專利名稱：一種膠合板用大豆蛋白膠粘劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膠粘劑及其制備方法，特別涉及一種用于制備膠合板的豆蛋白膠粘劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
2010年，我國人造板總產(chǎn)量I. 536億立方米，約占世界重量的50%，其中膠合板7139. 66萬立方米、細(xì)木工板1652. 28萬立方米。人造板總產(chǎn)量、膠合板產(chǎn)量、家具產(chǎn)量、木質(zhì)地板產(chǎn)量連續(xù)多年位居世界第一位。
人造板生產(chǎn)中普遍采用的膠粘劑是甲醛系合成樹脂，主要是脲醛樹脂及其改性產(chǎn)品。雖然經(jīng)過多年的努力，我國人造板膠粘劑生產(chǎn)水平有了很大提高，人造板及其制品環(huán)保特性有了很大改善，但是不少企業(yè)生產(chǎn)的人造板及其制品(家具、木地板、室內(nèi)木質(zhì)裝飾材料等)仍然存在著較為嚴(yán)重的甲醛釋放問題，是室內(nèi)空氣污染中甲醛污染的主要來源。目前，降低人造板甲醛釋放量的方法主要有如下4種1)采用低摩爾比改性脲醛樹脂膠粘劑；2)采用其他環(huán)保型膠粘劑；3)在人造板用脲醛樹脂膠粘劑中加入甲醛捕捉齊IJ ;4)對人造板進行后處理。但是，這些技術(shù)方法都存在著諸多缺陷。例如1)采用低摩爾比改性脲醛樹脂膠粘劑雖然能夠有效降低人造板產(chǎn)品的甲醛釋放量，但是產(chǎn)品的膠合強度也往往降低，不能滿足使用要求；并且固化時間延長，生產(chǎn)效率降低；2)采用其他環(huán)保型膠粘劑，如異氰酸酯類膠粘劑，導(dǎo)致人造板的生產(chǎn)成本大幅度增加，企業(yè)和用戶都難以接受；采用普通的蛋白膠粘劑制備的人造板膠合強度低，人造板易開膠；3)在人造板用脲醛樹脂膠粘劑中加入甲醛捕捉劑，雖然能夠有效降低人造板游離甲醛釋放量，但是往往同時降低人造板的膠合強度；同時，一般甲醛捕捉劑價格往往遠遠高于脲醛樹脂膠粘劑，其加入就提高了產(chǎn)品成本，降低了產(chǎn)品競爭力；4)對人造板進行后處理，如公開號為CN1526528的發(fā)明專利申請中公開了一種采用氨氣真空法制備El / EO級環(huán)保型人造板的制造工藝；公開號為CN2394770的實用新型專利中公開了一種降低人造板甲醛釋放量的處理裝置，這些后處理方法，不僅使得人造板的制造工藝復(fù)雜，而且后處理設(shè)備投資巨大，生產(chǎn)成本明顯提高。綜上所述，上述措施雖然能夠有效降低人造板游離甲醛釋放量，但是不能徹底解決甲醛釋放問題，或由于生產(chǎn)成本過高等原因而無法推廣。此外，中國申請200810032289. X公開了一種新型木材膠粘劑，該膠粘劑包括以下組分水100重量份；含蛋白質(zhì)的原料3 45重量份；酸度調(diào)節(jié)劑0. 01 15重量份；芳香族化合物0. 01 15重量份；固化劑0. 01 15重量份；防腐劑0. 01 15重量份；粘度調(diào)節(jié)劑0 15重量份；填料0 10重量份；催干劑0 15重量份。所述新型木材膠粘劑在生產(chǎn)和使用過程中幾乎無甲醛釋放，此外，其具有較高的耐水性。但實際使用過程中發(fā)現(xiàn)，由于其組分復(fù)雜，且相互間的協(xié)同作用不明顯，導(dǎo)致其穩(wěn)定性及粘度不夠理想，實用性較差，因此，仍有待提出一種環(huán)保且性能優(yōu)良的豆蛋白膠粘劑
