本發(fā)明屬于木板材制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種木板材膠粘劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
板材一般是指厚度在2毫米以上的軟質(zhì)平面材料和厚度在0.5毫米以上的硬質(zhì)平面材料,主要包括實木板、膠合板、金屬板、混凝土板和塑料板等，最為常見的為實木板。在板材制備過程中，需要使用膠粘劑將板材粘合，常見的為采用明膠或骨膠等動物膠的粘結(jié)性來粘合。
明膠和骨膠是兩種常見的工業(yè)膠，廣泛用于膠粘領(lǐng)域。明膠是由動物皮膚、骨、肌膜、肌魅等結(jié)締組織中的膠原部分降解而得到的白色或淡黃色、半透明、微帶光澤的薄片或粉粒，是一種無色無味，無揮發(fā)性、透明堅硬的非晶體物質(zhì)，可溶于熱水，不溶于冷水。骨膠是在高溫下直接從帶礦物質(zhì)的獸骨中提取的動物膠粗制品，強度高，膠粘性好。
但由于明膠和骨膠在常溫下都是固體，不溶于冷水，只能在加熱熔融的條件下才能變成液體使用，使用不方便，能耗高，并且熔化后的明膠和骨膠只有物理性狀上的改變，在性能上并沒有得到改善。現(xiàn)有的膠粘劑改性方法中有使用改性劑使得明膠骨膠在常溫下成為液體的報道，但也僅能改變其物理性能，不能改變明膠和骨膠的耐水性、粘接性和耐老化性，限制了明膠和骨膠的使用領(lǐng)域。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為：現(xiàn)有明膠和骨膠常溫下不溶于水，溶于水后粘結(jié)性和耐老化性能差，制備的膠粘劑質(zhì)量差等問題。
本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案為：提供一種木板材膠粘劑及其制備方法，該膠粘劑以明膠或骨膠為原料，通過改性制得，其具有優(yōu)異的耐水性、粘接性和耐老化性。
本發(fā)明提供一種木板材膠粘劑，其原料組成包括：按重量百分比計，水50～70％、明膠或骨膠20～30％、尿素6～10％、氫氧化鈉0.2～0.5％、硼砂1.5～3％、烏洛托品2.3～5％，纖維素1～1.5％。
進(jìn)一步的，上述木板材膠粘劑，其原料中的烏洛托品用硫脲代替。
其中，上述木板材膠粘劑中，所述的纖維素為微晶纖維素或羧甲基纖維素。
本發(fā)明還提供了一種上述木板材膠粘劑的制備方法，包括以下步驟：
a、將配方量的纖維素溶解于部分水中，攪拌均勻，制得纖維素溶液，所述的纖維素與水的重量比為1﹕10～15；
b、將配方中剩余的水加入反應(yīng)釜中，再在攪拌條件下依次加入尿素、氫氧化鈉、硼砂和烏洛托品，攪拌均勻后加入明膠或骨膠；
c、待步驟b得到混合溶液完全溶解呈均勻半透明狀態(tài)時，加入步驟a得到的纖維素溶液，制得木板材膠粘劑。
其中，上述木板材膠粘劑的制備方法中，步驟b中所述的攪拌速度為100～200r/min。
其中，上述木板材膠粘劑的制備方法中，步驟c中加入纖維素溶液后，還可以加入滑石粉、重鈣粉或面粉。
優(yōu)選的，上述木板材膠粘劑的制備方法中，步驟c中加入纖維素溶液后，再加入占原料總重量15～25wt％的面粉。
本發(fā)明中，除特別說明的外，所述的百分比均為重量百分比。
本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明添加混合改性劑對明膠或骨膠進(jìn)行改性，不僅使得明膠和骨膠在常溫下可溶解于水中,還改變了溶解液體的膠粘性。本發(fā)明制備的木板材膠粘劑粘結(jié)性強，耐水性和耐老化性能都大幅提高，同時制備方法操作簡單，原料易得，具有重要的經(jīng)濟(jì)效益。
