專利名稱：一種木材膠粘劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于林產(chǎn)化工領(lǐng)域，涉及木材加工及人造板制備用的膠粘劑，具體涉及一 種人造板膠粘劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
我國森林資源極其匱乏，再加上長期的濫砍亂伐，進(jìn)入90年代后，天然優(yōu)質(zhì)大徑 級(jí)木材越來越少。為滿足對(duì)木材制品不斷增長的需求，人工速生材及小徑級(jí)材種必將成為 木材加工工業(yè)的主要原料，因此，發(fā)展木材高效綜合利用，充分利用采伐剩余物、加工剩余 物和低劣木材，發(fā)展人造板和木材膠接制品，是解決木材供需矛盾的有效措施。而膠粘劑起 著舉足輕重的作用。木材膠粘劑可分為天然高分子膠和合成高分子膠兩大類。天然高分子膠是從天然 產(chǎn)物中提取的原料加工而成的膠粘劑。由于這種膠粘劑是以天然物質(zhì)為原料，多數(shù)是水溶 性的，一般說來粘接強(qiáng)度、耐水性、耐熱性、耐化學(xué)藥劑侵蝕等性能不高，其膠接制品使用壽 命短，在木材膠粘劑中的用量越來越少。上世紀(jì)出現(xiàn)了甲醛系膠粘劑，脲醛樹脂膠、酚醛樹脂膠和三聚氰胺_甲醛樹脂膠 是木材工業(yè)的主要膠粘劑，其中脲醛樹脂膠用量最大，占甲醛系膠粘劑用量的80%左右，占 木材膠粘劑總消耗量的60%多。這類膠粘劑以其分子量小、濕潤性好、膠合強(qiáng)度高等優(yōu)勢 而得到迅速發(fā)展，并很快取代了天然膠粘劑而占領(lǐng)木材膠粘劑市場。除甲醛系膠粘劑外，木 材膠粘劑中使用較多的還包括其他水基膠粘劑，如聚醋酸乙烯酯乳液、丙烯酸乳液、聚氨酯 等，其中醋酸乙烯酯乳液及丙烯酸乳液的用量在逐年遞增。然而，甲醛系膠粘劑具有一個(gè)致命的缺陷，不可避免地會(huì)釋放出游離甲醛等有害 氣體，從而危害產(chǎn)品生產(chǎn)者和產(chǎn)品消費(fèi)者的身體健康，長期接觸低劑量甲醛可引起慢性呼 吸道疾病、鼻咽癌、結(jié)腸癌、腦瘤、白血病，以及青少年記憶力和智力下降等。隨著人民生活質(zhì)量的普遍提高，對(duì)居住環(huán)境也越來越講究，甲醛釋放量則受到極 大關(guān)注；開發(fā)質(zhì)量好、無污染、與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌的環(huán)保型膠粘劑正在逐漸成為合成膠粘劑的 主流產(chǎn)品。最近的權(quán)威性調(diào)查表明，現(xiàn)代人正陷身于以“室內(nèi)空氣污染”為標(biāo)志的污染時(shí)期， 而造成室內(nèi)空氣污染最嚴(yán)重的依次是膠粘劑、人造板、涂料。近年來，石油價(jià)格持續(xù)上揚(yáng)，因此，石油單體如醋酸乙烯酯、聚乙烯醇等的價(jià)格普 遍偏高，造成合成高分子膠的成本居高不下，如何在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下降低成本已成 為了一個(gè)急需解決的問題；其次，合成高分子膠是由石油單體聚合而成的高分子所組成，大 部分單體的聚合物具有生物不可降解性，這些膠粘劑會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定的污染。因而開發(fā) 新型天然高分子基膠粘劑是木材工業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供的木材膠粘劑，以魔芋葡甘聚糖、殼聚糖為主要 原料，以冰醋酸為催化劑，以聚乙烯醇為改性劑，以純水為溶劑，在25°C 90°C下共混反應(yīng)制備而成，其特征是各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為魔芋葡甘聚糖(K) 2. 5 5Wt%殼聚糖(C):2. 5 5Wt%10%聚乙烯醇(P或PVA)溶液6 12Wt%冰醋酸1 3Wt%本發(fā)明提供的木材膠粘劑制備方法，其特征在于按照如下步驟制備而成第一步配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%聚乙烯醇(PVA)溶液將聚乙烯醇和純水按1 9比 例在常溫下溶脹5 10分鐘，然后將溶脹后的溶液升溫至90°C恒溫保持20 30分鐘，使 之完全溶解后，再降溫至25°C進(jìn)行密封，即制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的PVA溶液；第二步葡甘聚糖溶液的制備在25 30°C的環(huán)境下，以葡甘聚糖為原料，溶入質(zhì) 量19 39倍純水中，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2. 