纖維板用無(wú)醛脫脂豆粉基膠粘劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種纖維板用無(wú)醛脫脂豆粉基膠粘劑及其制備方法，由原料蛋白類物質(zhì)45～65份、堿性化合物0.5～5份、乳化劑0.5～5份、交聯(lián)增強(qiáng)劑35～55份制備而成；制備方法包括分散、交聯(lián)和噴霧干燥等步驟；本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：產(chǎn)品質(zhì)量高，不含甲醛，主要原料來(lái)源于可再生物質(zhì)，徹底解決了使用膠粘劑時(shí)甲醛污染的問(wèn)題，又同時(shí)保證了膠粘劑的耐水性和膠合強(qiáng)度等實(shí)用性能；制備方法簡(jiǎn)單，且不需很長(zhǎng)的固化時(shí)間，操作方便，生產(chǎn)效率高。
【專利說(shuō)明】纖維板用無(wú)醛脫脂豆粉基膠粘劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種人造板用膠粘劑，具體地說(shuō)是一種纖維板用無(wú)醛脫脂豆粉基膠粘 劑及其制備方法，屬于人造板用膠粘劑領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人民生活水平的提高和建筑、裝飾裝修、包裝、家具制造等行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā) 展，我國(guó)人造板產(chǎn)量迅速增長(zhǎng)。人造板總產(chǎn)量、膠合板產(chǎn)量、家具產(chǎn)量、木質(zhì)地板產(chǎn)量連續(xù)多 年位居世界首位。2013年，我國(guó)人造板總產(chǎn)量2. 72億m3,約占世界總產(chǎn)量的50%。按每噸膠 粘劑平均生產(chǎn)9m3人造板計(jì)算，2013年我國(guó)木材膠粘劑消耗量約3000萬(wàn)噸（固體含量50%)， 其中脲醛樹(shù)脂及其改性產(chǎn)品占膠粘劑總產(chǎn)量的80%以上，占主導(dǎo)地位。脲醛樹(shù)脂膠粘劑之 所以能在木材工業(yè)中大量使用，是由于其具有其他樹(shù)脂無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，例如原料充足、價(jià) 格低廉、水溶性好、膠層顏色淺等。但是脲醛樹(shù)脂也具有一些明顯地缺點(diǎn)，除了耐老化性差、 耐水性差、不能用于制備室外用人造板外，其致命的缺點(diǎn)是膠接的人造板存在甲醛釋放問(wèn) 題。隨著人們生活質(zhì)量提高，健康和環(huán)保意識(shí)增強(qiáng)，人們?cè)絹?lái)越主要到脲醛樹(shù)脂膠粘劑在制 備和使用過(guò)程中會(huì)放出甲醛，其膠接人造板在使用的過(guò)程中也會(huì)不斷釋放出甲醛，污染人 居環(huán)境，損害人們身體健康。人造板生產(chǎn)中普遍采用的膠粘劑是甲醛系合成樹(shù)脂，主要是脲 醛樹(shù)脂及其改性產(chǎn)品。雖然經(jīng)過(guò)多年的努力，我國(guó)人造板膠粘劑生產(chǎn)水平有了很大提高，人 造板及其制品環(huán)保特性有了很大改善，但是不少企業(yè)生產(chǎn)的人造板及其制品（家具、木地板 和室內(nèi)木質(zhì)裝飾材料等）仍然存在著較為嚴(yán)重的甲醛釋放問(wèn)題，是室內(nèi)空氣污染中甲醛污 染的主要來(lái)源。
[0003] 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(wèn)題，不符 合可持續(xù)發(fā)展的要求。
