一種環(huán)保膠黏劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于膠黏劑的生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種環(huán)保膠黏劑及利用蠶繭廢絲膠制備該環(huán)保膠黏劑的方法，該環(huán)保膠黏劑的制備方法包括下列步驟：（1）收集煮蠶繭后的廢水，冷卻至室溫，然后用超濾膜過濾，回收截留液獲得絲膠濃縮液，或者在低于80℃條件下，真空或常壓濃縮10~12倍，獲得絲膠濃縮液；（2）將步驟（1）獲得的絲膠濃縮液進(jìn)行改性處理，獲得改性處理后的絲膠濃縮液；（3）將步驟（2）改性處理后的絲膠濃縮液再在≤80℃條件下常壓或真空濃縮，獲得粘稠狀可流動物料，即為環(huán)保膠黏劑成品。本發(fā)明制備方法制備的環(huán)保膠黏劑可以廣泛應(yīng)用于木材行業(yè)和植物纖維成型行業(yè)中，安全環(huán)保，使用過程中不會釋放對人體有害的甲醛等有害物質(zhì)。
【專利說明】一種環(huán)保膠黏劑及其制備方法和應(yīng)用
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明屬于膠黏劑的生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種環(huán)保膠黏劑及利用蠶繭廢絲膠制備該環(huán)保膠黏劑的方法，還涉及該環(huán)保膠黏劑的應(yīng)用。
[0002]【背景技術(shù)】
目前，我國繭絲綢生產(chǎn)規(guī)模居世界第一，年產(chǎn)蠶繭50萬噸左右，生絲7萬噸以上，約占
世界生產(chǎn)總量的80%和60%，絲綢產(chǎn)量占全世界總產(chǎn)量的45%左右。然而，在目前蠶繭的后
加工中存在著巨大的資源浪費(fèi)，在蠶農(nóng)煮絲、選繭及生絲加工中，每公斤蠶繭只有0.8公斤
左右可達(dá)到上車蠶繭質(zhì)量要求，約有20%的下腳蠶繭無進(jìn)一步的利用而成為廢物排入環(huán)境
中，主要表現(xiàn)在:在部分煮絲、生絲和真絲加工中，由于我國傳統(tǒng)絲綢行業(yè)的制絲紡織工藝
只利用蠶絲的內(nèi)層絲素部分，而對外層絲膠逐步脫除，隨廢水排入環(huán)境，蠶繭是一種高蛋白
長纖維物質(zhì)，其中外層絲膠蛋白平均約占蠶繭總重的20-30%，如不進(jìn)行處理而直接排放或
廢棄，一方面會造成環(huán)境的污染，另一方面也是對資源的巨大浪費(fèi)，直接影響產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效.、益 [0003]其中，絲膠蛋白是一種生物相容性優(yōu)良的天然高分子材料，在蠶絲中的含量為20%~30%，它對蠶絲的內(nèi)層絲素起到保護(hù)和膠粘作用，但是由于制絲及紡織工藝的需要，絲膠蛋白最終還是被洗凈脫掉，這不僅造成了絲膠蛋白的浪費(fèi)，還會導(dǎo)致環(huán)境的污染，因此，對絲膠蛋白的回收以及開發(fā)利用就成為眾多科研工作者研究的重點(diǎn)，由于絲膠蛋白具有獨(dú)特的理化性質(zhì)，如易溶、吸水、凝膠化、可改性和抗氧化等特性，目前絲膠蛋白在化妝品、纖維材料、醫(yī)藥等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用并且也取得了一定的進(jìn)展，但將其用作環(huán)保膠粘劑的探索卻未見報(bào)道。
[0004]隨著世界森林資源的減少，天然木材產(chǎn)量急劇下降，作為天然實(shí)木的替代品——各種人造板材越來越為人們所重視，截止2008年底，我國已有人造板企業(yè)6 000多家，生產(chǎn)規(guī)模超過9 000萬立方米，成為世界人造板生產(chǎn)和消費(fèi)第一大國，不論國內(nèi)還是國外，膠粘劑在木材行業(yè)的用量很大，同時(shí)也是人造板品質(zhì)、技術(shù)的決定因素，有統(tǒng)計(jì)表明，其占膠粘劑總用量的3/4以上。我國木材膠黏劑產(chǎn)量2010年達(dá)到500萬噸，居世界第一位。
