專利名稱:一種膠合板用大豆蛋白膠粘劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種膠粘劑及其制備方法,特別涉及一種用于制備膠合板的豆蛋白膠粘劑及其制備方法。
背景技術(shù):
2010年,我國(guó)人造板總產(chǎn)量I. 536億立方米,約占世界重量的50%,其中膠合板7139. 66萬(wàn)立方米、細(xì)木工板1652. 28萬(wàn)立方米。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)多年位居世界第一位。
人造板生產(chǎn)中普遍采用的膠粘劑是甲醛系合成樹脂,主要是脲醛樹脂及其改性產(chǎn)品。雖然經(jīng)過多年的努力,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、室內(nèi)木質(zhì)裝飾材料等)仍然存在著較為嚴(yán)重的甲醛釋放問題,是室內(nèi)空氣污染中甲醛污染的主要來(lái)源。目前,降低人造板甲醛釋放量的方法主要有如下4種1)采用低摩爾比改性脲醛樹脂膠粘劑;2)采用其他環(huán)保型膠粘劑;3)在人造板用脲醛樹脂膠粘劑中加入甲醛捕捉齊IJ ;4)對(duì)人造板進(jìn)行后處理。但是,這些技術(shù)方法都存在著諸多缺陷。例如1)采用低摩爾比改性脲醛樹脂膠粘劑雖然能夠有效降低人造板產(chǎn)品的甲醛釋放量,但是產(chǎn)品的膠合強(qiáng)度也往往降低,不能滿足使用要求;并且固化時(shí)間延長(zhǎng),生產(chǎn)效率降低;2)采用其他環(huán)保型膠粘劑,如異氰酸酯類膠粘劑,導(dǎo)致人造板的生產(chǎn)成本大幅度增加,企業(yè)和用戶都難以接受;采用普通的蛋白膠粘劑制備的人造板膠合強(qiáng)度低,人造板易開膠;3)在人造板用脲醛樹脂膠粘劑中加入甲醛捕捉劑,雖然能夠有效降低人造板游離甲醛釋放量,但是往往同時(shí)降低人造板的膠合強(qiáng)度;同時(shí),一般甲醛捕捉劑價(jià)格往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于脲醛樹脂膠粘劑,其加入就提高了產(chǎn)品成本,降低了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力;4)對(duì)人造板進(jìn)行后處理,如公開號(hào)為CN1526528的發(fā)明專利申請(qǐng)中公開了一種采用氨氣真空法制備El / EO級(jí)環(huán)保型人造板的制造工藝;公開號(hào)為CN2394770的實(shí)用新型專利中公開了一種降低人造板甲醛釋放量的處理裝置,這些后處理方法,不僅使得人造板的制造工藝復(fù)雜,而且后處理設(shè)備投資巨大,生產(chǎn)成本明顯提高。綜上所述,上述措施雖然能夠有效降低人造板游離甲醛釋放量,但是不能徹底解決甲醛釋放問題,或由于生產(chǎn)成本過高等原因而無(wú)法推廣。此外,中國(guó)申請(qǐng)200810032289. X公開了一種新型木材膠粘劑,該膠粘劑包括以下組分水100重量份;含蛋白質(zhì)的原料3 45重量份;酸度調(diào)節(jié)劑0. 01 15重量份;芳香族化合物0. 01 15重量份;固化劑0. 01 15重量份;防腐劑0. 01 15重量份;粘度調(diào)節(jié)劑0 15重量份;填料0 10重量份;催干劑0 15重量份。所述新型木材膠粘劑在生產(chǎn)和使用過程中幾乎無(wú)甲醛釋放,此外,其具有較高的耐水性。但實(shí)際使用過程中發(fā)現(xiàn),由于其組分復(fù)雜,且相互間的協(xié)同作用不明顯,導(dǎo)致其穩(wěn)定性及粘度不夠理想,實(shí)用性較差,因此,仍有待提出一種環(huán)保且性能優(yōu)良的豆蛋白膠粘劑
