[发明专利]一种人造板用生物油淀粉胶粘剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于人造板胶粘剂技术领域，特别涉及一种人造板用生物油淀粉胶粘剂的制备方法。

技术背景

脲醛树脂为中国人造板生产的主要胶种，占人造板用胶量的90％以上。近年来随着人们环保意识的增强和国家环保法规的健全，脲醛树脂造成的较为严重的甲醛污染问题使得绿色环保的生物质胶粘剂成为研究热点。淀粉基胶粘剂价格低廉、主要原料可再生、绿色环保，在纸质材料（如瓦楞板、墙纸、纸管等）粘接方面已经实现了工业化应用，具备替代脲醛树脂胶粘剂的潜力，但其存在耐水性差、胶合性能不理想等问题，限制了其在人造板领域的应用。基于以上问题，近年来科研人员展开了研究，多采用异氰酸酯作为固化剂改善其耐水性，使其胶合性能满足人造板应用相关要求，但由于异氰酸酯加入比例较高，使胶粘剂成本较高，适用期短，胶粘剂施胶困难，难以在人造板领域大范围推广应用。

本申请人在专利CN201210135823.6提供了一种以生物油、机械活化淀粉、乙二醛，乙二酸、水、氧化剂、固化剂聚异氰酸酯、填充剂等为原料，分五步制备淀粉基胶粘剂的方法。首先以机械活化淀粉配制成淀粉乳液，再对其进行酸解氧化制得酸解氧化淀粉乳液，再加入生物油和乙二醛进行共聚，之后加入乙二酸进行酯化改性得到胶粘剂主剂，最后在胶粘剂主剂中加入固化剂和填充剂制得一种生物油-淀粉-乙二醛树脂胶粘剂。这种胶粘剂绿色环保，适用期长，采用这种胶粘剂制备的胶合板胶合强度满足国标GB/T9846.3-2004Ⅱ类胶合板要求。但该胶粘剂制备第三、四步中，乙二醛与乳液共聚、乙二酸对淀粉进行酯化时，乙二醛、乙二酸和氢氧化钠的加入会导致反应体系中pH值波动和温度升高，这些情况下如果工艺参数调控不及时，乳液会快速凝胶结块，工业化生产时由于生产条件限制，参数的精确调控不易实现，限制了该胶粘剂的推广应用。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种人造板用生物油淀粉胶粘剂及其制备方法，制备出一种绿色环保、成本低、胶接性能好、粘度低、适用期长、制备工艺简单的新型人造板用淀粉基胶粘剂，替代目前在人造板领域广泛使用的脲醛树脂，彻底解决人造板制品较为严重的甲醛污染问题。

本发明采用如下技术方案：

本发明提出的人造板用生物油淀粉胶粘剂，其特征在于，该胶粘剂采用复合变性方法对淀粉进行变性处理，先加入盐酸和氧化剂对淀粉进行酸解氧化变性，降低淀粉分子量，提高其反应活性；再加入稳定剂和丙烯酰胺接枝单体，形成胶粘剂主剂的基本骨架结构；再加入生物油，利用生物油中的酸、醛物质对骨架结构中化学基团进行修饰，得到胶粘剂主剂；最后加入由二元醛和异氰酸酯组成的固化剂和填充剂制成生物油淀粉胶粘剂；

各原料组分质量份如下：淀粉80-120份、盐酸150份、氧化剂1-3份、稳定剂10-30份、丙烯酰胺10-30份、生物油20-40份、二元醛10-30份、异氰酸酯5-20份，填充剂20-40份；

所述生物油为在隔绝空气或缺氧的条件下，采用500～650℃中等反应温度、103～105℃/s高加热速率和小于2s极短气体停留时间（的条件下将生物质进行热化学转化得到的液态产物，含水率35%-40%；

所述固化剂中的二元醛可以为乙二醛或戊二醛的质量分数为40%的溶液；异氰酸酯可以为MDI、PMDI、TDI、HDI中的任意一种。

本发明提出的人造板用生物油淀粉胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：

第一步：取150份0.4-0.6mol/L盐酸加入反应容器，再加入80-120份淀粉配制成淀粉乳液；10min内升温到50-65℃并保持该温度至第三步；再加入0.8-2.4份质量分数10%的氧化剂，反应30-60min，得到一次变性淀粉乳液；

第二步：向一次变性淀粉乳液加入10-30份质量分数8%的聚乙烯醇溶液，用质量分数10%的氢氧化钠溶液中和部分盐酸，15min内调pH值至4-5.5；60min内分五批次加入10-30份丙烯酰胺，每批次为总量的1/5，总的反应时间为30-60min；再加入0.2-0.6份氧化剂，反应60-120min后，用质量分数10%氢氧化钠溶液调pH值至6-8，得到二次变性淀粉乳液；

第三步：以质量分数10%的氢氧化钠溶液调节20-40份生物油的pH值至5.5-7.5，30min内将生物油加入二次变性淀粉乳液中，其中15min内均匀加入生物油总量的1/10，（当粘度稳定时）剩余的生物油再在15min内加完，反应30-60min，降温至40℃以下出料，得到胶粘剂主剂；