[发明专利]一种蛋白基木材胶粘剂及其制备方法和应用以及使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种木材胶粘剂及其制备方法，尤其涉及一种由植物蛋白和无毒环氧树脂制成的蛋白基木材胶粘剂及其制备方法和应用以及使用方法。

背景技术

众所周知，木材行业需要使用大量的胶粘剂用于产品加工。目前工业中最常用的木材胶粘剂是苯酚-甲醛树脂（PF）、脲-甲醛树脂（UF）和三聚氰胺-甲醛胶（MF）。这三种胶统称为三醛胶，具有各自的优缺点。其中，使用最广泛的是脲醛胶（UF），其特点是价格低廉，性能优良，但耐水性差。酚醛胶（PF）虽然耐水性好，但其深褐颜色和较高的价格决定其适用范围较为有限，一般为室外。三聚氰胺胶（MF）性能优良，耐水性好，但是价格高，因此其市场接受度较低。同时，由于三醛胶均使用了醛类化合物，因此由其制成的成品，以及这些产品在生产、运输、使用过程中都会产生挥发性有机化合物（VOC）。近年来，对于散发的VOC，特别是甲醛对人体健康的影响受到越来越多的关注，世界卫生组织（WHO）确认甲醛对人具有毒害、致癌、致畸形等危害。使用三醛胶特别是脲醛胶生产的家具和地板，可持续释放甲醛10-15年。同时，传统的三醛胶在生产过程中消耗大量的石油产品，石油的储量也必然是有限的。因此，为了从根本上解决这些问题，就必须研发出一种无毒环保胶粘剂产品，其生产过程为从原料到产品以及其使用都不涉及到任何有毒和不环保的物质和过程。

目前，环保无毒胶最理想的候选者就是基于天然豆类蛋白的蛋白基胶粘剂。蛋白基胶粘剂最早出现在上世纪二十、三十年代，当时人们使用大豆蛋白和其它添加剂制成木材胶粘剂。这种胶粘剂无毒并且环保；但是限于当时的技术，这类胶粘剂的强度低，防水性能差。五六十年代，随着石油化工的发展，蛋白基胶粘剂迅速被三醛胶所替代。

近些年来，随着环保意识的日趋深入，人们对环保的要求也越来越高。2007年美国California Air Resources Board（CARB）对木制产品中使用的粘合剂有了严格的环保控制标准，并且此标准于2013年在全美都开始实施。因此，蛋白基胶又重新走入了人们的视线，许多科研单位进行了相关的研发工作。其中技术上比较突出的有Dr. Li 研究小组的天然豆胶产品，例如US 7,722,712 B2等；其报道的产品的胶合强度和耐水性都超过了脲醛胶，现已大规模工业生产。但是，由于该粘胶剂使用聚酰胺聚胺-环氧氯丙烷（Polyamidoamine-Epichlorohydrin，PAE）作为固化剂，大大增加了产品的成本，使得最终的木材成品在市场上的价格较高。因此寻求各种替代的固化剂成为蛋白基胶的又一研究方向。

由于环氧树脂为分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分及化合物，因此环氧树脂能与大豆蛋白中的很多官能团例如羟基、氨基、巯基、羧基等官能团发生反应，这些特点使得环氧树脂成为一种潜在的固化剂。但是，由于传统的环氧树脂存在价格较高，反应时间长等因素，因此很少有人将其应用在板材加工业中。1996年，Dolbey小组报道（Dolbey R. etc. Recent developments in epoxy resins. Rapra Rev. Rep. 8:176pp, 1996），季铵盐、铵盐能加速环氧树脂的反应；这一报道使得环氧树脂有被应用于板材加工业的可能性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，而提供一种成本低廉、制备简单且无污染的新型蛋白基木材胶粘剂及其制备方法和应用以及使用方法，尤其是提供了一种由植物蛋白和无毒环氧树脂制成的蛋白基木材胶粘剂及其制备方法，蛋白基木材胶粘剂利用植物蛋白，以及以廉价的季铵盐环氧树脂作为固化剂制备出无污染的环氧树脂蛋白基木材胶粘剂，另外，蛋白基木材胶粘剂的制备方法不仅操作简单，而且降低了蛋白基木材胶粘剂的产品成本。

本发明所采用的技术方案：

一种蛋白基木材胶粘剂，包括植物蛋白、木质素、无醛固化剂、碱以及填料；基于所述蛋白基木材胶粘剂的总重量，

所述植物蛋白的含量为5-50wt%；

所述木质素的含量为0-30wt%；

所述无醛固化剂的含量为1-30wt%；

所述碱的含量为0.1-15wt%；

所述填料的含量为0-20wt%。

优选地，基于所述蛋白基木材胶粘剂的总重量，植物蛋白的含量为10%-45 wt%。

更优选地，基于所述蛋白基木材胶粘剂的总重量，植物蛋白的含量为25-45 wt%；木质素的含量为0-20wt%；无醛固化剂的含量为3-25wt%；碱的含量为0.2-12wt%；填料的含量为0-20wt%。