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題,提供一種膠合板用膠粘劑,所述膠粘劑不含甲醛,是一種環(huán)保型膠合板用膠粘劑。本發(fā)明的第二目的在于提供一種上述膠合板用膠粘劑的制備方法,所述方法工藝簡(jiǎn)單,操作方便,適宜推廣應(yīng)用。為實(shí)現(xiàn)第一目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種膠合板用大豆蛋白膠粘劑,所述大豆蛋白膠粘劑按重量份計(jì),由包括如下配比的原料制備而成分散介質(zhì)70-80份、脫脂豆蛋白粉20-35份、碳酸鈉0. 5-3份、絡(luò)合劑1-2份、增強(qiáng)劑1-5份。上述膠粘劑以脫脂豆蛋白粉作為主體制備而成,豆蛋白作為一種可再生的資源,有助于解決常規(guī)膠合板膠粘劑中使用合成化石原料的枯竭問題,符合環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展原則。且大豆蛋白來(lái)源豐富,可以大批量穩(wěn)定生產(chǎn),具有很大的優(yōu)勢(shì)。所述豆蛋白膠粘劑是利用脫脂豆蛋白粉加工100目及以上而成,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。其中,上述脫脂豆蛋白粉作為常用的一種大豆加工剩余物為本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解和容易獲取的,本發(fā)明對(duì)此不作特別限定。其中,優(yōu)選所述膠粘劑按重量份計(jì),包括分散介質(zhì)72-76份、脫脂豆蛋白粉25-30份、碳酸鈉1-2. 5份、尿素3-4份、絡(luò)合劑I. 2-1. 8份、增強(qiáng)劑2-4份。上述絡(luò)合劑至少包括卻不限于氯化鋅、硫酸銅及碳酸鋯。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以預(yù)見,在保證絡(luò)合劑同時(shí)含有氯化鋅、硫酸銅及碳酸鋯的前提下,可以進(jìn)一步加入其它有效絡(luò)合劑來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明,具體的選擇為本領(lǐng)域技術(shù)人員所掌握。為了簡(jiǎn)化膠粘劑的組成,本發(fā)明優(yōu)選采用僅含有氯化鋅、硫酸銅及碳酸鋯的絡(luò)合劑,并進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),當(dāng)所述絡(luò)合劑中氯化鋅、硫酸銅和碳酸鋯之間的重量份配比為0. 8-1. 2 :0. 5-1. 5 :0. 5-1. 5時(shí),能夠更好地促成絡(luò)合反應(yīng),最終得到高質(zhì)量粘膠劑,其中更優(yōu)選絡(luò)合劑中氯化鋅、硫酸銅和碳酸鋯之間的重量份配比為0. 9-1. 0 :0. 8-1. 2 :0. 8-1. 2。配制絡(luò)合劑時(shí),只需準(zhǔn)確稱量各組方,然后將其研磨,混合均勻即可。本發(fā)明中,采用濃度30-40%的戊二醛工業(yè)品或化學(xué)純藥品作為增強(qiáng)劑。本發(fā)明采用金屬鹽等物質(zhì)與豆蛋白的復(fù)合,采用戊二醛增強(qiáng)劑,解決了普通豆蛋白膠粘劑耐水性差的問題,能夠滿足膠合板用膠粘劑的耐水要求,保證了豆蛋白膠粘劑的實(shí)用性能,并且由本發(fā)明的膠粘劑制備的膠合板達(dá)到國(guó)標(biāo)中II類膠合板要求。本發(fā)明所述膠粘劑中,所述的分散介質(zhì)為水,優(yōu)選為軟化水。本發(fā)明對(duì)豆蛋白進(jìn)行處理后作為膠合板用膠粘劑,不含有游離甲醛,膠接的膠合板不存在甲醛釋放問題,徹底解決人造板帶來(lái)的室內(nèi)空氣中的甲醛污染問題。發(fā)明人在實(shí)際研究過程中發(fā)現(xiàn),雖然采用現(xiàn)有技術(shù)習(xí)用的其他絡(luò)合劑和增強(qiáng)劑取代本發(fā)明所述助劑所得膠粘劑,或不加入任何助劑的豆蛋白粘液也具有一定粘性,但在實(shí)驗(yàn)測(cè)試中發(fā)現(xiàn),上述膠粘劑的穩(wěn)定性及膠合強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)標(biāo),無(wú)法在實(shí)際應(yīng)用中推廣。而由于本發(fā)明所述的膠粘劑各組分及其用量設(shè)計(jì)科學(xué)合理,相互之間形成了最佳的協(xié)同效應(yīng),因此,膠粘劑的其耐水性和強(qiáng)度、防腐性均得到了顯著提高。此外,為實(shí)現(xiàn)第二目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種上述大豆蛋白膠粘劑的制備方法,所述方法包括如下步驟
