一種粉狀的木材膠粘劑及其製備方法

2023-11-09 20:28:12 1

專利名稱：一種粉狀的木材膠粘劑及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種木材膠粘劑，更具體地說，本發明涉及一種以核桃殼為原料的粉狀的木材膠粘劑。同時，本發明還涉及一種所述木材膠粘劑的製備方法。
現代使用的酚醛樹脂、脲醛樹脂等木材膠粘劑均以有限資源的苯酚、尿素、三聚氰胺等石油化工產品為原料，為此，人們尋求可以取代石化原料的再生性生物資源作為新一代環境友好性木材膠粘劑的原料及其製備方法。
美國專利(United States Patent)4,098,765(1978)對山核桃屬(Carya)中的美洲山核桃(Carya illinoensis，即Pecan)的殼(pecannut shell)及其內隔膜(packing tissue)，經粉碎、水萃取、過濾得到山核桃殼萃取液(extract)，然後與甲醛在酸性條件下反應，得到的酚醛樹脂經脫水和再粉碎，溶於乙醇中得到醇溶性酚醛樹脂，用作紙張、木材的浸漬液。該專利未涉及用山核桃殼粉製備木材膠粘劑的技術。
美國專利(United States patent)4,201,699(1980)、4,201851(1980)、4,200,723(1980)和4,201,700(1980)，對美洲山核桃殼中的內隔膜(pecan pith)，用水在高溫、鹼性條件下萃取，對萃取液脫水、過濾後，取代部分苯酚(最大取代量不超過60％)，與苯酚、間苯二酚和醛反應得酚醛樹脂，用作膠合板、纖維板或刨花板的膠粘劑。該專利的不足在於必須對萃取液進行脫水、過濾，從而增大了工業成本。
中國沈瑞清於1992年試圖將胡桃屬(Juglans，即Walnut)的核桃殼(walnut shell)粉作為膠合板用脲醛樹脂的增量劑，但未涉及到核桃殼-尿素-甲醛共聚樹脂及其製備方法(見竹木膠料活性增量劑用於膠合板的生產試驗/沈瑞清//四川木材工業通訊，1992，(2)，9-12)。
2.本發明提供的粉狀的木材膠粘劑的製備方法，包括下述順序的步驟
(1)以核桃殼為原料，粉碎至40目以下的細粉；(2)向核桃殼細粉中加水調成漿液，核桃殼細粉與水的重量配比為1∶2～10；(3)加入佔漿液重量5％-25％的親核試劑，例如氫氧化納或者氫氧化鉀或者氫氧化銨或者亞硫酸鈉或者苯酚或者尿素，攪拌均勻；(4)在1Mpa的壓力下或者常壓下加熱處理5-80小時，製成核桃殼粉活化液；(5)加入佔核桃殼粉活化液重量20％～100％的苯酚或者尿素、30％～100％的甲醛進行共聚反應，製成核桃殼-苯酚-甲醛共聚樹脂或者核桃殼-尿素-甲醛共聚樹脂；(6)經噴霧乾燥，得到的粉狀物即為所需的粉狀的木材膠粘劑。有益效果1.迄今為止，國內外均未有利用胡桃屬(Juglans，即Walnut)中的各種核桃的外殼(walnut shell)取代或部分取代苯酚或尿素製備核桃殼-苯酚-甲醛或核桃殼-尿素-甲醛共聚樹脂的報導。本發明首次提出對核桃(Walnut)廢棄物——核桃殼(walnut shell)作為木材膠粘劑原料的利用以及核桃殼-苯酚-甲醛或核桃殼-尿素-甲醛共聚樹脂的製備方法經粉碎和活化處理得到核桃殼粉活化液，無須脫水、過濾而直接與苯酚和甲醛或尿素和甲醛共聚，形成核桃殼-苯酚-甲醛或核桃殼-尿素-甲醛共聚樹脂，再經乾燥、粉化而得到貯存期長、性能穩定、運輸方便的粉狀木材膠粘劑。本發明的中間產物——液狀核桃殼-苯酚-甲醛或核桃殼-尿素-甲醛共聚樹脂，可取代全部以石化原料製備的液狀酚醛樹脂或脲醛樹脂，直接用作木材膠粘劑。
2.本發明提出的一次加入親核試劑，將經高壓或常壓加熱所得到的核桃殼粉活化液直接用以與苯酚和甲醛或尿素和甲醛反應，生成核桃殼-苯酚-甲醛或核桃殼-尿素-甲醛共聚樹脂，其特點是省去了萃取、脫水、過濾、乾燥等複雜操作，使全部核桃殼得到了充分利用，簡化了工藝過程，比利用山核桃殼作木材膠粘劑的現有技術可降低3倍以上的生產成本。通過噴霧乾燥，可獲得具有相當膠接性能、有害游離物含量低(一般其游離酚和游離醛的含量均小於1％)的粉狀木材膠粘劑，從而克服了現有液狀樹脂的種種不足。
3.粉狀樹脂膠具有的穩定性好、貯存期長和運輸方便、成本低的優點，特別適合於山高路陡、交通運輸不便的山區木製品生產對優質膠粘劑的需要；其低毒性有利於環境保護；其即可粉狀直接使用又可調液使用的靈活性提高了其對不同工藝人造板生產的適應性；其粉狀直接使用可顯著降低人造板生產中的乾燥能耗、用膠量和生產成本。