5 5%的葡甘聚糖溶液，并充分?jǐn)嚢? 10分 鐘；第三步殼聚糖/葡甘聚糖共混溶液的制備在葡甘聚糖溶液中，加入與第二步溶 入葡甘聚糖等量的殼聚糖單體作為交聯(lián)劑，充分?jǐn)嚢璨⒎磻?yīng)0. 5 1小時(shí)后，配制成質(zhì)量分 數(shù)為5 10%的殼聚糖/葡甘聚糖共混溶液；第四步殼聚糖/葡甘聚糖共混聚合物的制備在殼聚糖/葡甘聚糖共混溶液中，緩 慢滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 3 %的冰醋酸作為催化劑，通過冰醋酸的加入，調(diào)整Ph值在3 5的 范圍內(nèi)，同時(shí)充分?jǐn)嚢?，進(jìn)行聚合反應(yīng)，反應(yīng)0. 5 1小時(shí)后，得到殼聚糖/葡甘聚糖共混聚 合物；第五步殼聚糖-聚乙烯醇/葡甘聚糖(CA-PVA/KGM)復(fù)合聚合物的制備在殼聚糖 /葡甘聚糖共混聚合物中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6 12%、濃度為10%的聚乙烯醇(PVA)作為改 性劑，同時(shí)進(jìn)行攪拌，改性反應(yīng)0. 5 1小時(shí)后，即得到混合反應(yīng)產(chǎn)物為殼聚糖-聚乙烯醇 /葡甘聚糖(CA-PVA/KGM)復(fù)合聚合物；第六步殼聚糖-聚乙烯醇/葡甘聚糖(CA-PVA/KGM)復(fù)合體系膠粘劑的制備殼聚 糖-聚乙烯醇/葡甘聚糖復(fù)合聚合物中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 2%的甘油作為增塑劑，同時(shí) 進(jìn)行攪拌，攪拌1 2小時(shí)后停止，靜置脫泡，即得到混合反應(yīng)產(chǎn)物為殼聚糖-聚乙烯醇/ 葡甘聚糖(CA-PVA/KGM)復(fù)合體系木材膠粘劑。本發(fā)明的有益效果三者原料來源廣泛、粘接強(qiáng)度高、成本較低、無污染的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明所制備的天然 高分子基膠粘劑，應(yīng)用于楊木單板的粘接，其干、濕強(qiáng)度上均達(dá)到了國家標(biāo)準(zhǔn)。
具體實(shí)施例方式第一步配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%聚乙烯醇(PVA)溶液將250g聚乙烯醇和純水按 1 9比例在常溫下溶脹8分鐘，然后將溶脹后的溶液升溫至90°C恒溫保持25分鐘，使之 完全溶解后，再降溫至25°C進(jìn)行密封，即制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的PVA溶液；第二步葡甘聚糖溶液的制備在25°C的環(huán)境下，以1000g葡甘聚糖為原料，溶入質(zhì) 量19倍純水中，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的葡甘聚糖溶液，并充分?jǐn)嚢?0分鐘；第三步殼聚糖/葡甘聚糖共混溶液的制備在葡甘聚糖溶液中，加入1000g殼聚糖 單體作為交聯(lián)劑，充分?jǐn)嚢璨⒎磻?yīng)1小時(shí)后，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10 %的殼聚糖/葡甘聚糖共混溶液；第四步殼聚糖/葡甘聚糖共混聚合物的制備在殼聚糖/葡甘聚糖共混溶液中，緩慢滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的冰醋酸作為催化劑，通過冰醋酸的加入，調(diào)整Ph值為3，同時(shí)充分 攪拌，進(jìn)行聚合反應(yīng)，反應(yīng)1小時(shí)后，得到殼聚糖/葡甘聚糖共混聚合物；第五步殼聚糖-聚乙烯醇/葡甘聚糖(CA-PVA/KGM)復(fù)合聚合物的制備在殼聚糖 /葡甘聚糖共混聚合物中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%、濃度為10%的聚乙烯醇(PVA)作為改性 齊U，同時(shí)進(jìn)行攪拌，改性反應(yīng)1小時(shí)后，即得到混合反應(yīng)產(chǎn)物為殼聚糖-聚乙烯醇/葡甘聚 糖(CA-PVA/KGM)復(fù)合聚合物；第六步殼聚糖-聚乙烯醇/葡甘聚糖(CA-PVA/KGM)復(fù)合體系膠粘劑的制備殼聚 糖-聚乙烯醇/葡甘聚糖復(fù)合聚合物中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為的甘油作為增塑劑，同時(shí)進(jìn)行 攪拌，攪拌2小時(shí)后停止，靜置脫泡，即得到混合反應(yīng)產(chǎn)物為殼聚糖-聚乙烯醇/葡甘聚糖 (CA-PVA/KGM)復(fù)合體系木材膠粘劑。本發(fā)明制備的木材膠粘劑在熱壓工藝參數(shù)熱壓溫度130°C，壓力4MPa，熱壓時(shí)間 15min條件下，參照GB/T 9846. 7-2004《膠合板》壓制的試件及參照GB/T 9846. 12-1988進(jìn) 行膠合強(qiáng)度測定，其干狀膠合強(qiáng)度平均值為4. OlMPa，濕狀膠合強(qiáng)度平均值為2. SSMPa0
