一種粘結(jié)劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明一種粘結(jié)劑，由大豆粉和無機鹽構(gòu)成，大豆粉與無機鹽的重量比為（50-95）:（5-50），在所述的粘結(jié)劑中還添加有淀粉或者葡萄糖，本發(fā)明還提供了上述粘結(jié)劑的制備方法，包括一個按照重量比稱取各物質(zhì)的步驟，然后將大豆粉和無機鹽加入反應(yīng)容器中，混合攪拌后，加入水，攪拌形成均勻的水溶膠，在所述的水溶膠中，固含量在15%至40%之間，PH值在7-11之間。本發(fā)明是采用可降解和再生的生物材料，以金屬氧化物為絡(luò)合交聯(lián)反應(yīng)劑，形成有機可持續(xù)的生物粘結(jié)劑，本發(fā)明固化后沒有有害的甲醛等揮發(fā)物，具有可持續(xù)和再生性，有利于環(huán)境保護，可應(yīng)用于造紙業(yè)、建筑材料、玻璃棉/玻璃纖維非紡產(chǎn)品的復(fù)合材料等領(lǐng)域。
【專利說明】一種粘結(jié)劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種粘結(jié)劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】[0002]目前，在工業(yè)和民用的建筑、裝潢和家具等行業(yè)，乳膠和粘結(jié)劑市場還是化工原料的產(chǎn)品為主導(dǎo)，這些產(chǎn)品對環(huán)境的沖擊和影響比較大，與我國的可持續(xù)性發(fā)展策略相悖。西方的工業(yè)國家已著手開發(fā)并已經(jīng)應(yīng)用以可再生的生物原料為主的生物膠，已大規(guī)模應(yīng)用的行業(yè)包括建筑材料、造紙業(yè)和民用裝潢材料。我國作為一個材料應(yīng)用大國，勢必會加大對生物材料包括生物膠的技術(shù)和資金投入，遵循全球的技術(shù)和市場導(dǎo)向，以降低環(huán)境污染和對人民的生命危害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種粘結(jié)劑及其制備方法，所述這種粘結(jié)劑及其制備方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中的粘結(jié)劑含有甲醛等有毒的物質(zhì)，會影響人們的健康，同時會污染環(huán)境的技術(shù)問題。
[0004]本發(fā)明提供了一種粘結(jié)劑，由大豆粉和無機鹽構(gòu)成，所述的大豆粉與無機鹽的重量比為(50-95): (5-50)。
[0005]進一步的，還含有淀粉，所述的大豆粉、無機鹽與淀粉的重量比為(60-80):(10-30): (5-15)。
[0006]進一步的，還含有葡萄糖，所述的大豆粉、無機鹽、淀粉與葡萄糖重量比為(60-80): (8-30): (4-15): (0.5-5)。
[0007]進一步的,所述的無機鹽包括但不限于Fe 0、Zn0、Mg0、CaO> Fe203、Al203。
[0008]本發(fā)明還提供了一種粘結(jié)劑，由大豆粉、無機鹽和水構(gòu)成，大豆粉與無機鹽的重量比為(50-95): (5-50)，在所述的粘結(jié)劑中，其固含量在15%~45%之間，PH值在7-11之間。
[0009]進一步的，還含有淀粉，所述的大豆粉、無機鹽與淀粉的重量比為(60-80):(10-30): (5-15)。
[0010]進一步的，還含有葡萄糖，所述的大豆粉、無機鹽、淀粉與葡萄糖重量比為(60-80): (8-30): (4-15): (0.5-5)。
