一種矽烷偶聯劑增強改性豆餅基膠黏劑及其製備方法
2023-11-12 03:34:07
一種矽烷偶聯劑增強改性豆餅基膠黏劑及其製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種矽烷偶聯劑增強改性豆餅基膠黏劑及其製備方法，其特徵在於其原料組份及各組份的重量份分別為：水100重量份，豆餅粉20～40重量份，矽烷偶聯劑1～10重量份，酸酐類改性劑1～10重量份，引發劑0.1～1重量份。首先將豆餅溶於自來水中，調整反應溫度至30～60℃，攪拌至均勻，加入改性劑，接著加入矽烷偶聯劑，最後加入引發劑，反應30～120min即可，後室溫閉口保存。該製備方法簡單、可重複性強。合成過程中沒有使用甲醛或者劇毒物質作為原料，是環保膠黏劑，其機理是利用改性劑使矽烷偶聯劑中的活性基團與豆餅中活性基團進行交聯共聚，提高了豆基膠黏劑的耐水性以及可操作性。
【專利說明】一種矽烷偶聯劑增強改性豆餅基膠黏劑及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及木材膠黏劑領域，具體是涉及一種矽烷偶聯劑增強改性豆餅基膠黏劑及其製備方法。
【背景技術】
[0002]隨著森林資源的日益減少，而市場對木製品需求量與日俱增，人造板產業因其木材利用率高而得以高速發展，2012年我國人造板總產量已達2.23億立方米，比2011年增長
6.7%。
[0003]人造板的生產製造需要使用大量的膠黏劑，市場上的木材膠黏劑主要是三醛膠。2012年我國林產工業三醛膠用量已達到1387.4萬t (固體含量100%計，以下數據相同)；脲醛樹脂(包括改性脲醛樹脂)為1237.4萬t，佔產量的89.17% ;酚醛樹脂104.27萬t，佔全部產量的7.52% ;三聚氰胺脲醛樹脂46萬t，佔全部產量的3.32%。三醛膠的原料均來自於石油化工產品，資源有限，不能可持續性利用。另外，三醛膠固化前後都會有大量的游離甲醛的釋放，因此存在嚴重的環保問題，不利於林產工業的長期發展。
[0004]目前，已經有多種環保木材膠黏劑，包括豆基膠黏劑、動物膠、血膠、酪素膠等。其中動物膠、血膠具有較好的粘結性，但是其原料很受限制，難以大規模應用。豆基膠黏劑的主要原料為大 豆，其資源極其豐富，世界大豆總產量於2013年已達2.878億噸。另外，原料的可持續增長、經濟環保也為豆基膠黏劑大規模工業化打下了堅實的基礎。因此，世界各國科學家把目光轉向了改性豆基膠黏劑。
[0005]Sun和Huang發現用尿素與鹽酸胍對大豆分離蛋白進行改性，可以使豆膠的膠合強度得到提高，並且膠黏劑滲透效果更好(Huang, W.N.and Sun, J.Am.0il.Chem.Soc.2000.77.705)，但是這種改性依然很難達到室內板標準的要求。美國專利US2004/0089418AU US2005/0282988A1，公開了利用聚氨醯胺環氧氯丙烷(PAE)改性大豆，此方法在很大程度上提高了膠黏劑的耐水性能，但由於PAE在膠黏劑中使用比重較多，使得成本過高，限制了其適用範圍。CN101497777A公開了一種新的木材膠黏劑製備方法，該方法以甲醛與苯酚綜合改性脫脂豆粉，使製備的豆基膠黏劑耐水性極好，甚至能達到酚醛樹脂水平，但是在使用過程中有甲醛的釋放，不能滿足人們對環保的要求。CN103087672A公開了一種用複合交聯劑對豆柏進行改性的方法，製備的豆基膠黏劑能夠達到二類板標準，但是複合交聯劑含有異腈酸酯等劇毒物質，會對人體造成傷害。W02010/065758A2中使用了一種新型交聯劑改性大豆蛋白，改性後的大豆蛋白膠黏劑耐水效果較好，達到美國室內板標準，但是因其使用了大量的環氧氯丙烷，對人體具有潛在的健康威脅。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在於克服上述技術中膠黏劑耐水性差、價格較高、不環保的缺點，而提供了一種矽烷偶聯劑增強改性豆餅基膠黏劑，本發明的另一目的是提供上述膠黏劑的製備方法，利用新的化學改性方法對豆餅進行改性，可獲得一種環保的、價格合理的、耐水性較好的不添加任何醛類或者劇毒類的木材膠黏劑。該方法具有可重複性強，工藝簡單等特點。