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種膠合板用膠粘劑，所述膠粘劑不含甲醛，是一種環(huán)保型膠合板用膠粘劑。本發(fā)明的第二目的在于提供一種上述膠合板用膠粘劑的制備方法，所述方法工藝簡單，操作方便，適宜推廣應(yīng)用。為實現(xiàn)第一目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種膠合板用大豆蛋白膠粘劑，所述大豆蛋白膠粘劑按重量份計，由包括如下配比的原料制備而成分散介質(zhì)70-80份、脫脂豆蛋白粉20-35份、碳酸鈉0. 5-3份、絡(luò)合劑1-2份、增強劑1-5份。上述膠粘劑以脫脂豆蛋白粉作為主體制備而成，豆蛋白作為一種可再生的資源，有助于解決常規(guī)膠合板膠粘劑中使用合成化石原料的枯竭問題，符合環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展原則。且大豆蛋白來源豐富，可以大批量穩(wěn)定生產(chǎn)，具有很大的優(yōu)勢。所述豆蛋白膠粘劑是利用脫脂豆蛋白粉加工100目及以上而成，有效的利用了大豆加工剩余物，綜合利用資源，節(jié)約生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品的附加值。其中，上述脫脂豆蛋白粉作為常用的一種大豆加工剩余物為本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解和容易獲取的，本發(fā)明對此不作特別限定。其中，優(yōu)選所述膠粘劑按重量份計，包括分散介質(zhì)72-76份、脫脂豆蛋白粉25-30份、碳酸鈉1-2. 5份、尿素3-4份、絡(luò)合劑I. 2-1. 8份、增強劑2-4份。上述絡(luò)合劑至少包括卻不限于氯化鋅、硫酸銅及碳酸鋯。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以預(yù)見，在保證絡(luò)合劑同時含有氯化鋅、硫酸銅及碳酸鋯的前提下，可以進一步加入其它有效絡(luò)合劑來實現(xiàn)本發(fā)明，具體的選擇為本領(lǐng)域技術(shù)人員所掌握。為了簡化膠粘劑的組成，本發(fā)明優(yōu)選采用僅含有氯化鋅、硫酸銅及碳酸鋯的絡(luò)合劑，并進一步發(fā)現(xiàn)，當(dāng)所述絡(luò)合劑中氯化鋅、硫酸銅和碳酸鋯之間的重量份配比為0. 8-1. 2 :0. 5-1. 5 :0. 5-1. 5時，能夠更好地促成絡(luò)合反應(yīng)，最終得到高質(zhì)量粘膠劑，其中更優(yōu)選絡(luò)合劑中氯化鋅、硫酸銅和碳酸鋯之間的重量份配比為0. 9-1. 0 :0. 8-1. 2 :0. 8-1. 2。配制絡(luò)合劑時，只需準(zhǔn)確稱量各組方，然后將其研磨，混合均勻即可。本發(fā)明中，采用濃度30-40%的戊二醛工業(yè)品或化學(xué)純藥品作為增強劑。本發(fā)明采用金屬鹽等物質(zhì)與豆蛋白的復(fù)合，采用戊二醛增強劑，解決了普通豆蛋白膠粘劑耐水性差的問題，能夠滿足膠合板用膠粘劑的耐水要求，保證了豆蛋白膠粘劑的實用性能，并且由本發(fā)明的膠粘劑制備的膠合板達到國標(biāo)中II類膠合板要求。本發(fā)明所述膠粘劑中，所述的分散介質(zhì)為水，優(yōu)選為軟化水。本發(fā)明對豆蛋白進行處理后作為膠合板用膠粘劑，不含有游離甲醛，膠接的膠合板不存在甲醛釋放問題，徹底解決人造板帶來的室內(nèi)空氣中的甲醛污染問題。發(fā)明人在實際研究過程中發(fā)現(xiàn)，雖然采用現(xiàn)有技術(shù)習(xí)用的其他絡(luò)合劑和增強劑取代本發(fā)明所述助劑所得膠粘劑，或不加入任何助劑的豆蛋白粘液也具有一定粘性，但在實驗測試中發(fā)現(xiàn)，上述膠粘劑的穩(wěn)定性及膠合強度遠遠不能達標(biāo)，無法在實際應(yīng)用中推廣。而由于本發(fā)明所述的膠粘劑各組分及其用量設(shè)計科學(xué)合理，相互之間形成了最佳的協(xié)同效應(yīng)，因此，膠粘劑的其耐水性和強度、防腐性均得到了顯著提高。此外，為實現(xiàn)第二目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種上述大豆蛋白膠粘劑的制備方法，所述方法包括如下步驟