[0004] 名稱為"人造板用膠粘劑、其制備方法及利用其的膠合板"申請(qǐng)?zhí)枮?"201310744731. 2"的中國(guó)發(fā)明專利提供了一種人造板用膠粘劑，以及它的制備方法和利用 該膠粘劑的膠合板；所述人造板用膠粘劑的原料包括：分散介質(zhì)、蛋白類物質(zhì)、堿性化合物 和交聯(lián)增強(qiáng)劑；所述交聯(lián)增強(qiáng)劑為糠醇糠醛型呋喃樹(shù)脂；然而由于采用的交聯(lián)增強(qiáng)劑是糠 醇糠醛型呋喃樹(shù)脂，因此，產(chǎn)品質(zhì)量較差，品質(zhì)不高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種纖維板用無(wú)醛脫脂豆粉基膠粘劑及其制備 方法，產(chǎn)品質(zhì)量高，不含甲醛，主要原料來(lái)源于可再生物質(zhì)，徹底解決了使用膠粘劑時(shí)甲醛 污染的問(wèn)題，又同時(shí)保證了膠粘劑的耐水性和膠合強(qiáng)度等實(shí)用性能；制備方法簡(jiǎn)單，且不需 很長(zhǎng)的固化時(shí)間，操作方便，生產(chǎn)效率高。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案為： 纖維板用無(wú)醛脫脂豆粉基膠粘劑，主要由以下重量份的原料制備而成： 蛋白類物質(zhì)45?65份、堿性化合物0. 5?5份、乳化劑0. 5?5份、交聯(lián)增強(qiáng)劑35? 55份。
[0007] 優(yōu)選地，蛋白類物質(zhì)50?60份、堿性化合物0. 5?4份，乳化劑0. 5?4份、交聯(lián) 增強(qiáng)劑40?50份。蛋白類物質(zhì)更優(yōu)選55?60份，堿性化合物1?3份，乳化劑1?3份、 交聯(lián)增強(qiáng)劑40?45份。
[0008] 其中，所述交聯(lián)增強(qiáng)劑為蛋白質(zhì)-環(huán)氧乙烷反應(yīng)物。該反應(yīng)物可以在人工合成得 到。它在本發(fā)明中的作用為：形成支化度較高的反應(yīng)物與蛋白質(zhì)上活性基團(tuán)反應(yīng)增加膠粘 劑交聯(lián)密度提高耐水膠接性能。
[0009] 本發(fā)明是利用樹(shù)脂結(jié)構(gòu)中羥基、醛基、環(huán)氧基等活性基團(tuán)的性能，通過(guò)與蛋白活性 基團(tuán)化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)來(lái)提高蛋白膠粘劑的耐水膠接性能，并且無(wú)甲醛釋放，環(huán)保，無(wú)防腐防酸 堿性能的應(yīng)用。
[0010] 所述蛋白類物質(zhì)為脫脂豆蛋白、豆柏蛋白、大豆柏蛋白或棉柏蛋白等；優(yōu)選為脫脂 豆蛋白，且形態(tài)最好為粉狀，即脫脂豆蛋白粉。蛋白類物質(zhì)，尤其是脫脂豆蛋白粉，在本發(fā)明 中的作用為：作為主要膠接成分。
[0011] 所述堿性化合物為碳酸鈉、氫氧化鈉或氫氧化鉀，優(yōu)選為碳酸鈉。堿性化合物，尤 其是碳酸鈉，在本發(fā)明中的作用為：使蛋白質(zhì)變性暴露內(nèi)部活性基團(tuán)。
[0012] 所述乳化劑為聚乙烯醇、聚乙二醇、OP-IO或聚丙烯酰胺；優(yōu)選為聚丙烯酰胺。乳 化劑在本發(fā)明中的作用為：使蛋白質(zhì)分子和交聯(lián)劑分子分布更加均勻，增加膠粘劑高溫流 動(dòng)性。
[0013] 上述纖維板用無(wú)醛脫脂豆粉基膠粘劑的制備方法，包括以下步驟： (1) 分散：按照上述重量配比稱量各原料成分，然后使蛋白類物質(zhì)、堿性化合物和乳化 劑分散在分散介質(zhì)中，得到混合物； (2) 交聯(lián)：將步驟（1)得到的混合物中加入交聯(lián)增強(qiáng)劑攪拌均勻； (3) 噴霧干燥：將步驟（2)攪拌后得到的產(chǎn)物進(jìn)行噴霧干燥為粉狀，即得到本發(fā)明產(chǎn) 品。
[0014] 其中，所述步驟（1)中的分散介質(zhì)為去離子水，用量為200?260份。