[0011]進一步的，本發(fā)明還提供了上述的這種粘結(jié)劑的制備方法，包括一個按照重量比稱取各物質(zhì)的步驟，然后將稱取的各物質(zhì)加入反應(yīng)容器中，混合攪拌后，加入水，攪拌形成均勻的水溶膠，在所述的水溶膠中，固含量在15%~40%之間，PH值在7-11之間。
[0012]進一步的，用氨水將PH值調(diào)解在7-11之間。
[0013]進一步的,所述的無機鹽包括但不限于Fe 0、Zn0、Mg0、CaO> Fe203、Al203。
[0014]本發(fā)明還提供了上述的一種粘結(jié)劑的使用方法，包括一個將粘結(jié)劑加熱固化的過程，在所述的加熱固化的過程中，加熱的溫度為180-250°C，加熱0.5-3分鐘，然后冷卻至常
溫保存。[0015]進一步的，所述的大豆粉采用Prolia SF100/90大豆粉。
[0016]本發(fā)明是基于可降解和再生的生物材料為主，采用的原材料主要為大豆粉、淀粉和糖，采用無機化合物(金屬氧化物)為絡(luò)合交聯(lián)反應(yīng)劑，形成有機可持續(xù)的生物粘結(jié)劑，以取代目前市場上廣泛利用的化工乳膠產(chǎn)品。本發(fā)明將大豆粉，與無機鹽混合攪拌(或加入淀粉、糖)后，把混合物慢慢加入水中并不停的攪拌形成均勻的水溶膠。膠體的固體比例(即固含量)低于45%，否則粘度會太高，不利于實際應(yīng)用。理想的固含量應(yīng)在15%至40%之間，酸堿度可用氨水調(diào)節(jié)在7-11之間，此生物粘結(jié)劑形成后可在室溫下長時間保持穩(wěn)定。
[0017]本發(fā)明的反應(yīng)原理是大豆粉里的酸基(-C00H)和無機鹽里的金屬離子發(fā)生絡(luò)合交聯(lián)。細一點的大豆粉更容易反應(yīng)，所以采用粒度細一點的大豆粉。淀粉則需要分子量高一點的，機械強度會好一些。通常要DE (Dextrose Equivalent, 即，葡萄糖當(dāng)量值)>5,理想的當(dāng)量值:5〈DE〈15。
[0018]本發(fā)明和已有技術(shù)相比，其技術(shù)進步是顯著的。固化過程中豆粉蛋白質(zhì)中的氨基酸與金屬離子發(fā)生絡(luò)合交聯(lián)作用，形成機械性能很強的絡(luò)合物。它并不像一般的基于淀粉的生物膠，這種新生物粘結(jié)劑具有很好的防水性，不容易因吸水而弱化物理和機械性能。
[0019]本發(fā)明的生物粘結(jié)劑固化后沒有有害的甲醛等揮發(fā)物，具有可持續(xù)和再生性等特點。本發(fā)明有利于環(huán)境保護，可應(yīng)用于造紙業(yè)，建筑材料，玻璃棉/玻璃纖維非紡產(chǎn)品的復(fù)合材料等領(lǐng)域，具有廣泛的市場應(yīng)用前景。而且，由于豆粉的成本比一般的化工原料低，所以這種新粘結(jié)劑的制備成本也會較低，有利于今后的擴大化生產(chǎn)和商業(yè)化運作。
[0020]【具體實施方式】:
下述的份數(shù)均為重量份。
[0021]實施例1
以90份的工業(yè)大豆粉(比如Cargill公司的Prolia? SF100/90大豆粉原料)，與10份的無機氧化鋅(比如Zinplex 15氧化鋅溶液)或氧化鈣混合攪拌后，把混合物慢慢加入水中并不停的攪拌形成均勻的水溶膠。膠體的固體比例(即固含量)應(yīng)低于45%。理想的固含量應(yīng)在15%至40%之間。酸堿度可用氨水調(diào)節(jié)在7-11之間。所得粘結(jié)劑碰灑在13微米粗的玻璃纖維上固化形成非紡的玻璃絲網(wǎng)后(粘結(jié)劑重量在25%左右)，拉力測試(Instron應(yīng)力測試儀器，樣品尺寸為2英寸X 10英寸)顯示強度在48磅左右。