I)將脫脂豆蛋白粉和碳酸鈉加入分散介質(zhì)中，攪拌均勻，得混合物；2)向所述混合物中加入絡(luò)合劑，攪拌均勻；
3)繼續(xù)加入增強劑，攪拌均勻，即得。本發(fā)明所述的制備方法中，優(yōu)選步驟I為將碳酸鈉和脫脂豆蛋白粉加入分散介質(zhì)，攪拌均勻后在40-80°C下保溫3-6小時，得混合物。本發(fā)明所述的制備方法中，優(yōu)選步驟2為使所述混合物降溫至25_35°C后加入絡(luò)合劑并攪拌均勻。作為本發(fā)明的一種最佳實施方式，所述方法包括如下步驟I)將碳酸鈉和脫脂豆蛋白粉加入分散介質(zhì)，攪拌均勻后在45_70°C下保溫反應(yīng)4-5小時，得混合物；2)使所述混合物降溫至30_32°C后加入絡(luò)合劑并攪拌均勻，使其進行絡(luò)合反應(yīng)；3)繼續(xù)加入增強劑，攪拌均勻，即得大豆蛋白膠粘劑。采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(I)本發(fā)明無甲醛豆蛋白膠粘劑使用方便，不必對現(xiàn)有人造板生產(chǎn)設(shè)備和工藝做改動，因此不需要增加設(shè)備投資。(2)本發(fā)明所述無甲醛膠粘劑價格低廉。目前，50%固體含量的低游離甲醛含量脲醛樹脂膠粘劑的價格在1800-2500元/噸，酚醛樹脂膠粘劑的價格在5000-6000元/噸，本發(fā)明豆蛋白膠粘劑(35%固體含量)的價格在1500-2000元/噸，價格遠遠低于酚醛樹脂膠粘劑，與脲醛樹脂膠粘劑接近。此外，本發(fā)明制備的膠粘劑可替代含甲醛的常規(guī)膠合板膠粘齊U，制備膠合板時的總施膠量不變，因此使用成本與脲醛樹脂膠粘劑相當(dāng)，遠遠低于酚醛樹脂膠粘劑使用成本。因此，本發(fā)明的豆蛋白膠粘劑具有良好的應(yīng)用前景。
具體實施例方式實施例II)按以下重量配比進行備料
軟化水70 Kg
碳酸鈉IKg
脫脂旦蛋白粉25 Kg
絡(luò)^合刺1.2 Kg
增強劑IKg其中，絡(luò)合劑為北京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院自行配制的粉劑，包括氯化鋅
0.8份、硫酸銅0. 5份、碳酸鋯0. 5份，將其研磨均勻，混合均勻；增強劑為質(zhì)量濃度為30%的戊二醛溶液。2)在配有攪拌器、溫度計和冷凝裝置的反應(yīng)釜中，加入全部的軟化水、碳酸鈉、豆蛋白粉，攪拌均勻。
3 )加熱至45-47 V，保溫反應(yīng)3小時，得混合物。4)將混合物降溫至30°C，制得均勻豆蛋白粘液。5)向豆蛋白粘液中加入絡(luò)合劑并攪拌均勻，使其進行絡(luò)合反應(yīng)。6)繼續(xù)向其中加入增強劑，攪拌均勻，即得大豆蛋白膠粘劑。本實施例所得膠粘劑的性能質(zhì)量指標(biāo)見表I。實施例2I)按以下重量配比進行備料
軟化水80 Kg
碳酸鈉2 Kg
脫脂豆蛋白粉35 Kg
絡(luò)合劑2 Kg
繒強劑5Kg其中，絡(luò)合劑為北京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院自行配制的粉劑，包括氯化鋅