[0015] 所述步驟（1)中，將堿性化合物、蛋白類物質(zhì)、乳化劑加入到分散介質(zhì)后攪拌均勻 后，將獲得的混合物(包括堿性化合物、蛋白類物質(zhì)、乳化劑、分散介質(zhì)）在40?80°C下，保 溫1?3小時(shí)；優(yōu)選40?60°C保溫； 所述步驟（2 )中，將步驟（1)得到的混合物降溫至35?45 °C時(shí)，加入分散介質(zhì)和交聯(lián) 增強(qiáng)劑，并攪拌均勻。
[0016] 所述交聯(lián)增強(qiáng)劑為蛋白質(zhì)-環(huán)氧乙烷反應(yīng)物。其合成工藝為：將33重量份大豆蛋 白質(zhì)、5重量的聚乙烯亞胺和100重量份分散介質(zhì)混合后攪拌，再加入5重量份強(qiáng)堿類化合 物攪拌均勻；在反應(yīng)裝置中加熱至90?95°C，緩慢滴入20重量的環(huán)氧乙烷后，降溫至60? 75°C加入6重量份強(qiáng)堿類化合物，降溫至40?45°C出料，噴霧干燥為粉狀固體即得； 其中，所述強(qiáng)堿類化合物為氫氧化鈉或氫氧化鉀；進(jìn)一步地，所述強(qiáng)堿類化合物為質(zhì)量 濃度為40%的水溶液； 所述大豆蛋白質(zhì)中，蛋白的質(zhì)量百分含量大于55% ; 所述環(huán)氧乙烷的質(zhì)量濃度為99. 5% ; 所述分散介質(zhì)為去離子水； 所述反應(yīng)裝置為反應(yīng)釜。
[0017] 其中，所述分散介質(zhì)為水，優(yōu)選軟化水。它在本發(fā)明人造板用膠粘劑配方中為膠粘 劑提供分散環(huán)境；成本低，安全性高且效果好，也有利用后期干燥。
[0018] 本發(fā)明膠粘劑的施膠量為干纖維重量的12-20%。
[0019] 施膠過(guò)程為：先將干纖維和膠粘劑粉末混合攪拌均勻后噴入占總重12-20%的水， 優(yōu)選為14-19%的水，后組坯熱壓，熱壓溫度170°C，熱壓時(shí)間70s/mm。
[0020] 本發(fā)明制劑不含甲醛，主要原料來(lái)源于可再生物質(zhì)，是一種環(huán)保型人造板用膠粘 劑；徹底解決了使用膠粘劑時(shí)甲醛污染的問(wèn)題，又同時(shí)保證了膠粘劑的耐水性和膠合強(qiáng)度 等實(shí)用性能；同時(shí)和現(xiàn)有技術(shù)相比，各組分起到了很好地協(xié)同作用，使得效果增強(qiáng)；制備方 法簡(jiǎn)單，且不需很長(zhǎng)的固化時(shí)間，操作方便，生產(chǎn)效率高；整體上綜合利用資源，符合環(huán)境保 護(hù)與可持續(xù)發(fā)展原則，具有良好的應(yīng)用前景。
[0021] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于： 1)用蛋白類物質(zhì)，尤其是脫脂大豆蛋白粉作為人造板用膠粘劑的原料，不含有游離甲 醛，用于膠接人造板時(shí)不存在甲醛釋放問(wèn)題，徹底解決人造板帶來(lái)的室內(nèi)空氣中的甲醛污 染問(wèn)題。
[0022] 2)蛋白類物質(zhì)作為一種可再生的資源，作為膠粘劑的主要原料，有助于解決常規(guī) 人造板膠粘劑中使用合成化石原料的枯竭問(wèn)題，符合環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展原則； 3) 得到的膠粘劑是利用蛋白類物質(zhì)加工而成，有效的利用了大豆加工剩余物，綜合利 用資源，節(jié)約生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品的附加值； 4) 采用蛋白質(zhì)-環(huán)氧乙烷反應(yīng)物為交聯(lián)增強(qiáng)劑，解決了普通豆蛋白膠粘劑耐水性差的 問(wèn)題，能夠滿足人造板用膠粘劑的耐水要求，保證了膠粘劑的膠合強(qiáng)度等實(shí)用性能；并且由 本發(fā)明的膠粘劑制備得到的纖維板達(dá)到國(guó)標(biāo)中II類板標(biāo)準(zhǔn)要求； 5) 采用蛋白質(zhì)-環(huán)氧乙烷反應(yīng)物交聯(lián)增強(qiáng)劑，其主要原料大豆蛋白柏來(lái)源于大豆榨油 剩余物，有助于解決普通膠粘劑中使用合成化石原料的枯竭問(wèn)題，符合環(huán)境保護(hù)與可持續(xù) 發(fā)展原則。