[0007]本發明所解決的技術問題採用以下技術方案來實現:
[0008]一種矽烷偶聯劑增強改性豆餅基膠黏劑，其特徵在於其原料組份及各組份的重量份分別為:水100重量份，豆餅粉20~40重量份，矽烷偶聯劑I~10重量份，酸酐類改性劑I~10重量份，引發劑0.1~I重量份。
[0009]本發明還提供了上述矽烷偶聯劑增強改性豆餅基膠黏劑的製備方法，其具體步驟如下:首先加熱至30~60°C，將20~40重量份豆餅粉攪拌溶於100重量份自來水中，攪拌至分散均勻，後加入酸酐類改性劑I~10重量份，接著加入矽烷偶聯劑I~10重量份，最後加入引發劑0.1~I重量份，攪拌30~120min，製得矽烷偶聯劑增強改性豆餅基膠黏劑。
[0010]優選上述的豆餅粉為脫脂大豆餅粉；豆餅粉細度過100目篩；豆餅粉的蛋白質質量含量介於40%~60%之間。
[0011]優選所述的酸酐類改性劑為丁酸酐、乙酸酐、苯甲酸酐或馬來酸酐。優選所述的矽烷偶聯劑為矽烷偶聯劑KH-550、矽烷偶聯劑KH-560、矽烷偶聯劑KH-570或矽烷偶聯劑KH-580。優選所述的引發劑為過硫酸銨、過硫酸鉀，過氧化化氫或過氧化苯甲醯。
[0012]有益效果:
[0013](I)本發明提 供的矽烷偶聯劑增強改性豆餅基膠黏劑所採用的原料均無劇毒或者易揮發藥品，不汙染環境，能達到環保要求；(2)本發明提供的矽烷偶聯劑增強改性豆餅基膠黏劑所制膠合板有較好的耐水性，能夠達到國家二類板標準；(3)本發明提供的矽烷偶聯劑增強改性豆餅基膠黏劑成本較低，具有工業化的潛力；(4)本發明提供的矽烷偶聯劑增強改性豆餅基膠黏劑的製備方法簡單，可重複性強，易於用於工業化。
【具體實施方式】:
[0014]為了更好的說明解釋本發明的技術方案，特列以下實施例，特別要強調的是本發明不僅僅局限於下面的實施例中，這些實施例僅僅用於進一步闡述本發明。
[0015]膠合板的製作:三層楊木板經過塗膠、陳放、熱壓過程而得到，其中，塗膠量為450g/m2(s雙面)，塗膠後立即在室溫下閉口陳放5min，後熱壓，熱壓條件為:溫度為170°C，壓力為1.5MPA，熱壓時間為6min;熱壓後膠合板在室溫下陳放24h，後進行相關標準檢測。
[0016]膠合板檢測標準:國內二類板標準GB/T17657~1999，具體為:將試樣放入(63±3°C)水浴中浸潰三個小時，取出後室溫下冷卻IOmin,浸潰試樣時應將試樣全部浸入水中。後把試樣加緊於試驗機的一對活動夾具中，使成一直線，試件中心應通過夾具的軸線，以對等速度破壞試樣，加荷速度為ΙΟΜΡΑ/min，記下最大載荷，並精確至10N。
[0017]實施例1
[0018]首先向250ml三口燒瓶中加入100mL水，調整反應溫度至35°C，將25g用豆餅粉(豆粉細度過100目篩，蛋白質含量為45%)攪拌溶於水中，至豆粉分散均勻，加入馬來酸酐10g，接著加入1.5g矽烷偶聯劑KH~550，攪拌均勻後，加入引發劑過硫酸鉀0.2g，後攪拌30min,室溫閉口保存，即得到矽烷偶聯劑增強改性的豆餅基木材膠黏劑。
[0019]將製備好的膠黏劑對楊木單板進行粘結，經檢測，其膠合強度為1.2MPA。能夠通過國家二類板標準。
[0020]實施例2
[0021]首先向250ml三口燒瓶中加入100mL /K，調整反應溫度至60°C，將40g豆餅粉(豆粉細度過100目篩，蛋白質含量為55%)慢慢加入燒瓶中，至豆餅粉分散均勻，加入丁酸酐9.5g，接著加入8g矽烷偶聯劑KH~570，攪拌均勻後，加入引發劑過硫酸銨lg，後攪拌90min,室溫閉口保存，即得到矽烷偶聯劑增強改性的豆餅基木材膠黏劑。