I.2份、硫酸銅I. 5份、碳酸鋯I. 5份，將其研磨均勻，混合均勻；增強劑為質(zhì)量濃度為30%的戊二醛溶液。2)在配有攪拌器、溫度計和冷凝裝置的反應(yīng)釜中，加入全部的軟化水、碳酸鈉、豆蛋白粉，攪拌均勻；3 )加熱至40-42 V，反應(yīng)6小時，得混合物；4)將混合物降溫至30°C，制得均勻豆蛋白粘液。5)向豆蛋白粘液中加入絡(luò)合劑并攪拌均勻，使其進行絡(luò)合反應(yīng)。6)繼續(xù)向其中加入增強劑，攪拌均勻，即得大豆蛋白膠粘劑。本實施例所得膠粘劑的性能質(zhì)量指標(biāo)見表I。實施例3I)按以下重量配比進行備料
軟化水76Kg
瓖酸納3 Kg
脫脂豆蛋白粉35 Kg
終會 ft'iI ICg
璜強劍3Kg其中，絡(luò)合劑為北京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院自行配制的粉劑，包括以下重量配比的組分氯化鋅0. 8份、硫酸銅I. 5份、碳酸鋯I份，將其研磨均勻，混合均勻；增強劑為質(zhì)量濃度為40%的戊二醛溶液。2)在配有攪拌器、溫度計和冷凝裝置的反應(yīng)釜中，加入全部的軟化水、碳酸鈉、豆蛋白粉，攪拌均勻。3)加熱至68_70°C，反應(yīng)5小時，得混合物。4)將混合物降溫至30°C，制得均勻豆蛋白粘液。5)向豆蛋白粘液中加入絡(luò)合劑并攪拌均勻，使其進行絡(luò)合反應(yīng)。6)繼續(xù)向其中加入增強劑，攪拌均勻，即得大豆蛋白膠粘劑。本實施例所得膠粘劑的性能質(zhì)量指標(biāo)見表I。實施例4I)按以下重量配比進行備料
軟化水72 Kg
碳酸鈉0.5 Kg
脫脂豆蛋白粉20 Kg
絡(luò)合劑1.8 Kg
瓚》劍2Kg其中，絡(luò)合劑為北京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院自行配制的粉劑，包括氯化鋅I份、硫酸銅1份、碳酸鋯I份，將其研磨均勻，混合均勻；增強劑為質(zhì)量濃度為35%的戊二醛溶液。2)在配有攪拌器、溫度計和冷凝裝置的反應(yīng)釜中，加入全部的軟化水、碳酸鈉、豆蛋白粉，攪拌均勻。3)加熱至78_80°C，保溫反應(yīng)4小時，得混合物。4)將混合物降溫至25°C，制得均勻豆蛋白粘液。5)向豆蛋白粘液中加入絡(luò)合劑并攪拌均勻，使其進行絡(luò)合反應(yīng)。6)繼續(xù)向其中加入增強劑，攪拌均勻，即得大豆蛋白膠粘劑。本實施例所得膠粘劑的性能質(zhì)量指標(biāo)見表I。實施例5I)按以下重量配比進行備料
軟化水75 Kg 碳酸鈉2.5 Kg
脫脂豆蛋白粉30 Kg
絡(luò)合劑1.8 Kg
譜!1劑4Kg其中，絡(luò)合劑為北京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院自行配制的粉劑，包括氯化鋅0. 8份、硫酸銅1. 2份、碳酸鋯1. 2份，將其研磨均勻，混合均勻；增強劑為質(zhì)量濃度為38%的戊二醛溶液。2)在配有攪拌器、溫度計和冷凝裝置的反應(yīng)釜中，加入全部的軟化水、碳酸鈉、豆蛋白粉，攪拌均勻。3)加熱至58_60°C，保溫反應(yīng)3. 5小時，得混合物。4)將混合物降溫至35°C，制得均勻豆蛋白粘液。5)向豆蛋白粘液中加入絡(luò)合劑并攪拌均勻，使其進行絡(luò)合反應(yīng)。6)繼續(xù)向其中加入增強劑，攪拌均勻，即得大豆蛋白膠粘劑。本實施例所得膠粘劑的性能質(zhì)量指標(biāo)見表I。表I顯蛋白股粘劑的性能指標(biāo)
權(quán)利要求
