一種小桐子餅粕膠粘劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種小桐子餅粕膠粘劑及其制備方法。其包括如下組分：小桐子餅粕粉、水、改性劑、堿、交聯(lián)劑。小桐子餅粕粉先經(jīng)改性劑和堿處理，使蛋白分子充分展開，其后利用交聯(lián)劑進(jìn)一步提高小桐子餅粕粉的膠接強(qiáng)度性能和耐水性能。本發(fā)明的小桐子餅粕膠粘劑利用生物柴油大宗副產(chǎn)物小桐子餅粕為原料，為小桐子餅粕利用提供一種有效利用途徑。本發(fā)明的小桐子餅粕膠粘劑制備工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便靈活，具有較好的膠接強(qiáng)度和耐水性能，可以用于II類膠合板的制備，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種小桐子餅粕膠粘劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種小桐子餅柏膠粘劑的制作方法，該小桐子膠粘劑主要用在人造板生產(chǎn)和家具制造上，屬于木材膠粘劑【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]膠粘劑是人造板生產(chǎn)的基本原料之一，各人造板的結(jié)構(gòu)單元(如刨花、纖維、單板)依賴膠粘劑的粘接而最終制得人造板產(chǎn)品。目前，合成樹脂型膠粘劑如脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂和酚醛樹脂是人造板工業(yè)的主要膠粘劑品種，其各自的人造板產(chǎn)品使用要求各不相同。由于甲醛原料的使用，上述三種常用膠粘劑品種在人造板產(chǎn)品使用過程中，將不可避免的存在甲醛釋放。作為一種致癌物，甲醛的危害已越來越被公眾所認(rèn)知，世界各國(guó)也制定了越來越嚴(yán)格的甲醛釋放量標(biāo)準(zhǔn)。近些年來，合成樹脂型膠粘劑的甲醛釋放量已大為降低，同時(shí)，以生物質(zhì)材料為原料的生物質(zhì)膠粘劑也逐漸成為木材膠粘劑研究領(lǐng)域的新熱點(diǎn)。
[0003]小桐子樹種種仁含油率高，是當(dāng)今世界生物柴油制備的主要能源樹種，且近些年來，隨著能源、資源、環(huán)境等問題的日趨嚴(yán)峻，生物質(zhì)能源的開發(fā)利用越來越引起世界各國(guó)政府的重視，小桐子的種植量逐年增加。小桐子生物柴油的健康發(fā)展除需保證得到質(zhì)量?jī)?yōu)良的生物柴油外，還需解決小桐子餅柏副產(chǎn)物的利用問題，目前，在小桐子種仁生物柴油提煉過程中產(chǎn)生的大量小桐子餅柏副產(chǎn)物尚無有效的利用方式。小桐子餅柏中含有毒蛋白，毒性與蓖麻毒蛋白類似，另外，還含有少量氰氫酸及川芎嗪，均能引起人畜的中毒反應(yīng)。因此，與另一類重要的油料作物大豆不同的是，雖然大豆餅柏的主要用途主要集中于飼料或食品領(lǐng)域，但小桐子餅柏顯然并不適用于飼料或食品的制備。即使利用小桐子餅柏作有機(jī)肥時(shí)，也宜進(jìn)行除毒處理，否則，其中溶水的有毒成分將對(duì)環(huán)境造成一定的污染。
[0004]大豆蛋白膠粘劑是大豆餅柏利用的一個(gè)重要途徑。盡管大豆蛋白膠粘劑是一種傳統(tǒng)的膠粘劑品種，但由于其較差的耐水性能，自上世紀(jì)60年代已基本為合成樹脂型膠粘劑所取代，近些年來，大豆蛋白膠粘劑以其生物、環(huán)保特性而重新吸引了廣泛的研究熱情，據(jù)報(bào)導(dǎo)，目前美國(guó)已有一家企業(yè)生產(chǎn)以大豆蛋白膠粘劑為主的人造板產(chǎn)品。小桐子餅柏與大豆餅柏相似，也富含蛋白成分，通常蛋白質(zhì)含量達(dá)35%以上。利用小桐子餅柏制備木材膠粘劑不僅是小桐子餅柏利用的一種有效利用途徑，將有利于提高生物柴油的附加值，降低生物柴油的生產(chǎn)成本，同時(shí)，作為一種生物質(zhì)膠粘劑，小桐子餅柏膠粘劑的成功實(shí)施也將為木材工業(yè)提供一種以生物質(zhì)材料為主要原料的綠色環(huán)保型蛋白膠粘劑品種，從而降低木材工業(yè)對(duì)以化石資源為基礎(chǔ)的合成樹脂型膠粘劑的依賴程度，對(duì)整個(gè)木材工業(yè)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0005] A.1.Hamarneh等從小桐子種仁中提取蛋白質(zhì),然后用作聚酮基木材膠粘劑的活性組分之一，極大的提高了聚酮基膠粘劑的強(qiáng)度性能，所得到的膠粘劑性能滿足相關(guān)歐洲標(biāo)準(zhǔn)要求。申請(qǐng)?zhí)枮?01110225793.3的專利介紹了一種利用異氰酸酯改性麻瘋樹柏膠粘劑的制備方法，所得到的膠粘劑具有固體含量高、粘度小、固化溫度低等優(yōu)點(diǎn)，可用于制備II類膠合板。但總體而言，小桐子餅柏膠粘劑的相關(guān)報(bào)導(dǎo)較少。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于尋求小桐子餅柏利用的新途徑，提供一種木材工業(yè)用小桐子餅柏膠粘劑及其制備方法，得到滿足強(qiáng)度性能要求特別是耐水性能要求的小桐子餅柏膠粘劑。
[0007]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
