。
【文檔編號】C09J11/04GK105860922SQ201610301248
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月9日
【發明人】羅晶, 高強, 李建章, 李黎, 陳慧
【申請人】北京林業大學