[0023] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 以下對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用 于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0025] 除非另有說(shuō)明，本發(fā)明中所采用的百分?jǐn)?shù)均為重量百分?jǐn)?shù)。
[0026] 脫脂大豆蛋白粉購(gòu)自山東香馳糧油有限公司，環(huán)氧乙烷購(gòu)自南京科正化工有限公 司。
[0027] 本發(fā)明所用碳酸鈉為粉末狀。
[0028] 本發(fā)明所使用的蛋白質(zhì)-環(huán)氧乙烷反應(yīng)物，其合成工藝為：將33重量份大豆蛋白 質(zhì)、5重量的聚乙烯亞胺和100重量份軟化水混合后攪拌，再加入5重量份氫氧化鈉攪拌均 勻；加熱至90?95°C，緩慢滴入20重量的環(huán)氧乙烷后，降溫至60?75°C加入6重量份氫 氧化鈉，降溫至40?45°C出料，噴霧干燥為粉狀固體即得。得到的蛋白質(zhì)-環(huán)氧乙烷反應(yīng) 物外觀為淡黃白色粉末狀固體。
[0029] 本發(fā)明中所使用的其他物料均為可以從市場(chǎng)上購(gòu)買得到的常規(guī)物料。
[0030] 本發(fā)明中，單位"份"或"重量份"指千克、克等，可以視具體情況而定。
[0031] 實(shí)施例1 1) 按以下重量進(jìn)行備料： 軟化水 230 kg 碳酸鈉 I kg 聚丙稀酰胺 Ikg 脫脂大豆蛋白粉 60 kg 蛋白質(zhì)_環(huán)氧乙燒反應(yīng)物 40 kg ; 2) 在配有攪拌器、溫度計(jì)和冷凝裝置的反應(yīng)釜中，將碳酸鈉和脫脂大豆蛋白粉加入軟 化水后攪拌均勻； 3) 將獲得的碳酸鈉、脫脂大豆蛋白粉和軟化水的混合物加熱至42?46°C，保溫3小 時(shí)； 4) 將上步得到的混合物降溫至35°C，得到均勻的豆蛋白粘液； 5) 將蛋白質(zhì)-環(huán)氧乙烷反應(yīng)加入上步所得的豆蛋白粘液中，攪拌均勻，后噴霧干燥成 粉狀固體，制成人造板用豆蛋白膠粘劑。
[0032] 得到的膠粘劑的性能質(zhì)量指標(biāo)見(jiàn)表1。
[0033] 實(shí)施例2 1) 按以下重量進(jìn)行備料： 軟化水 240 kg 碳酸鈉 2 kg 聚丙稀酰胺 2kg 脫脂大豆蛋白粉 58 kg 蛋白質(zhì)_環(huán)氧乙燒反應(yīng)物 42 kg ; 2) 在配有攪拌器、溫度計(jì)和冷凝裝置的反應(yīng)釜中，將碳酸鈉和脫脂大豆蛋白粉加入軟 化水后攪拌均勻； 3) 將獲得的碳酸鈉、脫脂大豆蛋白粉和軟化水的混合物加熱至48?51°C，保溫4小 時(shí)； 4) 將上步得到的混合物降溫至40°C，得到均勻的豆蛋白粘液； 5) 將蛋白質(zhì)-環(huán)氧乙烷反應(yīng)加入上步所得的豆蛋白粘液中，攪拌均勻，后噴霧干燥成 粉狀固體，制成人造板用豆蛋白膠粘劑。
[0034] 得到的膠粘劑的性能質(zhì)量指標(biāo)見(jiàn)表1。
[0035] 實(shí)施例3 1)按以下重量進(jìn)行備料： 軟化水 245 kg 碳酸鈉 3 kg 聚丙烯酰胺 2. 5kg 脫脂大豆蛋白粉 55 kg 蛋白質(zhì)-環(huán)氧乙燒反應(yīng)物 45 kg; 2) 在配有攪拌器、溫度計(jì)和冷凝裝置的反應(yīng)釜中，將碳酸鈉和脫脂大豆蛋白粉加入軟 化水后攪拌均勻； 3) 將獲得的碳酸鈉、脫脂大豆蛋白粉和軟化水的混合物加熱至58?60°C，保溫5小 時(shí)； 4) 將上步得到的混合物降溫至45°C，得到均勻的豆蛋白粘液； 5) 將蛋白質(zhì)-環(huán)氧乙烷反應(yīng)加入上步所得的豆蛋白粘液中，攪拌均勻，后噴霧干燥成 粉狀固體，制成人造板用豆蛋白膠粘劑。
[0036] 得到的膠粘劑的性能質(zhì)量指標(biāo)見(jiàn)表1。
