[发明专利]一种木材用生物油淀粉胶粘剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于胶粘剂制备技术领域，特别涉及一种木材用生物油淀粉胶粘剂的制备方法。

背景技术

淀粉胶粘剂作为天然胶粘剂的一种，具有质量轻、无腐蚀、无污染、原料易得、价格低廉、使用方便等优点，被广泛地用于纸张、棉织物、商标等的粘接。但是淀粉胶粘剂存在胶合强度较低、遇潮易霉变等缺点，限制了在木材制品胶合方面的应用。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与其共聚，之后加入乙二酸对其酯化得到胶粘剂主剂，最后在胶粘剂主剂中加入固化剂异氰酸酯和填充剂制得一种生物油‐淀粉‐乙二醛树脂胶粘剂。

该制备方法第一步所用淀粉为机械活化淀粉，需要投入专用的淀粉加工设备，会导致胶粘剂成本提高；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、氢氧化钠等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，工艺稳定性不强；该胶粘剂制备第五步中，为保证胶粘剂耐水性及湿胶合强度，使其胶接性能与脲醛树脂相当，需要在调胶过程中加入价格较高的固化剂异氰酸酯，使胶粘剂成本偏高。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提供一种木材用生物油淀粉胶粘剂及其制备方法，得到一种制备工艺简单、性能优良、成本相对较低的绿色环保木材胶粘剂。该生物油淀粉胶粘剂的各项性能指标与聚乙酸乙烯酯乳液（白乳胶）木材胶粘剂的相当，有害物质含量和成本均低于目前是市售优质白乳胶，可替代白乳胶广泛地用于木材装饰、木材加工及室内人造板方面。

本发明的木材用生物油淀粉胶粘剂，其特征在于，以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；再加入乳化剂和稳定剂，并在引发剂作用下与丙烯酰胺发生接枝共聚反应；再加入生物油，利用生物油中的酸、醛等物质对骨架结构上化学基团进行修饰，得到胶粘剂主剂；最后加入交联剂和填料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2-5份，乳化剂1-3份，稳定剂10-20份，引发剂0.3-0.6份，丙烯酰胺10-20份，生物油5-20份，交联剂5-10份，填料10-15份；

所述淀粉为木薯淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉的任意一种；盐酸为浓度0.3-0.6mol/L的溶液；氧化剂或引发剂为质量分数10%的过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的任意一种；乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、石油磺酸钠、丁基萘磺酸钠中的任意一种或几种组合；稳定剂为质量分数10%的聚乙烯醇，其型号为1750、1788、1799中任意一种；生物油为在隔绝空气或缺氧的条件下，采用中等反应温度（500～650℃）、高加热速率（103～105℃/s）和极短气体停留时间（小于2s）的条件下将生物质（包括：木粉，农作物秸秆，树皮，果壳等）进行热化学转化得到的液态产物，含水率35%‐40%，pH值为3.5左右；交联剂为质量分数40%的乙二醛或戊二醛溶液；填料为面粉、轻质碳酸钙、膨润土、高岭土中的任意一种。

本发明提出的生物油淀粉胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：

第一步：将80-120份淀粉用150份0.3-0.6mol/L的盐酸配制成质量分数为40%的淀粉乳液，并在10min内升温至45-55℃后保持该温度至第三步，加入2-5份氧化剂，进行酸解氧化变性30-60min，得到酸解氧化变性淀粉乳液；

第二步：向酸解氧化变性淀粉乳液中加入1-3份乳化剂和10-20份质量分数为10%的稳定剂，用质量分数为10%的氢氧化钠在10min内调节pH值至4-5，在30-60min内分3-6批次加入10-20份丙烯酰胺，继续反应30-60min后，加入0.3-0.6份引发剂反应30-60min得到接枝共聚变性淀粉乳液；

第三步：向接枝共聚变性淀粉乳液中，在20min内分4-6批次加入5-20份生物油，反应30-60min后降温至40℃以下出料，得到生物油淀粉胶粘剂主剂；

第四步：向生物油淀粉胶粘剂主剂中加入5-10份交联剂和10-15份填料进行调胶，制得木材用生物油淀粉胶粘剂。

本发明的优点体现以下几个方面