I)將脫脂豆蛋白粉和碳酸鈉加入分散介質(zhì)中,攪拌均勻,得混合物;2)向所述混合物中加入絡(luò)合劑,攪拌均勻;
3)繼續(xù)加入增強(qiáng)劑,攪拌均勻,即得。本發(fā)明所述的制備方法中,優(yōu)選步驟I為將碳酸鈉和脫脂豆蛋白粉加入分散介質(zhì),攪拌均勻后在40-80°C下保溫3-6小時(shí),得混合物。本發(fā)明所述的制備方法中,優(yōu)選步驟2為使所述混合物降溫至25_35°C后加入絡(luò)合劑并攪拌均勻。作為本發(fā)明的一種最佳實(shí)施方式,所述方法包括如下步驟I)將碳酸鈉和脫脂豆蛋白粉加入分散介質(zhì),攪拌均勻后在45_70°C下保溫反應(yīng)4-5小時(shí),得混合物;2)使所述混合物降溫至30_32°C后加入絡(luò)合劑并攪拌均勻,使其進(jìn)行絡(luò)合反應(yīng);3)繼續(xù)加入增強(qiáng)劑,攪拌均勻,即得大豆蛋白膠粘劑。采用上述技術(shù)方案,本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有以下優(yōu)點(diǎn)采用上述技術(shù)方案,本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)本發(fā)明無(wú)甲醛豆蛋白膠粘劑使用方便,不必對(duì)現(xiàn)有人造板生產(chǎn)設(shè)備和工藝做改動(dòng),因此不需要增加設(shè)備投資。(2)本發(fā)明所述無(wú)甲醛膠粘劑價(jià)格低廉。目前,50%固體含量的低游離甲醛含量脲醛樹脂膠粘劑的價(jià)格在1800-2500元/噸,酚醛樹脂膠粘劑的價(jià)格在5000-6000元/噸,本發(fā)明豆蛋白膠粘劑(35%固體含量)的價(jià)格在1500-2000元/噸,價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于酚醛樹脂膠粘劑,與脲醛樹脂膠粘劑接近。此外,本發(fā)明制備的膠粘劑可替代含甲醛的常規(guī)膠合板膠粘齊U,制備膠合板時(shí)的總施膠量不變,因此使用成本與脲醛樹脂膠粘劑相當(dāng),遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于酚醛樹脂膠粘劑使用成本。因此,本發(fā)明的豆蛋白膠粘劑具有良好的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例II)按以下重量配比進(jìn)行備料
軟化水70 Kg
碳酸鈉IKg
脫脂旦蛋白粉25 Kg
絡(luò)^合刺1.2 Kg
增強(qiáng)劑IKg其中,絡(luò)合劑為北京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院自行配制的粉劑,包括氯化鋅
0.8份、硫酸銅0. 5份、碳酸鋯0. 5份,將其研磨均勻,混合均勻;增強(qiáng)劑為質(zhì)量濃度為30%的戊二醛溶液。2)在配有攪拌器、溫度計(jì)和冷凝裝置的反應(yīng)釜中,加入全部的軟化水、碳酸鈉、豆蛋白粉,攪拌均勻。
3 )加熱至45-47 V,保溫反應(yīng)3小時(shí),得混合物。4)將混合物降溫至30°C,制得均勻豆蛋白粘液。5)向豆蛋白粘液中加入絡(luò)合劑并攪拌均勻,使其進(jìn)行絡(luò)合反應(yīng)。6)繼續(xù)向其中加入增強(qiáng)劑,攪拌均勻,即得大豆蛋白膠粘劑。本實(shí)施例所得膠粘劑的性能質(zhì)量指標(biāo)見表I。實(shí)施例2I)按以下重量配比進(jìn)行備料
軟化水80 Kg
碳酸鈉2 Kg
脫脂豆蛋白粉35 Kg
絡(luò)合劑2 Kg