[0005]目前，我國木材工業(yè)主要以“三醛膠” 一脲醛樹脂膠(UF)、酚醛樹脂膠(PF)和三聚氰胺-甲醛樹脂膠(MF)為主，如2005年，我國木材膠粘劑總用量約140萬噸(干)，其中脲醛樹脂膠用量近139萬噸(干)，占絕對主導(dǎo)地位，酚醛樹脂膠用量僅約1.6萬噸(干)。脲醛膠分子間的醚鍵(-CH2-0-CH2-)在濕熱的情況下容易斷裂而釋放出游離甲醛；三聚氰胺甲醛樹脂膠也會釋放甲醛，而且生產(chǎn)成本較高；異氰酸酯類膠粘劑雖不會釋放游離甲醛，但價(jià)格昂貴、施工過程毒性大，這些合成膠粘劑由于在生產(chǎn)或者使用過程中，會釋放對環(huán)境及人體有害的甲醛等有害物質(zhì)，而且其原料來源于不可再生的化石資源，20世紀(jì)90年代以來隨著人們對自身及環(huán)境安全問題的關(guān)注和石油儲量的減少，使此問題愈發(fā)突出，迫切需要開發(fā)一類可再生的環(huán)保膠黏劑。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的膠黏劑原料來源有限、生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)或使用過程中易釋放甲醛等有害物質(zhì)的不足，提供一種環(huán)保膠黏劑，該環(huán)保膠黏劑利用蠶繭廢絲膠和其它下腳料制備而成。
[0007]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種環(huán)保膠黏劑的制備方法。
[0008]本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種環(huán)保膠黏劑的應(yīng)用。
[0009]為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種環(huán)保膠黏劑的制備方法，所述制備方法包括下列步驟:
(1)收集煮蠶繭后的廢水，冷卻至室溫，然后用超濾膜過濾，回收截留液獲得絲膠濃縮液，或者在低于80°C條件下，真空或常壓濃縮10-12倍，獲得絲膠濃縮液；
(2)將步驟(1)獲得的絲膠濃縮液進(jìn)行改性處理，獲得改性處理后的絲膠濃縮液；
(3)將步驟(2)改性處理后的絲膠濃縮液再在<80°C條件下常壓或真空濃縮，獲得粘稠狀可流動物料，即為環(huán)保膠黏劑成品。
[0010]上文步驟(1)中的煮蠶繭后的廢水是指農(nóng)戶將家蠶繭、柞蠶繭、蓖麻蠶繭和其它蠶繭高溫煮練抽絲產(chǎn)生的廢液，保留其中的廢蠶繭殼、廢蠶繭衣、廢絲；所用超濾膜(UF)是指孔徑不大于I μ m的過濾膜，過濾方式可采用重力過濾或壓力過濾；
上文步驟(2)中的改性處理為下列三種改性方法之一，三種方法可獲得不同粘結(jié)性能的膠黏劑:
(1)熱改性:將步驟(1)的絲膠濃縮液在85°C條件下進(jìn)行攪拌反應(yīng)30min，直至絲膠濃縮液在攪拌過程中出現(xiàn)微小 氣泡，獲得偏棕色的改性處理后的絲膠濃縮液；
(2)尿素改性:將步驟(1)的絲膠濃縮溶液在60°C條件下按f3mol/L的添加量加入尿素(普通農(nóng)用尿素)進(jìn)行攪拌反應(yīng)lh，獲得偏棕色的改性處理后的絲膠濃縮液；尿素改性是個(gè)吸熱的過程，加入尿素的量越多，則所得改性處理后的絲膠濃縮液在冷卻后析出的晶體也就越多，因此選擇f 3mol/L的添加量為最佳；
(3)SDS改性:將步驟(1)的絲膠濃縮溶液在60°C下按質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5^1%的添加量加入十二烷基磺酸鈉(SDS，化學(xué)純)攪拌反應(yīng)Ih獲得帶有泡沫的棕色液體，待其冷卻后，液體呈淺棕色并帶有絮狀或膠裝物質(zhì)，即為改性處理后的絲膠濃縮液；本發(fā)明中SDS的添加量設(shè)計(jì)合理，添加過量的SDS盡管能造成固含量增加，但并不能提高所得環(huán)保膠黏劑的粘性，造成原料浪費(fèi)。
[0011]上文步驟(3)中的蒸發(fā)濃縮過程不具體規(guī)定濃縮倍數(shù)，因改性過程、改性劑的投加量不同，所以以得到粘稠狀物質(zhì)為準(zhǔn)，具體可根據(jù)實(shí)際用途再精制或加入其它添加物；
上文所述步驟(1)和步驟(3)中的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀為實(shí)驗(yàn)室普通旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，可外加抽真空或不抽真空，也可用其它蒸發(fā)濃縮設(shè)施、設(shè)備代替。
[0012]本發(fā)明制備方法制備的環(huán)保膠黏劑可以廣泛應(yīng)用于木材行業(yè)和植物纖維成型行業(yè)中，安全環(huán)保，使用過程中不會釋放對人體有害的甲醛等有害物質(zhì)。
[0013]本發(fā)明具有如下的有益效果:
(I)本發(fā)明將煮蠶繭后的廢水變廢為寶，提高了蠶繭絲膠蛋白的利用率及經(jīng)濟(jì)價(jià)值，避免了資源的浪費(fèi)，減少了廢棄物的排放，減少了對環(huán)境的污染。