[0022]實施例2
以80份的工業(yè)大豆粉(比如Cargill公司的ProliaTM SF100/90大豆粉原料)與20份的無機氧化鋅(比如Zinplex 15氧化鋅溶液)或氧化鈣混合攪拌后，把混合物慢慢加入水中并不停的攪拌形成均勻的水溶膠。膠體的固體比例(即固含量)應(yīng)低于45%。理想的固含量應(yīng)在15%至40%之間。酸堿度可用氨水調(diào)節(jié)在7-11之間。所得粘結(jié)劑碰灑在13微米粗的玻璃纖維上固化形成非紡的玻璃絲網(wǎng)后(粘結(jié)劑重量在25%左右)，拉力測試(Instron應(yīng)力測試儀器，樣品尺寸為2英寸X 10英寸)顯示強度在55磅左右。
[0023]實施例3
以95份的工業(yè)大豆粉(比如Cargill公司的Prolia? SF100/90大豆粉原料)與5份的無機氧化鎂混合攪拌后，把混合物慢慢加入水中并不停的攪拌形成均勻的水溶膠。膠體的固體比例(即固含量)應(yīng)低于45%。理想的固含量應(yīng)在15%至40%之間。酸堿度可用氨水調(diào)節(jié)在7-11之間。(所得粘結(jié)劑碰灑在13微米粗的玻璃纖維上固化形成非紡的玻璃絲網(wǎng)后(粘結(jié)劑重量在25%左右)，拉力測試(Instron應(yīng)力測試儀器，樣品尺寸為2英寸X 10英寸)顯示強度在43磅左右。
[0024]實施例4
以50份的工業(yè)大豆粉(比如Cargill公司的Prolia? SF100/90大豆粉原料)與50份的無機氧化鋁混合，攪拌后，把混合物慢慢加入水中并不停的攪拌形成均勻的水溶膠。膠體的固體比例(即固含量)應(yīng)低于45%。理想的固含量應(yīng)在15%至40%之間。酸堿度可用氨水調(diào)節(jié)在7-11之間。所得粘結(jié)劑碰灑在13微米粗的玻璃纖維上固化形成非紡的玻璃絲網(wǎng)后(粘結(jié)劑重量在22%左右)，拉力測試(Instron應(yīng)力測試儀器，樣品尺寸為2英寸X 10英寸)顯示強度在40磅左右。
[0025]實施例5
以55份的工業(yè)大豆粉(比如Cargill公司的Prolia? SF100/90大豆粉原料)，與45份的無機氧化鋅混合攪拌后，把混合物慢慢加入水中并不停的攪拌形成均勻的水溶膠。膠體的固體比例(即固含量)應(yīng)低于45%。理想的固含量應(yīng)在15%至40%之間。酸堿度可用氨水調(diào)節(jié)在7-11之間。所得粘結(jié)劑碰灑在13微米粗的玻璃纖維上固化形成非紡的玻璃絲網(wǎng)后(粘結(jié)劑重量在23%左右)，拉力測試(Instron應(yīng)力測試儀器，樣品尺寸為2英寸X 10英寸)顯示強度在41磅左右。
[0026]實施例6
以60份的工業(yè)大豆粉(比如Cargill公司的Prolia? SF100/90大豆粉原料)，與40份的無機氧化鋅混合攪拌后，把混合物慢慢加入水中并不停的攪拌形成均勻的水溶膠。膠體的固體比例(即固含量)應(yīng)低于45%。理想的固含量應(yīng)在15%至40%之間。酸堿度可用氨水調(diào)節(jié)在7-11之間。所得粘結(jié)劑碰灑在13微米粗的玻璃纖維上固化形成非紡的玻璃絲網(wǎng)后(粘結(jié)劑重量在23%左右)，拉力測試(Instron應(yīng)力測試儀器，樣品尺寸為2英寸X 10英寸)顯示強度在43磅左右。
[0027]實施例7