繒強(qiáng)劑5Kg其中,絡(luò)合劑為北京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院自行配制的粉劑,包括氯化鋅
I.2份、硫酸銅I. 5份、碳酸鋯I. 5份,將其研磨均勻,混合均勻;增強(qiáng)劑為質(zhì)量濃度為30%的戊二醛溶液。2)在配有攪拌器、溫度計(jì)和冷凝裝置的反應(yīng)釜中,加入全部的軟化水、碳酸鈉、豆蛋白粉,攪拌均勻;3 )加熱至40-42 V,反應(yīng)6小時(shí),得混合物;4)將混合物降溫至30°C,制得均勻豆蛋白粘液。5)向豆蛋白粘液中加入絡(luò)合劑并攪拌均勻,使其進(jìn)行絡(luò)合反應(yīng)。6)繼續(xù)向其中加入增強(qiáng)劑,攪拌均勻,即得大豆蛋白膠粘劑。本實(shí)施例所得膠粘劑的性能質(zhì)量指標(biāo)見表I。實(shí)施例3I)按以下重量配比進(jìn)行備料
軟化水76Kg
瓖酸納3 Kg
脫脂豆蛋白粉35 Kg
終會(huì) ft'iI ICg
璜強(qiáng)劍3Kg其中,絡(luò)合劑為北京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院自行配制的粉劑,包括以下重量配比的組分氯化鋅0. 8份、硫酸銅I. 5份、碳酸鋯I份,將其研磨均勻,混合均勻;增強(qiáng)劑為質(zhì)量濃度為40%的戊二醛溶液。2)在配有攪拌器、溫度計(jì)和冷凝裝置的反應(yīng)釜中,加入全部的軟化水、碳酸鈉、豆蛋白粉,攪拌均勻。3)加熱至68_70°C,反應(yīng)5小時(shí),得混合物。4)將混合物降溫至30°C,制得均勻豆蛋白粘液。5)向豆蛋白粘液中加入絡(luò)合劑并攪拌均勻,使其進(jìn)行絡(luò)合反應(yīng)。6)繼續(xù)向其中加入增強(qiáng)劑,攪拌均勻,即得大豆蛋白膠粘劑。本實(shí)施例所得膠粘劑的性能質(zhì)量指標(biāo)見表I。實(shí)施例4I)按以下重量配比進(jìn)行備料
軟化水72 Kg
碳酸鈉0.5 Kg
脫脂豆蛋白粉20 Kg
絡(luò)合劑1.8 Kg
瓚》劍2Kg其中,絡(luò)合劑為北京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院自行配制的粉劑,包括氯化鋅I份、硫酸銅1份、碳酸鋯I份,將其研磨均勻,混合均勻;增強(qiáng)劑為質(zhì)量濃度為35%的戊二醛溶液。2)在配有攪拌器、溫度計(jì)和冷凝裝置的反應(yīng)釜中,加入全部的軟化水、碳酸鈉、豆蛋白粉,攪拌均勻。3)加熱至78_80°C,保溫反應(yīng)4小時(shí),得混合物。4)將混合物降溫至25°C,制得均勻豆蛋白粘液。5)向豆蛋白粘液中加入絡(luò)合劑并攪拌均勻,使其進(jìn)行絡(luò)合反應(yīng)。6)繼續(xù)向其中加入增強(qiáng)劑,攪拌均勻,即得大豆蛋白膠粘劑。本實(shí)施例所得膠粘劑的性能質(zhì)量指標(biāo)見表I。實(shí)施例5I)按以下重量配比進(jìn)行備料
軟化水75 Kg 碳酸鈉2.5 Kg
脫脂豆蛋白粉30 Kg
絡(luò)合劑1.8 Kg
譜!1劑4Kg其中,絡(luò)合劑為北京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院自行配制的粉劑,包括氯化鋅0. 8份、硫酸銅1. 2份、碳酸鋯1. 2份,將其研磨均勻,混合均勻;增強(qiáng)劑為質(zhì)量濃度為38%的戊二醛溶液。2)在配有攪拌器、溫度計(jì)和冷凝裝置的反應(yīng)釜中,加入全部的軟化水、碳酸鈉、豆蛋白粉,攪拌均勻。3)加熱至58_60°C,保溫反應(yīng)3. 5小時(shí),得混合物。4)將混合物降溫至35°C,制得均勻豆蛋白粘液。5)向豆蛋白粘液中加入絡(luò)合劑并攪拌均勻,使其進(jìn)行絡(luò)合反應(yīng)。6)繼續(xù)向其中加入增強(qiáng)劑,攪拌均勻,即得大豆蛋白膠粘劑。本實(shí)施例所得膠粘劑的性能質(zhì)量指標(biāo)見表I。表I顯蛋白股粘劑的性能指標(biāo)
權(quán)利要求