[0014](2)本發(fā)明制備的環(huán)保膠黏劑安全環(huán)保，使用過程中不會釋放對人體有害的甲醛等有害物質(zhì)，應(yīng)用范圍廣。
[0015](3)本發(fā)明的制備方法操作簡單，原料來源廣泛，生產(chǎn)條件溫和，易于工業(yè)化生產(chǎn)?！揪唧w實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述:
原料:普通蠶品種，來自浙江桐鄉(xiāng)，抽絲煮練后的蠶繭廢液即為本發(fā)明所說的蠶繭廢絲膠液，冷卻至室溫備用。
[0017]環(huán)保膠黏劑粘度測定方法:參考GB/T 2794-2013 ；
抗拉強(qiáng)度(膠合強(qiáng)度)檢驗(yàn)方法:參考ASTM D1037-99, 21-27進(jìn)行試驗(yàn)。
[0018]實(shí)施例1
一種環(huán)保膠黏劑的制備方法，所述方法包括下列步驟:
(1)在容器上部固定Iμ m孔徑的超濾膜，取30L蠶繭廢絲膠液重力過濾12小時(shí)，上部攪拌，收集過濾膜上部略帶粘稠的液體，即為絲膠濃縮液；
(2)將上述絲膠濃縮液放入燒杯中，放入恒溫水浴鍋中，期間不斷攪拌，恒溫水浴鍋溫度設(shè)定為85°C，約30min后，絲膠濃縮液開始出現(xiàn)微小氣泡，繼續(xù)攪拌lOmin，得到近棕色液體，即為改性處理后的絲膠濃縮液；
(3)將上述改性處理后的絲膠濃縮液移入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)瓶，在80°C條件下常壓蒸發(fā)濃縮，直至改性處理后的絲膠濃縮液變得粘稠，但可流動，收集粘稠液，冷卻至室溫即獲得環(huán)保膠黏劑成品；
實(shí)施例1制得的環(huán)保膠黏劑其粘度為53000±500mP.s，抗拉強(qiáng)度為1.2±0.05MPa。
[0019]實(shí)施例2·
(1)在容器上部固定0.8 μ m孔徑的過濾膜，取30L蠶繭廢絲膠液，在0.05Mpa的壓力下過濾8小時(shí)，上部攪拌，收集過濾膜上部略帶粘稠的液體，即為絲膠濃縮液；
(2)將上述絲膠濃縮液放入燒杯，放入恒溫水浴鍋中，恒溫水浴鍋溫度設(shè)定為60°C，按lmol/L的添加量加入尿素顆粒(農(nóng)用肥料)，攪拌溶解，約I小時(shí)后，溶液中開始出現(xiàn)結(jié)晶，即為改性處理后的絲膠濃縮液；
(3)將上述改性處理后的絲膠濃縮液移入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)瓶，在真空度-0.07Mpa，溫度60°C條件下減壓蒸發(fā)濃縮，直至改性處理后的絲膠濃縮液變得粘稠，但可流動，收集粘稠液，冷卻至室溫即獲得環(huán)保膠黏劑成品；
實(shí)施例2制得的環(huán)保膠黏劑其粘度為54000±500 mP.S，抗拉強(qiáng)度為1.4±0.05 MPa。
[0020]實(shí)施例3
(1)在容器上部固定0.8 μ m孔徑的過濾膜，取30L蠶繭廢絲膠液，在0.05Mpa的壓力下過濾8小時(shí)，上部攪拌，收集過濾膜上部略帶粘稠的液體，即為絲膠濃縮液；
(2)將上述絲膠濃縮液放入燒杯，放入恒溫水浴鍋中，恒溫水浴鍋溫度設(shè)定為60°C，按3mol/L的添加量加入尿素顆粒(農(nóng)用肥料)，攪拌溶解，約I小時(shí)后，溶液中開始出現(xiàn)結(jié)晶，即為改性處理后的絲膠濃縮液；
(3)將上述改性處理后的絲膠濃縮液移入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)瓶，在真空度-0.05Mpa，溫度70°C條件下減壓蒸發(fā)濃縮，直至改性處理后的絲膠濃縮液變得粘稠，但可流動，收集粘稠液，冷卻至室溫即獲得環(huán)保膠黏劑成品；
實(shí)施例3制得的環(huán)保膠黏劑其粘度為55000±500mP.s，抗拉強(qiáng)度為1.3±0.05MPa。
[0021]實(shí)施例3(1)取30L上述蠶繭廢絲膠液在70°C條件下，常壓濃縮10倍，制得絲膠濃縮液；
(2)將上述絲膠濃縮液放入燒杯，放入恒溫水浴鍋中，恒溫水浴鍋溫度設(shè)定為60°C，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)0.5%的添加量加入SDS (商品試劑，化學(xué)純)，攪拌溶解，約I小時(shí)后,溶液中開始出現(xiàn)絮狀物，即為改性處理后的絲膠濃縮液；
(3)將上述改性處理后的絲膠濃縮液移入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)瓶，在70°C下常壓蒸發(fā)濃縮，直至改性處理后的絲膠濃縮液變得粘稠，但可流動，收集粘稠液，冷卻至室溫即獲得環(huán)保膠黏劑成品; 實(shí)施例4制得的環(huán)保膠黏劑其粘度55000±500mP.s，抗拉強(qiáng)度為1.4±0.05MPa。