以70份的工業(yè)大豆粉(比如Cargill公司的Prolia? SF100/90大豆粉原料)，與30份的無機氧化鋅混合攪拌后，把混合物慢慢加入水中并不停的攪拌形成均勻的水溶膠。膠體的固體比例(即固含量)應(yīng)低于45%。理想的固含量應(yīng)在15%至40%之間。酸堿度可用氨水調(diào)節(jié)在7-11之間。所得粘結(jié)劑碰灑在13微米粗的玻璃纖維上固化形成非紡的玻璃絲網(wǎng)后(粘結(jié)劑重量在24%左右)，拉力測試(Instron應(yīng)力測試儀器，樣品尺寸為2英寸X 10英寸)顯示強度在44磅左右。
[0028]實施例8
以70份的工業(yè)大豆粉(比如Cargill公司的Prolia? SF100/90大豆粉原料)，10份的淀粉，與20份的無機氧化鋅混合攪拌后，把混合物慢慢加入水中并不停的攪拌形成均勻的水溶膠。膠體的固體比例(即固含量)應(yīng)低于45%。理想的固含量應(yīng)在15%至40%之間。酸堿度可用氨水調(diào)節(jié)在7-11之間。所得粘結(jié)劑碰灑在13微米粗的玻璃纖維上固化形成非紡的玻璃絲網(wǎng)后(粘結(jié)劑重量在25%左右)，拉力測試(Instron應(yīng)力測試儀器，樣品尺寸為2英寸X 10英寸)顯示強度在55磅左右。
[0029]實施例9
以80份的工業(yè)大豆粉(比如Cargill公司的Prolia? SF100/90大豆粉原料)，15份的淀粉，與30份的無機氧化鋅混合攪拌后，把混合物慢慢加入水中并不停的攪拌形成均勻的水溶膠。膠體的固體比例(即固含量)應(yīng)低于45%。理想的固含量應(yīng)在15%至40%之間。酸堿度可用氨水調(diào)節(jié)在7-11之間。所得粘結(jié)劑碰灑在13微米粗的玻璃纖維上固化形成非紡的玻璃絲網(wǎng)后(粘結(jié)劑重量在22%左右)，拉力測試(Instron應(yīng)力測試儀器，樣品尺寸為2英寸X 10英寸)顯示強度在45磅左右。
[0030]實施例10 以60份的工業(yè)大豆粉(比如Cargill公司的Prolia? SF100/90大豆粉原料)，5份的淀粉，與10份的無機氧化鋅混合攪拌后，把混合物慢慢加入水中并不停的攪拌形成均勻的水溶膠。膠體的固體比例(即固含量)應(yīng)低于45%。理想的固含量應(yīng)在15%至40%之間。酸堿度可用氨水調(diào)節(jié)在7-11之間。所得粘結(jié)劑碰灑在13微米粗的玻璃纖維上固化形成非紡的玻璃絲網(wǎng)后(粘結(jié)劑重量在21%左右)，拉力測試(Instron應(yīng)力測試儀器，樣品尺寸為2英寸X 10英寸)顯示強度在42磅左右。
[0031]實施例11
以65份的工業(yè)大豆粉(比如Cargill公司的Prolia? SF100/90大豆粉原料)，8份的淀粉、4份的葡萄糖與18份的無機氧化鋅混合攪拌后，把混合物慢慢加入水中并不停的攪拌形成均勻的水溶膠。膠體的固體比例(即固含量)應(yīng)低于45%。理想的固含量應(yīng)在15%至40%之間。酸堿度可用氨水調(diào)節(jié)在7-11之間。所得粘結(jié)劑碰灑在13微米粗的玻璃纖維上固化形成非紡的玻璃絲網(wǎng)后(粘結(jié)劑重量在22%左右)，拉力測試(Instron應(yīng)力測試儀器，樣品尺寸為2英寸X 10英寸)顯示強度在45磅左右。
[0032]實施例12
上述實施例配制好的粘結(jié)劑可以應(yīng)用在非紡的玻璃絲網(wǎng)上，可有效地把玻璃絲粘結(jié)在一起。如例子1-3所述，粘結(jié)劑以噴灑或涂層的形式應(yīng)用在玻璃或有機塑料纖維上，經(jīng)交聯(lián)固化后，把纖維牢牢地粘結(jié)在一起，形成強力復(fù)合材料。
[0033]實施例13