[0037] 表1中，含水量"％"為質(zhì)量百分含量，pH值為配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%濃度溶液時(shí)pH。
[0038] 表1 :月父粘劑的性能質(zhì)量指標(biāo)

【權(quán)利要求】
1. 纖維板用無(wú)醛脫脂豆粉基膠粘劑，其特征在于，主要由以下重量份的原料制備而 成： 蛋白類物質(zhì)45?65份、堿性化合物0. 5?5份、乳化劑0. 5?5份、交聯(lián)增強(qiáng)劑35? 55份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維板用無(wú)醛脫脂豆粉基膠粘劑，其特征在于：所述交聯(lián)增 強(qiáng)劑為蛋白質(zhì)-環(huán)氧乙烷反應(yīng)物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維板用無(wú)醛脫脂豆粉基膠粘劑，其特征在于：所述蛋白類 物質(zhì)為脫脂豆蛋白、豆柏蛋白、大豆柏蛋白或棉柏蛋白。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維板用無(wú)醛脫脂豆粉基膠粘劑，其特征在于：所述堿性化 合物為碳酸鈉、氫氧化鈉或氫氧化鉀。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維板用無(wú)醛脫脂豆粉基膠粘劑，其特征在于：所述乳化劑 為聚乙烯醇、聚乙二醇、0P-10或聚丙烯酰胺；優(yōu)選為聚丙烯酰胺。
6. -種如權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的纖維板用無(wú)醛脫脂豆粉基膠粘劑的制備方法， 其特征在于，包括以下步驟： (1) 分散：按照上述重量配比稱量各原料成分，然后使蛋白類物質(zhì)、堿性化合物和乳化 劑分散在分散介質(zhì)中，得到混合物； (2) 交聯(lián)：將步驟（1)得到的混合物中加入交聯(lián)增強(qiáng)劑攪拌均勻； (3) 噴霧干燥：將步驟（2)攪拌后得到的產(chǎn)物進(jìn)行噴霧干燥為粉狀，即得到本發(fā)明產(chǎn) 品。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于：所述步驟（1)中的分散介質(zhì)為去離子 水，用量為200?260份。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于：所述步驟（1)中，將獲得的混合物在 40?80°C下，保溫1?3小時(shí)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于：所述步驟（2)中，將步驟（1)得到的 混合物降溫至35?45°C時(shí)，加入分散介質(zhì)和交聯(lián)增強(qiáng)劑，并攪拌均勻。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于：所述交聯(lián)增強(qiáng)劑為蛋白質(zhì)-環(huán)氧 乙烷反應(yīng)物；其合成工藝為：將33重量份大豆蛋白質(zhì)、5重量的聚乙烯亞胺和100重量份 分散介質(zhì)混合后攪拌，再加入5重量份強(qiáng)堿類化合物攪拌均勻；在反應(yīng)裝置中加熱至90? 95°C，緩慢滴入20重量的環(huán)氧乙烷后，降溫至60?75°C加入6重量份強(qiáng)堿類化合物，降溫 至40?45°C出料，噴霧干燥為粉狀固體即得。
【文檔編號(hào)】C09J11/08GK104497964SQ201410801962
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月23日
【發(fā)明者】張紀(jì)芝, 高強(qiáng), 李建章, 張世鋒, 周文瑞, 張偉, 陳惠
申請(qǐng)人:北京林業(yè)大學(xué)