1.ー種膠合板用大豆蛋白膠粘劑，其特征在于所述大豆蛋白膠粘劑按重量份計，由包括如下配比的原料制備而成分散介質(zhì)70-80份、脫脂豆蛋白粉20-35份、碳酸鈉O. 5-3份、絡(luò)合劑1-2份、增強劑1-5份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大豆蛋白膠粘劑，其特征在于所述大豆蛋白膠粘劑按重量份計，由包括如下配比的原料制備而成分散介質(zhì)72-76份、脫脂豆蛋白粉25-30份、碳酸鈉1-2. 5份、絡(luò)合劑I. 2-1. 8份、增強劑2-4份。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的大豆蛋白膠粘劑，其特征在于所述絡(luò)合劑至少包括氯化鋅、硫酸銅及碳酸鋯。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大豆蛋白膠粘劑，其特征在于所述絡(luò)合劑中氯化鋅、硫酸銅和碳酸鋯之間的重量份配比為0. 8-1. 2 :0. 5-1. 5 :0. 5-1. 5。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大豆蛋白膠粘劑，其特征在于所述增強劑為質(zhì)量濃度30-40%的戊ニ醛溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大豆蛋白膠粘劑，其特征在于所述的分散介質(zhì)為軟化水。
7.—種權(quán)利要求1-6任一項所述大豆蛋白膠粘劑的制備方法，所述方法包括如下步驟 1)將脫脂豆蛋白粉和碳酸鈉加入分散介質(zhì)中，攪拌均勻，得混合物； 2)向所述混合物中加入絡(luò)合劑，攪拌均勻； 3)繼續(xù)加入增強劑，攪拌均勻，即得。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于所述步驟I為將碳酸鈉和脫脂豆蛋白粉加入分散介質(zhì)，攪拌均勻后在40-80°C下保溫3-6小時，得混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于所述步驟2為使所述混合物降溫至25-35°C后加入絡(luò)合劑并攪拌均勻。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于所述方法包括如下步驟 1)將碳酸鈉和脫脂豆蛋白粉加入分散介質(zhì)，攪拌均勻后在45-70°C下保溫反應(yīng)4-5小時，得混合物； 2)使所述混合物降溫至30-32°C后加入絡(luò)合劑并攪拌均勻，使其進行絡(luò)合反應(yīng)； 3)繼續(xù)加入增強劑，攪拌均勻，即得大豆蛋白膠粘劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種膠合板用大豆蛋白膠粘劑，所述大豆蛋白膠粘劑按重量份計，由包括如下配比的原料制備而成分散介質(zhì)70-80份、脫脂豆蛋白粉20-35份、碳酸鈉0.5-3份、絡(luò)合劑1-2份、增強劑1-5份。本發(fā)明膠粘劑各組分間存在良好的協(xié)同作用，采用金屬鹽等物質(zhì)與豆蛋白的復(fù)合，同時以戊二醛作為增強劑，解決了普通豆蛋白膠粘劑耐水性差的問題，能夠滿足膠合板用膠粘劑的耐水要求，保證了豆蛋白膠粘劑的實用性能，并且由本發(fā)明的膠粘劑制備的膠合板達到國標(biāo)中II類膠合板要求。此外，本發(fā)明還提供了一種上述大豆蛋白膠合板用膠粘劑的制備方法，該方法工藝簡單，操作方便，適宜推廣應(yīng)用。
文檔編號C09J11/04GK102977847SQ20121048056
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者李建章, 秦志永, 周文瑞, 張紀(jì)芝, 張世鋒, 高強 申請人:北京林業(yè)大學(xué)