也可以把配制好的生物粘結(jié)劑應(yīng)用在木頭，紙衆(zhòng)或膠合板(vinyl flooring)的粘結(jié)制造上。在粘結(jié)應(yīng)用過程中，生物膠可以以噴灑或涂層的形式應(yīng)用在表面，然后經(jīng)過適溫180-250°C (350-450華氏度)固化。固化過程中豆粉蛋白質(zhì)中的氨基酸與金屬離子發(fā)生絡(luò)合交聯(lián)作用，形成很強的絡(luò)合物。固化后的絡(luò)合物具有很強的機械性能，拉力測試強度都在40磅以上，并不像一般的基于淀粉的生物膠，這種新生物粘結(jié)劑具有很好的防水性。通常以淀粉為基體的生物膠固化交聯(lián)后，再在80°C熱水中浸泡15分鐘，拉力測試強度結(jié)果會弱化，不到熱水測試前的20%，而本發(fā)明的粘結(jié)劑經(jīng)測試達到45%以上。不容易因吸水而弱化物理和機械性能。
【權(quán)利要求】
1.一種粘結(jié)劑，其特征在于:由大豆粉和無機鹽構(gòu)成，所述的大豆粉與無機鹽的重量比為(50-95): (5-50)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種粘結(jié)劑，其特征在于:還含有淀粉，所述的大豆粉、無機鹽與淀粉的重量比為(60-80): (10-30): (5-15)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種粘結(jié)劑，其特征在于:還含有葡萄糖，所述的大豆粉、無機鹽、淀粉與葡萄糖重量比為(60-80): (8-30): (4-15): (0.5-5)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種粘結(jié)劑，其特征在于:所述的無機鹽包括但不限于FeO、ZnO> MgO> CaO> Fe203、Al203。
5.一種粘結(jié)劑，其特征在于:由大豆粉、無機鹽和水構(gòu)成，大豆粉與無機鹽的重量比為(50-95): (5-50)，在所述的粘結(jié)劑中，其固含量在15%~45%之間，PH值在7-11之間。
6.如權(quán)利要求5所述的一種粘結(jié)劑，其特征在于:還含有淀粉，所述的大豆粉、無機鹽與淀粉的重量比為(60-80): (10-30): (5-15)。
7.如權(quán)利要求5所述的一種粘結(jié)劑，其特征在于:還含有葡萄糖，所述的大豆粉、無機鹽、淀粉與葡萄糖重量比為(60-80): (8-30): (4-15): (0.5-5)。
8.權(quán)利要求5或6或7所述的一種粘結(jié)劑的制備方法，其特征在于:包括一個按照重量比稱取各物質(zhì)的步驟，然后將稱取的各物質(zhì)加入反應(yīng)容器中，混合攪拌后，加入水，攪拌形成均勻的水溶膠，在所述的水溶膠中，固含量在15%~40%之間，PH值在7-11之間。
9.如權(quán)利要求8所述的一種粘結(jié)劑的制備方法，其特征在于:用氨水將PH值調(diào)解在7-11之間。
10.如權(quán)利要求8所述的一種粘結(jié)劑的制備方法，其特征在于:所述的無機鹽包括但不限于 Fe 0、Zn0、Mg0、CaO> Fe203> Al2O30
11.如權(quán)利要求1或5所述的一種粘結(jié)劑的使用方法，其特征在于:包括一個將粘結(jié)劑加熱固化的過程，在所述的加熱固化的過程中，加熱的溫度為180-250°C，加熱0.5-3分鐘，然后冷卻至常溫保存。
【文檔編號】C09J103/02GK103571431SQ201310536173
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月1日
【發(fā)明者】王振宇 申請人:王振宇