4.核桃(walnut)是一種適宜山區栽培的經濟林果，其內殼(walnutshell)是一種再生性的、廢棄性的生物資源，至今未被利用作為木材膠粘劑的原料。本發明用其部分取代日趨緊缺的石油化工產品——苯酚或尿素，製備具足夠膠接性能的核桃殼-苯酚-甲醛或核桃殼-尿素-甲醛共聚樹脂木材膠粘劑，可以有效降低膠粘劑的生產成本，節約石油化工原料。同時，本項目的實施對將山區的資源優勢轉化為經濟優勢，對幫助貧困地區群眾儘快富裕起來，對實現西部大開發的戰略決策，無疑具有重要的意義。
具體實施例方式通過下面給出的本發明的具體實施例，可以進一步清楚地了解本發明，但它們不是對本發明的限定。
實施例1取泡核桃殼300公斤，用粉碎機將其磨成40目以下的核桃殼粉，加入1800公斤的水和25公斤亞硫酸鈉，在220℃的溫度下蒸煮28小時，取出冷卻至80℃，倒入420公斤苯酚和700公斤甲醛，在100℃溫度下反應3小時，得到液狀核桃殼-苯酚-甲醛共聚樹脂，其游離酚含量為0.089％，游離醛含量為0.096％；繼而，在380℃溫度下噴霧乾燥而成粉狀的核桃殼-酚醛樹脂，其游離酚含量為0.071％，游離醛含量為0.087％；直接以液狀樹脂或粉狀樹脂或用粉狀樹脂調成45％濃度的液體作木材膠粘劑，其膠合強度為5Mpa以上，經13個周期的循環(每周期的條件為2小時沸騰水煮+8小時120℃乾燥)，其膠合木破率僅為21％，與石化原料酚醛樹脂的膠合性能和耐久性能相當。
實施例2取三臺核桃殼300公斤，用粉碎機將其磨成40目以下的核桃殼粉，加入1500公斤的水，並加入5公斤氫氧化納作為親核試劑，在160℃的溫度下蒸煮56小時，取出冷卻至80℃，倒入420公斤尿素和700公斤甲醛的混合液，在90℃溫度下反應7小時，得到液狀核桃殼-尿素-甲醛共聚樹脂，其游離醛含量為0.096％；繼而，在320℃的溫度下噴霧乾燥而成粉狀核桃殼-脲醛樹脂，其游離醛含量為0.671％；直接以液狀樹脂和粉狀樹脂或用粉狀樹脂調成68％濃度的液體作木材膠粘劑，其膠合強度為5Mpa以上，與石化原料脲醛樹脂的膠合性能相當。
實施例3除了以綿核桃殼為原料，加入的水量為1200公斤外，其它過程和結果同實施例1。
實施例4除了親核試劑為加入33公斤的氫氧化鉀和80公斤的尿素外，其它過程和結果同實施例2。
實施例5除了所述核桃殼細粉漿液是在常壓和100℃溫度下加熱處理80小時外，其它過程和結果同實施例1。
權利要求
1.一種粉狀的木材膠粘劑，是由下述方法製備獲得以核桃殼為原料，粉碎至40目以下的細粉；向核桃殼細粉中加水調成漿液，核桃殼細粉與水的重量配比為1∶2～10；加入佔漿液重量5％-25％的親核試劑；在1Mpa或以下的壓力下或者常壓下加熱處理5～80小時，製成核桃殼粉活化液；然後加入佔核桃殼粉活化液重量20％～100％的苯酚或者尿素、30％～100％的甲醛進行共聚反應，製成共聚樹脂，再經噴霧乾燥，得到的粉狀物即為成品。
2.根據權利要求1所述的粉狀的核桃殼-苯酚-甲醛共聚樹脂或者桃殼-尿素-甲醛木材膠粘劑，其所用的核桃殼是胡桃屬(Juglans，即Walnut)中的各種核桃的外殼(walnut shell)。
3.根據權利要求1所述的粉狀的核桃殼-苯酚-甲醛共聚樹脂或者桃殼-尿素-甲醛木材膠粘劑，其中間產物是可直接用作木材膠粘劑的液狀的核桃殼-甲醛系列共聚樹脂。
4.一種粉狀的木材膠粘劑的製備方法，該方法包括下述順序的步驟(1)以核桃殼為原料，粉碎至40目以下的細粉；(2)向核桃殼細粉中加水調成漿液，核桃殼細粉與水的重量配比為1∶2～10；(3)加入佔漿液重量5％-25％的親核試劑，攪拌均勻；(4)在1Mpa或以下的壓力下或者常壓下加熱處理5-80小時，製成核桃殼粉活化液；(5)加入佔核桃殼粉活化液重量20％～100％的苯酚或者尿素、30％～100％的甲醛進行共聚反應，製成核桃殼-苯酚-甲醛共聚樹脂或者桃殼-尿素-甲醛共聚樹脂；(6)經噴霧乾燥，得到的粉狀物即為所需的粉狀的木材膠粘劑。
5.根據權利要求4所述的粉狀的木材膠粘劑的製備方法，其中在步驟(3)中加入親核試劑，所述的親核試劑選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨、亞硫酸鈉、苯酚或者尿素中的一種，或它們的混合物。
全文摘要
一種粉狀的木材膠粘劑及其製備方法。用經粉碎和活化處理得到的核桃殼粉活化液,與苯酚和甲醛或尿素和甲醛共聚並經乾燥粉化得到粉狀的核桃殼－苯酚－甲醛或核桃殼－尿素－甲醛共聚樹脂,具有充分利用農林廢棄物、生產成本低、貯存期長、性能穩定、運輸方便和膠接性能良好的優點。其液狀中間產物也可直接用作木材膠粘劑。
文檔編號C09J161/00GK1381536SQ0211363
公開日2002年11月27日 申請日期2002年4月17日 優先權日2002年4月17日
發明者張宏健, 凌敏, 張軍華, 邱榮強 申請人:昆明西木木材工業研究開發有限公司