1.ー種膠合板用大豆蛋白膠粘劑,其特征在于所述大豆蛋白膠粘劑按重量份計(jì),由包括如下配比的原料制備而成分散介質(zhì)70-80份、脫脂豆蛋白粉20-35份、碳酸鈉O. 5-3份、絡(luò)合劑1-2份、增強(qiáng)劑1-5份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大豆蛋白膠粘劑,其特征在于所述大豆蛋白膠粘劑按重量份計(jì),由包括如下配比的原料制備而成分散介質(zhì)72-76份、脫脂豆蛋白粉25-30份、碳酸鈉1-2. 5份、絡(luò)合劑I. 2-1. 8份、增強(qiáng)劑2-4份。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的大豆蛋白膠粘劑,其特征在于所述絡(luò)合劑至少包括氯化鋅、硫酸銅及碳酸鋯。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大豆蛋白膠粘劑,其特征在于所述絡(luò)合劑中氯化鋅、硫酸銅和碳酸鋯之間的重量份配比為0. 8-1. 2 :0. 5-1. 5 :0. 5-1. 5。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大豆蛋白膠粘劑,其特征在于所述增強(qiáng)劑為質(zhì)量濃度30-40%的戊ニ醛溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大豆蛋白膠粘劑,其特征在于所述的分散介質(zhì)為軟化水。
7.—種權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述大豆蛋白膠粘劑的制備方法,所述方法包括如下步驟 1)將脫脂豆蛋白粉和碳酸鈉加入分散介質(zhì)中,攪拌均勻,得混合物; 2)向所述混合物中加入絡(luò)合劑,攪拌均勻; 3)繼續(xù)加入增強(qiáng)劑,攪拌均勻,即得。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法,其特征在于所述步驟I為將碳酸鈉和脫脂豆蛋白粉加入分散介質(zhì),攪拌均勻后在40-80°C下保溫3-6小時(shí),得混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法,其特征在于所述步驟2為使所述混合物降溫至25-35°C后加入絡(luò)合劑并攪拌均勻。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法,其特征在于所述方法包括如下步驟 1)將碳酸鈉和脫脂豆蛋白粉加入分散介質(zhì),攪拌均勻后在45-70°C下保溫反應(yīng)4-5小時(shí),得混合物; 2)使所述混合物降溫至30-32°C后加入絡(luò)合劑并攪拌均勻,使其進(jìn)行絡(luò)合反應(yīng); 3)繼續(xù)加入增強(qiáng)劑,攪拌均勻,即得大豆蛋白膠粘劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種膠合板用大豆蛋白膠粘劑,所述大豆蛋白膠粘劑按重量份計(jì),由包括如下配比的原料制備而成分散介質(zhì)70-80份、脫脂豆蛋白粉20-35份、碳酸鈉0.5-3份、絡(luò)合劑1-2份、增強(qiáng)劑1-5份。本發(fā)明膠粘劑各組分間存在良好的協(xié)同作用,采用金屬鹽等物質(zhì)與豆蛋白的復(fù)合,同時(shí)以戊二醛作為增強(qiáng)劑,解決了普通豆蛋白膠粘劑耐水性差的問題,能夠滿足膠合板用膠粘劑的耐水要求,保證了豆蛋白膠粘劑的實(shí)用性能,并且由本發(fā)明的膠粘劑制備的膠合板達(dá)到國(guó)標(biāo)中II類膠合板要求。此外,本發(fā)明還提供了一種上述大豆蛋白膠合板用膠粘劑的制備方法,該方法工藝簡(jiǎn)單,操作方便,適宜推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)C09J11/04GK102977847SQ20121048056
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者李建章, 秦志永, 周文瑞, 張紀(jì)芝, 張世鋒, 高強(qiáng) 申請(qǐng)人:北京林業(yè)大學(xué)