[发明专利]一种生物油酚醛树脂改性淀粉胶粘剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物油酚醛树脂改性淀粉胶粘剂的制备方法，属于木材加工中人造板技术领域。

技术背景

2007年，我国人造板总产量已经达到了7400多万立方米，并成为世界上第一大人造板生产国。在人造板生产过程中，胶粘剂做为重要原料，是决定人造板性能的关键因素之一。目前，木材工业用胶粘剂主要为“三醛胶”，占整个行业用胶粘剂的80％以上。但这类胶粘剂不是污染严重，性能不佳，就是原料过于依赖石油资源，价格昂贵。开发环保，经济，原料可再生，性能优异的胶粘剂成为木材工业胶粘剂的主要发展趋势。

21世纪，新材料的一大特点是具有良好环境性能。淀粉作为一种无毒无害、价格低廉、可生物降解、对环境友好的天然可再生资源，在石油化石资源日渐匮乏的今天，已经广泛应用于社会生活的方方面面，并发挥着不可替代的作用。近年，很多研究者尝试把淀粉应用于木材胶粘剂。然而在应用过程中，一些淀粉基胶粘剂流动性，渗透性，耐水性，以及物理力学性能等不够理想；一些淀粉基胶粘剂性能即使达标，但所用改性材料过于昂贵。这些都限制了淀粉基胶粘剂在木材工业中的应用。因此，为了使淀粉基胶粘剂能更加成熟的应用于木材工业，选用性能优良的材料对其改性成了必然的选择。

发明内容

本发明的目的是提出一种生物油酚醛树脂改性淀粉胶粘剂的制备方法，改变已有淀粉胶粘剂的成分和制备工艺，以充分利用自然可再生资源，并提高产品性能，降低生产成本，减少对环境的污染。

本发明提出的生物油酚醛树脂改性淀粉胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)合成生物油-酚醛树脂：先分别称取苯酚和甲醛，苯酚和甲醛的摩尔比为：苯酚∶甲醛＝1∶1.8-2.0，在称量的苯酚中加入上述称量甲醛的70％-80％，用氢氧化钠调pH值至9-11，在30分钟内升温到85℃-90℃，保温反应30分钟；

在上述反应物中加入占苯酚质量为30％-35％的生物油，在85℃保温反应30分钟，再加入上述称量甲醛剩下的20％-30％，用氢氧化钠调pH值至10-11，保温反应15分钟，将温度降低至75℃-80℃，反应5-15分钟，测定生物油-酚醛树脂的粘度，使粘度为3秒，再降温至70℃，用氢氧化钠调pH值至10-11，搅拌反应10分钟，降温至45℃，得到生物油-酚醛树脂；

(2)制备氧化淀粉：将淀粉配制成质量百分比浓度为40％-45％的淀粉乳液，升温至35℃-50℃，加入占淀粉质量0.4％-0.6％的氢氧化钠，反应15分钟，再加入占淀粉质量1.2％-1.6％的高锰酸钾进行一次氧化，氧化反应30-35分钟，最后加入占淀粉质量2.5％-3％的硫酸，进行二次氧化，直至淀粉乳液变为白色，对淀粉乳液进行抽滤、洗涤、脱水、40℃干燥1小时，制得氧化淀粉；

(3)制备复合淀粉乳液：将上述制得的氧化淀粉配置成浓度为33％-35％的淀粉乳液，加入占淀粉质量8％-10％的丙烯酰胺和占丙烯酰胺质量1％的过硫酸钾，升温至75℃-80℃，接枝反应1-1.5小时，降温至60℃，得到复合淀粉乳液；

(4)制备胶粘剂主剂：在上述复合淀粉乳液中加入上述生物油-酚醛树脂，加入的质量比为：生物油-酚醛树脂∶复合淀粉乳液＝1∶3，用氢氧化钠调节乳液的pH值至9.5-10.5，反应20-30分钟，降温出料，最后调节pH值至10；

(5)在上述制备的胶粘剂主剂中加入固化剂，固化剂的加入量占胶粘剂主剂质量的12％，搅拌使两者混合均匀。

本发明提出的生物油酚醛树脂改性淀粉胶粘剂的制备方法，以生物油、苯酚、甲醛为原料，制备出生物油-酚醛树脂；然后对一定浓度的淀粉进行氧化处理，并加入丙烯酰胺与氧化淀粉进行接枝反应，制备出复合淀粉乳液；最后利用制备的生物油-酚醛树脂对氧化淀粉进行改性，得到一种新型而且环保的木材胶粘剂，其优点如下：

1、本发明制备方法的突出特点是采用天然可再生的淀粉和廉价易得的农林剩余物快速热解产物生物油为主要原料，缓解了合成树脂胶粘剂面临的环境压力和解决了石油资源匮乏带来的原料紧缺问题，同时扩大了生物质资源的用途，提高了其附加值，大大增加了经济效益。

2、本发明制备方法的工艺过程，所需的反应条件温和、操作简便，并且设备易得、容易实施。

3、本发明制备方法采用生物油酚醛树脂做为改性剂，所制得的胶粘剂甲醛含量远低于E₀级标准，环保性能十分优异。

4、本发明方法制备的胶粘剂，具有良好的胶接强度高和良好的耐水、耐热、耐腐蚀等性能，并且在特定条件下，该胶粘剂还可进行生物降解，从而进一步减小对环境的压力。

具体实施方式