[发明专利]一种间苯二酚‑双醛淀粉‑甲醛共缩聚树脂胶黏剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种胶黏剂及其制备方法，尤其涉及一种间苯二酚-双醛淀粉-甲醛共缩聚树脂胶黏剂及其制备方法。

背景技术

在常用的木材胶黏剂中，普遍认为间苯二酚-甲醛(RF)树脂胶黏剂性能最好。它具有良好的胶合强度、耐水性和耐候性，特别是在室温下即可较快固化等优点。因此，凡要求胶合强度高、抗潮湿和耐候性好的室外用胶合木结构和外装用层积材，以及高强度要求的胶合木梁等，多采用RF树脂胶黏剂。然而，RF树脂胶黏剂是依赖于储量有限石油资源的合成树脂，随着石油资源的日益短缺和石油基化工原料价格上涨，使RF树脂胶黏剂的大规模生产和应用越来越受到限制，严重制约了我国木结构产业的发展。同时，RF树脂胶黏剂是采用间苯二酚和甲醛反应制成的，间苯二酚与甲醛反应速率是苯酚与甲醛反应速率的10～15倍，使间苯二酚与甲醛的反应难以控制。因此，研发一种既可以降低RF树脂胶黏剂对石油资源的依赖和提高缩聚反应的可控性，同时又满足我国木结构材工业迅速发展需求的胶黏剂，具有重要的科学意义和应用价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种利用资源丰富又可再生的生物质原料双醛淀粉与间苯二酚、甲醛进行三元共缩聚反应制备间苯二酚-双醛淀粉-甲醛共缩聚树脂胶黏剂，从而减少胶黏剂对石油资源依赖性、又易于控制间苯二酚和甲醛的反应速率。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种间苯二酚-双醛淀粉-甲醛共缩聚树脂胶黏剂，以重量份计，所述胶黏剂的原料包括：间苯二酚110份，甲醛溶液40～73份，双醛淀粉16～100份和水16～233份。

上述的胶黏剂，优选的，所述甲醛溶液的浓度为37wt％。

上述的胶黏剂，优选的，所述双醛淀粉中醛基含量>80％，醛基含量指的是双醛淀粉的葡萄糖环上2、3位羟基被醛基取代的比例。

本发明还提供一种上述胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将16～100重量份的双醛淀粉溶于16～233重量份水中，配制成淀粉乳，将所述淀粉乳置于反应釜中糊化；

2)在糊化后的淀粉乳中加入110重量份间苯二酚，并控制pH值为6.8～7.2，温度控制在60～90℃，反应1～3小时后降温至25～30℃；

3)再将40～73重量份的甲醛溶液分多次加入步骤2)反应后的混合物中，控制反应溶液的pH值为6.8～7.2，反应温度不超过35℃；待甲醛溶液加完后，将反应溶液升温至50～80℃，反应1～3h，降温，即得到所述胶黏剂。

上述的制备方法，优选的，所述步骤1)中，淀粉乳糊化的时间为15～30min，糊化温度为60～90℃。

上述的制备方法，优选的，所述步骤1)中，淀粉乳的浓度为30wt％～50wt％。

上述的制备方法，优选的，所述步骤3)中，甲醛溶液分4次加入，每次加入量依次为甲醇溶液总质量的40％、30％、20％和10％。由于间苯二酚与甲醛的反应速率非常快，且反应过程会放出大量的热，从而使反应速率进一步加快，导致间苯二酚-甲醛共聚物的分子量大小分布较广。采用分批加入甲醛可以使反应速率较为缓和，间苯二酚-甲醛共聚物的分子量也较为均匀。

上述的制备方法，优选的，pH值的控制是通过加入氢氧化钠溶液控制的。

本发明采用双醛淀粉控制反应速度的机理为：间苯二酚分子上有三个反应活性点，其中4、6位活性最高，同时由于甲醛分子小，空间位阻也小，二者极易聚合。这使得间苯二酚与甲醛反应的速率较快，是苯酚与甲醛反应速度的10～15倍。双醛淀粉中含有两个易反应的醛基，其分子量大，空间位阻较大，与间苯二酚反应的速率远远小于甲醛。因此，采用双醛淀粉代替甲醛，可以使反应速度降低，使反应可控性提高。另外，本发明中先将间苯二酚与双醛淀粉进行缩聚反应1～3h后，使间苯二酚与双醛淀粉反应生成物空间位阻增大，再加入甲醛进行共缩聚反应，从而进一步降低了反应速度，其反应式为：

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1)本发明的间苯二酚-双醛淀粉-甲醛共缩聚树脂胶黏剂采用的原料之一双醛淀粉是一种来源丰富、环保、可再生的生物质原料，其分子中含有许多易反应的醛基官能团，能够与间苯二酚进行缩聚反应，可以降低木结构用胶黏剂对石油资源的依赖性，为木结构工业快速、持续发展提供胶黏剂的重要支持。