權(quán)利要求
一種木材膠粘劑，以魔芋葡甘聚糖、殼聚糖為主要原料，以冰醋酸為催化劑，以聚乙烯醇為改性劑，以純水為溶劑，在25℃～90℃下共混反應(yīng)制備而成，其特征是各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為魔芋葡甘聚糖(K)2.5～5Wt％殼聚糖(C)2.5～5Wt％10％聚乙烯醇(P或PVA)溶液6～12Wt％冰醋酸1～3Wt％
2.一種木材膠粘劑的制備方法，其特征在于按照如下步驟制備而成第一步配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%聚乙烯醇(PVA)溶液將聚乙烯醇和純水按1 9比例在 常溫下溶脹5 10分鐘，然后將溶脹后的溶液升溫至90°C恒溫保持20 30分鐘，使之完 全溶解后，再降溫至25°C進(jìn)行密封，即制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的PVA溶液；第二步葡甘聚糖溶液的制備在25 30°C的環(huán)境下，以葡甘聚糖為原料，溶入質(zhì)量 19 39倍純水中，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2. 5 5 %的葡甘聚糖溶液，并充分?jǐn)嚢? 10分 鐘；第三步殼聚糖/葡甘聚糖共混溶液的制備在葡甘聚糖溶液中，加入與第二步溶入葡 甘聚糖等量的殼聚糖單體作為交聯(lián)劑，充分?jǐn)嚢璨⒎磻?yīng)0. 5 1小時(shí)后，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 5 10%的殼聚糖/葡甘聚糖共混溶液；第四步殼聚糖/葡甘聚糖共混聚合物的制備在殼聚糖/葡甘聚糖共混溶液中，緩慢滴 加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 3%的冰醋酸作為催化劑，通過冰醋酸的加入，調(diào)整Ph值在3 5的范 圍內(nèi)，同時(shí)充分?jǐn)嚢?，進(jìn)行聚合反應(yīng)，反應(yīng)0. 5 1小時(shí)后，得到殼聚糖/葡甘聚糖共混聚合 物；第五步殼聚糖-聚乙烯醇/葡甘聚糖(CA-PVA/KGM)復(fù)合聚合物的制備在殼聚糖/葡 甘聚糖共混聚合物中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6 12%、濃度為10%的聚乙烯醇(PVA)作為改性 齊U，同時(shí)進(jìn)行攪拌，改性反應(yīng)0. 5 1小時(shí)后，即得到混合反應(yīng)產(chǎn)物為殼聚糖-聚乙烯醇/ 葡甘聚糖(CA-PVA/KGM)復(fù)合聚合物；第六步殼聚糖-聚乙烯醇/葡甘聚糖(CA-PVA/KGM)復(fù)合體系膠粘劑的制備殼聚 糖-聚乙烯醇/葡甘聚糖復(fù)合聚合物中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 2%的甘油作為增塑劑，同時(shí) 進(jìn)行攪拌，攪拌1 2小時(shí)后停止，靜置脫泡，即得到混合反應(yīng)產(chǎn)物為殼聚糖-聚乙烯醇/ 葡甘聚糖(CA-PVA/KGM)復(fù)合體系木材膠粘劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種木材膠粘劑，以魔芋葡甘聚糖、殼聚糖為主要原料，以冰醋酸為催化劑，以聚乙烯醇為改性劑，以純水為溶劑，在25℃～90℃下共混反應(yīng)制備而成。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是三者原料來源廣泛、粘接強(qiáng)度高、成本較低、無污染的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明所制備的天然高分子基木材膠粘劑，應(yīng)用于楊木單板的粘接，其干狀膠合強(qiáng)度平均值為4.01MPa，濕狀膠合強(qiáng)度平均值為2.88MPa，干、濕強(qiáng)度均達(dá)到了國家標(biāo)準(zhǔn)要求的數(shù)值。
文檔編號(hào)C09J105/08GK101824286SQ20101014277
公開日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者商晉, 張佳, 張保健, 張遠(yuǎn)群, 李家寧, 楊慶, 漆楚生, 王英, 郭康權(quán), 顧蓉 申請(qǐng)人:西北農(nóng)林科技大學(xué)