[发明专利]木质素基无甲醛胶粘剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种木质素基无甲醛胶粘剂的制备方法，包括：步骤一、将苯酚、木质素和氢氧化钠置于反应釜内，升温至80‑100℃，保温60‑180min；其中苯酚500份、木质素150～250份、氢氧化钠30～40份；步骤二、降温至50℃，加入第一批乙二醛800～1200份，用碱调节pH值为10～11，匀速升温至85～100℃后保温90～210min；步骤三、降低温度至80℃，加入第二批乙二醛200～320份，用碱调节pH值为11～12，升温至80～100℃，搅拌反应120～240min，一定粘度后，立即降温至70℃，然后冷却至40℃以下，得到木质素基无甲醛树脂胶粘剂。本发明以添加乙二醛的方式进行胶粘剂制备，生产工艺简单，稳定性好，质量控制方法简易可行，可控性好；且乙二醛分批加入，避免反应体系中乙二醛含量过高过低而影响胶粘剂的胶合强度。

技术领域

本发明涉及胶粘剂技术领域，更具体地说，本发明涉及一种木质素基无甲醛胶粘剂的制备方法。

背景技术

随着我国经济的高速发展以及人民生活水平大幅度提高，国内建筑装饰和家具行业快速崛起，促进了我国人造板工业的飞速发展，从而致使人造板用胶粘剂的需求量也随之上升，就室外用人造板而言大部分使用的是酚醛树脂。

酚醛树脂是目前开发和应用较多的聚合物之一，具有耐高温、耐水性好、化学稳定性好等特点。因此，酚醛树脂被应用在很多的工业产品中，如生产碳泡沫塑料、成型产品、电层压板、电路板、以及作为涂料和粘合剂。制备酚醛树脂胶粘剂的原料来自石油工业属于不可再生资源，且甲醛和苯酚分别在2004和2017年被国际癌症研究机构(IARC)分别确定为1、3类致癌物。因此，面对石油资源的日益稀缺、酚类化合物的毒性和甲醛的致癌性等不利影响，迫使研究人员不得不将目光转向生物质方向。目前，用生物基胶粘剂部分或者全部取代苯酚和甲醛，成为生产无甲醛木材胶粘剂一种有效替代方法。

木质素主要来源于化学制浆产生的废水，由于制浆工艺的不同大体上可以分为碱木质素和木质素磺酸盐。据中国造纸工业年度报告称，中国制浆造纸工业每年要从植物中分离出约3000万吨纤维素，同时得到1000万吨左右的木质素副产品。但迄今为止，全球每年所产的木质素只有不到20％得到有效利用，这一问题在发展中国家尤为突出。木质素分子中主要包括醇羟基、酚羟基、羰基、羧基、甲氧基等多种类型的活性官能团。因此可以发生磺化、硝化、接枝共聚、烷基化、去烷基化、氨化等化学反应，这些反应类型是修饰木质素结构，制备木质素改性材料的重要方法。因此，无论从能源的角度出发还是从环境保护的角度出发探究木质素的高效利用对人类社会的可持续发展都具有重大意义。

利用生物聚合物(如蛋白质、单宁、木质素和多糖)作为木材胶粘剂的聚合物，已经成为生物质胶粘剂的研究热点。在生物质胶粘剂的研究领域中，木质素是一种由芳香族单体高度交联形成具有三维结构的聚合物，其结构类似于苯酚，因此成为众多研究者作为生物质木材胶粘剂取代苯酚的一种新原料。乙二醛是一种最简单的脂肪族有机化合物，毒性较低、挥发性小、易生物降解、属于低成本物质。另外，乙二醛还可以用于胶粘剂配方中甲醛的去除。因此，乙二醛作为一种理想的绿色环保剂，在木材胶粘剂配方中具有取代甲醛的作用。此外，乙二醛胶粘剂在生产板材物理力学性能方面有所改善，这意味着相对于正醛类可降解胶粘剂增加了内部性能胶合(IB)强度。

利用木质素部分替代苯酚用于合成木质素基无甲醛胶粘剂的已有很多的报道，并且有很多相应的研究成果并申请了专利，如专利CN106753231A公布了一种木质素基无醛胶粘将木质素和或其衍生物、催化剂混合成还原体系，然后调节pH进行活化，再将活化后产物和蛋白质混合热处理制得。

专利CN108611051A以豆粉和木质素为原料，分别通过表面活性剂结合超声处理活化豆粉，挤压膨化结合酶处理活化木质素，然后将活化木质素、活化豆粉、交联剂和水进行超临界流体聚合，制备的生物质胶粘剂具有良好耐水性和耐环境老化性能，是一款环保型无醛胶粘剂，但是活化木质素以及淀粉的条件比较苛刻需要较高的压力以及温度，且对其活化后粒径有要求。