具體實施方式
本發(fā)明提供一種木板材膠粘劑，其原料組成包括：按重量百分比計，水50～70％、明膠或骨膠20～30％、尿素6～10％、氫氧化鈉0.2～0.5％、硼砂1.5～3％、烏洛托品2.3～5％，纖維素1～1.5％。
進(jìn)一步的，上述木板材膠粘劑，其原料中的烏洛托品用硫脲代替。
在制備木板材膠粘劑時，明膠或骨膠為常用原料，利用明膠或骨膠溶于水后形成的纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使木板粘合在一起。但由于明膠或骨膠在常溫下為固體，使用時必須加熱，一旦降溫，又會產(chǎn)生凝固，使用不方便。且單純的明膠或骨膠作為膠粘劑時，粘合能力差，形成的膠膜不耐水，耐氧化性也差。
本發(fā)明的發(fā)明人通過添加復(fù)合原料對明膠或骨膠進(jìn)行改性，使得明膠在常溫下即為液體，并且具有良好的粘合性、耐水性和耐老化性。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，明膠或骨膠在常溫水中幾乎不溶，只能成溶脹狀態(tài)。加入一定量的尿素后，常溫下明膠或骨膠都能完全溶解。尿素的添加劑量以6～10wt％為宜，添加量過高，影響膠粘性，加入量過低，明膠或骨膠不能完全溶解。
尿素溶解明膠或骨膠后，并不能改變明膠或骨膠的耐水性能和膠粘性能。為了使明膠或骨膠制備的膠粘劑成膜后更耐水，發(fā)明人加入了硼砂、烏洛托品和氫氧化鈉。硼砂學(xué)名為na2b4o7·10h2o，狀態(tài)為含有無色晶體的白色粉末，易溶于水，硼砂與明膠或骨膠混合后，可提高明膠或骨膠的耐水性能和膠粘性，且硼砂溶解于水后呈堿性，與氫氧化鈉共同作用，營造一個堿性環(huán)境，有利于烏洛托品與明膠或骨膠進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，產(chǎn)生憎水物質(zhì)，提高膠粘劑成膜后的耐水性。烏洛托品又名六亞甲基四胺或六次甲基四胺，其為白色吸濕性粉末，發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，堿性條件下，烏洛托品可以提高明膠或骨膠的膠粘性和耐水性。
進(jìn)一步的，為了增加膠粘劑的粘合能力，發(fā)明人加入了纖維素進(jìn)行改性，纖維素為大分子物質(zhì)，其本身則會形成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，再與明膠或骨膠混合，膠粘性更強。
其中，上述木板材膠粘劑中，所述的纖維素為微晶纖維素或羧甲基纖維素。
本發(fā)明還提供了一種上述木板材膠粘劑的制備方法，包括以下步驟：
a、將配方量的纖維素溶解于部分水中，攪拌均勻，制得纖維素溶液，所述的纖維素與水的重量比為1﹕10～15；
b、將配方中剩余的水加入反應(yīng)釜中，再在攪拌條件下依次加入尿素、氫氧化鈉、硼砂和烏洛托品，攪拌均勻后加入明膠或骨膠；
c、待步驟b得到混合溶液完全溶解呈均勻半透明狀態(tài)時，加入步驟a得到的纖維素溶液，制得木板材膠粘劑。
其中，上述木板材膠粘劑的制備方法中，步驟b中所述的攪拌速度為100～200r/min。
其中，上述木板材膠粘劑的制備方法中，步驟c中加入纖維素溶液后，還可以加入滑石粉、重鈣粉或面粉。
優(yōu)選的，上述木板材膠粘劑的制備方法中，步驟c中加入纖維素溶液后，再加入占原料重重量15～25wt％的面粉。