[0022]將製備好的膠黏劑對楊木單板進行粘結，經檢測，其膠合強度為1.1MPA0能夠通過國家二類板標準。
[0023]實施例3
[0024]首先向250ml三口燒瓶中加入100mL水，調整反應溫度至45°C，將30g豆餅粉(豆粉細度過100目篩，蛋白質含量為50%)慢慢加入燒瓶中，至豆餅粉分散均勻，加入苯甲酸酐2g,接著加入5g矽烷偶聯劑KH-580,攪拌均勻後,加入引發劑過氧化苯甲醯0.6g,後攪拌llOmin，室溫閉口保存，即得到矽烷偶聯劑增強改性豆餅基膠黏劑。
[0025]將製備好的膠黏劑對楊木單板進行粘結，經檢測，其膠合強度為0.9MPA。能夠通過國家二類板標準。
[0026]實施例4
[0027]首先向250 ml三口燒瓶中加入100mL水，調整反應溫度至50°C，將35g豆餅粉(豆粉細度過100目篩，蛋白質含量為48%)慢慢加入燒瓶中，至豆餅粉分散均勻，加入乙酸酐8g，接著加入9g矽烷偶聯劑KH-550，攪拌均勻後，加入引發劑過硫酸銨0.15g，後攪拌IOOmin,室溫閉口保存，即得到矽烷偶聯劑增強改性豆餅基膠黏劑。
[0028]將製備好的膠黏劑對楊木單板進行粘結，經檢測，其膠合強度為0.SMPA0能夠通過國家二類板標準。
[0029]實施例5
[0030]首先向250ml三口燒瓶中加入100mL水，調整反應溫度至40°C，將22g豆餅粉(豆粉細度過100目篩，蛋白質含量為52%)加入三口燒瓶中，攪拌至分散均勻，加入馬來酸酐9g，接著加入3g矽烷偶聯劑KH-570，攪拌均勻後，加入引發劑過硫酸銨0.9g，後攪拌40min，室溫閉口保存，即得到矽烷偶聯劑增強改性豆餅基膠黏劑。
[0031]將製備好的膠黏劑對楊木單板進行粘結，經檢測，其膠合強度為1.0MPA。能夠通過國家二類板標準。
【權利要求】
1.一種矽烷偶聯劑增強改性豆餅基膠黏劑，其特徵在於其原料組份及各組份的重量份分別為:水100重量份，豆餅粉20~40重量份，矽烷偶聯劑I~10重量份，酸酐類改性劑I~10重量份，引發劑0.1~I重量份。
2.一種製備如權利要求1所述的矽烷偶聯劑增強改性豆餅基膠黏劑的方法，其具體步驟如下:首先加熱至30~60°C，將20~40重量份豆餅粉攪拌溶於100重量份自來水中，攪拌至分散均勻，後加入酸酐類改性劑I~10重量份，接著加入矽烷偶聯劑I~10重量份，最後加入引發劑0.1~I重量份，攪拌30~120min，製得矽烷偶聯劑增強改性豆餅基膠黏劑。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於所述的豆餅粉為脫脂大豆餅粉；豆餅粉細度過100目篩；豆餅粉的蛋白質質量含量介於40%~60%之間。
4.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於所述的酸酐類改性劑為丁酸酐、乙酸酐、苯甲酸酐或馬來酸酐。
5.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於所述的矽烷偶聯劑為矽烷偶聯劑KH-550、矽烷偶聯劑KH-560、矽烷偶聯劑KH-570或矽烷偶聯劑KH-580。
6.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於所述的引發劑為過硫酸銨、過硫酸鉀，過氧化化氫或過 氧化苯甲醯。
【文檔編號】C09J189/00GK103881652SQ201410066893
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年2月26日 優先權日:2014年2月26日
【發明者】張利雄, 白德軍, 沈如偉, 王重慶 申請人:南京工業大學