[0022]實(shí)施例5
(1)取30L上述蠶繭廢絲膠液在60°C條件下，常壓濃縮12倍，制得絲膠濃縮液；
(2)將上述絲膠濃縮液放入燒杯，放入恒溫水浴鍋中，恒溫水浴鍋溫度設(shè)定為60°C，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)1.0%的添加量加入SDS (商品試劑，化學(xué)純)，攪拌溶解，約I小時(shí)后,溶液中開始出現(xiàn)絮狀物，即為改性處理后的絲膠濃縮液；
(3 )將上述改性處理后的絲膠濃縮液移入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)瓶，在72 °C下常壓蒸發(fā)濃縮，直至改性處理后的絲膠濃縮液變得粘稠，但可流動，收集粘稠液，冷卻至室溫即獲得環(huán)保膠黏劑成品;
實(shí)施例5制得的環(huán)保膠黏劑其粘度為54500±500mP.s，抗拉強(qiáng)度為1.4±0.05MPa。
[0023]以上所述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)保膠黏劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟: (1)收集煮蠶繭后的廢水，冷卻至室溫，然后用超濾膜過濾，回收截留液獲得絲膠濃縮液，或者在低于80°C條件下，真空或常壓濃縮10-12倍，獲得絲膠濃縮液； (2)將步驟(1)獲得的絲膠濃縮液進(jìn)行改性處理，獲得改性處理后的絲膠濃縮液； (3)將步驟(2)改性處理后的絲膠濃縮液再在<80°C條件下常壓或真空濃縮，獲得粘稠狀可流動物料，即為環(huán)保膠黏劑成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保膠黏劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中超濾膜的孔徑< I μ m，過濾方式為重力過濾或壓力過濾。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種環(huán)保膠黏劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中的改性處理采用熱改性:將步驟(1)的絲膠濃縮液在85°C條件下進(jìn)行攪拌反應(yīng)30min，直至絲膠濃縮液在攪拌過程中出現(xiàn)微小氣泡后再繼續(xù)攪拌lOmin，獲得偏棕色的改性處理后的絲膠濃縮液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種環(huán)保膠黏劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中的改性處理采用尿素改性:將步驟(1)的絲膠濃縮溶液在60°C條件下按f 3mol/L的添加量加入尿素進(jìn)行攪拌反應(yīng)lh，獲得偏棕色的改性處理后的絲膠濃縮液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種環(huán)保膠黏劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中的改性處理采用十二烷基磺酸鈉改性:將步驟(1)的絲膠濃縮溶液在60°C條件下按質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5^1%的添加量加入十二烷基磺酸鈉攪拌反應(yīng)Ih獲得帶有泡沫的棕色液體，待其冷卻后，液體呈淺棕色并帶有絮狀或膠裝物質(zhì)，即為改性處理后的絲膠濃縮液。
6.權(quán)利要求1~5任意一項(xiàng)所述的制備方法制備的環(huán)保膠黏劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的環(huán)保膠黏劑，其特征在于，所述環(huán)保膠黏劑的粘度高于50000mP.s,其抗拉強(qiáng)度高于1.0 MPa。
8.權(quán)利要求6所述的環(huán)保膠黏劑在木材行業(yè)、植物纖維成型行業(yè)中的應(yīng)用。
【文檔編號】C09J189/04GK103627367SQ201310617742
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】郝飛麟, 沈明衛(wèi), 許曉路, 雷超 申請人:郝飛麟