本發(fā)明制備木板材膠粘劑的方法中，必須要先用部分水將纖維素進(jìn)行溶解，最后再加入反應(yīng)體系中。這主要是由于纖維素粘度太高，吸水性太強，在發(fā)明人試驗過程中，若將其與其他助劑一起加入，由于纖維素強的吸水力，其余原料基本不能溶解，無法生產(chǎn)產(chǎn)品。因而，發(fā)明人先用部分水將纖維素溶解，剩下的水與尿素一起，共同溶解其余改性原料，最終制備得到本發(fā)明粘性強、耐水性和耐老化性能都較強的木板材膠粘劑。
下面通過實施例對本發(fā)明的具體實施方式做進(jìn)一步的解釋說明，但不表示將本發(fā)明的保護(hù)范圍限制在實施例所述范圍內(nèi)。
實施例1采用本發(fā)明方法制備木板材膠粘劑
制備原料組成為：水65％、明膠或骨膠20％、尿素6％、氫氧化鈉0.5％、硼砂1.5％、烏洛托品5％，纖維素1％。
具體的制備步驟為：
a、將配方量的纖維素溶解于部分水中，攪拌均勻，制得纖維素溶液，所述的纖維素與水的重量比為1﹕15；
b、將配方中剩余的水加入反應(yīng)釜中，再在100r/min的攪拌條件下依次加入尿素、氫氧化鈉、硼砂和烏洛托品，攪拌均勻后加入明膠或骨膠；
c、待步驟b得到混合溶液完全溶解呈均勻半透明狀態(tài)時，加入步驟a得到的纖維素溶液，制得木板材膠粘劑1。
實施例2采用本發(fā)明方法制備木板材膠粘劑
制備原料組成為：水53％、明膠或骨膠30％、尿素10％、氫氧化鈉0.2％、硼砂3％、硫脲2.3％，纖維素1.5％。
具體的制備步驟為：
a、將配方量的纖維素溶解于部分水中，攪拌均勻，制得纖維素溶液，所述的纖維素與水的重量比為1﹕10；
b、將配方中剩余的水加入反應(yīng)釜中，再在200r/min的攪拌條件下依次加入尿素、氫氧化鈉、硼砂和硫脲，攪拌均勻后加入明膠或骨膠；
c、待步驟b得到混合溶液完全溶解呈均勻半透明狀態(tài)時，加入步驟a得到的纖維素溶液，制得木板材膠粘劑2。
對比例3不采用本發(fā)明方法制備木板材膠粘劑
制備原料組成為：水70％、明膠或骨膠15％、尿素5％、氫氧化鈉1％、硼砂5％、烏洛托品2％，纖維素2％。
具體的制備步驟為：
a、將配方量的纖維素溶解于部分水中，攪拌均勻，制得纖維素溶液，所述的纖維素與水的重量比為1﹕10；
b、將配方中剩余的水加入反應(yīng)釜中，再在100r/min的攪拌條件下依次加入尿素、氫氧化鈉、硼砂和烏洛托品，攪拌均勻后加入明膠或骨膠；
c、待步驟b得到混合溶液完全溶解呈均勻半透明狀態(tài)時，加入步驟a得到的纖維素溶液，制得木板材膠粘劑3。
對比例4不采用本發(fā)明方法制備木板材膠粘劑
制備原料同實施例1；
具體的制備步驟為：
a、將配方中剩余的水加入反應(yīng)釜中，再在100r/min的攪拌條件下依次加入尿素、氫氧化鈉、硼砂和烏洛托品，攪拌均勻后加入明膠或骨膠；
b、待步驟a得到混合溶液完全溶解呈均勻半透明狀態(tài)時，加入纖維素，制得木板材膠粘劑4。
對實施例和對比例中制備得到的木板材膠粘劑進(jìn)行性能測定，得到如下表1所示的實驗結(jié)果。
木破率的測定方法采用gb/t33333-2016的方法進(jìn)行,耐水性能測定方法按gb/t17657-2013《人造板及飾面人造板理化性能試驗方法》中的規(guī)定進(jìn)行測定,分別采用常溫水(20±5℃)和中溫水(63±3℃)進(jìn)行浸泡，考察是否開膠以及開膠時間。
表1不同方法制備的膠粘劑性能表
由試驗結(jié)果可知，采用本發(fā)明方法改性后的明膠或骨膠膠粘劑，在常溫下即為液態(tài)，使用方便簡單；還具有很好的粘合性，木破率在90％以上；同時耐水性和耐老化性能好，能在中溫水(63±3℃)中浸泡3h不開膠，耐水性能大大優(yōu)化，具有重要的效益。