本發(fā)明的小桐子餅柏膠粘劑，由以下原料按照下述重量份配比制成:小桐子餅柏粉80份、水148~240份、改性劑(T9.6份、堿5.6~12份、交聯(lián)劑6~18份。
[0008]所述的小桐子餅柏粉由小桐子提取油脂后剩余的餅柏加工而成，其特征為:餅柏粉細(xì)度在60目以上，小桐子粗蛋白含量30%飛0%，粗纖維含量1%~5%，粗脂肪含量0.5%~?Ο%。
[0009]所述的改性劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、尿素、硅酸鈉、硼酸鈉、鹽酸胍中的一種或幾種物質(zhì)。
[0010]所述的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鎂、氫氧化鋅、氧化鈉、氧化鉀、氧化鈣、氨水等中的一種或幾種物質(zhì)。
[0011]堿和改性劑的作用均是使部分蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)展開，暴露出更多的極性和非極性基團(tuán)，有利于在膠接界面形成大分子長(zhǎng)鏈交織的膠層，提高蛋白膠粘劑的膠接強(qiáng)度，同時(shí)，也為后續(xù)的交聯(lián) 反應(yīng)創(chuàng)造條件，利于交聯(lián)劑與暴露基團(tuán)之間化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，進(jìn)一步提高膠接強(qiáng)度性能和耐水性能。堿在使小桐子蛋白質(zhì)展開的同時(shí)，會(huì)使部分蛋白質(zhì)長(zhǎng)鏈分子發(fā)生一定的降解。
[0012]所述的交聯(lián)劑為三聚氰胺-甲醛樹脂，可以自制也可以為市售商品。三聚氰胺-甲醛樹脂的特征為:固體含量35%~55%，粘度(20°C) 65~80mPa*s，pH值9.(T9.5，三聚氰胺與甲醛摩爾比M:F為1:2~3。交聯(lián)劑三聚氰胺-甲醛樹脂結(jié)構(gòu)中含有可以與小桐子餅柏蛋白結(jié)構(gòu)中活性基團(tuán)-NH2反應(yīng)的基團(tuán)，有利于小桐子餅柏膠粘劑耐水性能的提高。
[0013]本發(fā)明的小桐子餅柏膠粘劑的制備方法包括兩個(gè)步驟:
第一步:小桐子餅柏預(yù)解液的制備。向反應(yīng)釜中加入小桐子餅柏粉、水、改性劑、堿，在30-60分鐘內(nèi)，將溫度升至50°C，在此溫度下攪拌f 3小時(shí)，冷卻放料。
[0014]第二步:小桐子餅柏膠粘劑的制備。在膠粘劑使用前，按原料配比加入三聚氰胺-甲醛樹脂，與小桐子餅柏預(yù)解液在室溫條件下混合攪拌5~10分鐘。
[0015]根據(jù)交聯(lián)劑三聚氰胺-甲醛樹脂的來源情況，有時(shí)還需增加制備三聚氰胺-甲醛樹脂步驟。
[0016]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
(I)本發(fā)明的小桐子餅柏膠粘劑利用生物柴油大宗副產(chǎn)物小桐子餅柏為原料，為小桐子餅柏利用提供一種有效利用途徑，變廢為寶，將有利于降低生物柴油生產(chǎn)成本，促進(jìn)生物柴油產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。
[0017](2)本發(fā)明的小桐子餅柏膠粘劑對(duì)餅柏質(zhì)量要求不高，蛋白質(zhì)含量范圍廣，小桐子餅柏是小桐子餅柏膠粘劑的主要原料，屬于可再生資源，減少了木材工業(yè)對(duì)以化石資源為基礎(chǔ)的合成樹脂型膠粘劑的依賴，符合環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展要求。
[0018](3)本發(fā)明的小桐子餅柏膠粘劑具有較好的膠接強(qiáng)度和耐水性能，可以用于II類膠合板的制備。本發(fā)明使用改性劑改性和交聯(lián)改性兩種方式制備小桐子餅柏膠粘劑，改性劑的作用在于使小桐子蛋白分子充分展開，有利于餅柏膠粘劑粘接強(qiáng)度和耐水性能的提高。同時(shí)，三聚氰胺-甲醛樹脂交聯(lián)劑的交聯(lián)作用及其自身良好的耐水性能，也進(jìn)一步提高了小桐子餅柏膠粘劑的強(qiáng)度和耐水性能。
[0019](4)本發(fā)明的小桐子餅柏膠粘劑制備工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便靈活。交聯(lián)劑三聚氰胺-甲醛樹脂可以自制也可市購(gòu)，作為木材工業(yè)中常用的一類膠粘劑品種，大多數(shù)人造板企業(yè)擁有三聚氰胺-甲醛樹脂制備的技術(shù)，制備工藝成熟，有利于改性小桐子餅柏膠粘劑的工業(yè)化推廣應(yīng)用。
[0020]
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下的具體實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說明，而不是限制本發(fā)明的范圍。
[0022]實(shí)施例1:
(I)向反應(yīng)釜中加入80份小桐子餅柏粉、170份水、4份尿素、6.4份NaOH，啟動(dòng)機(jī)械攪拌棒，開始升溫，使溫度在30min內(nèi)升至50°C，并保持反應(yīng)時(shí)間3h后，待冷卻后放料，得到小桐子餅柏預(yù)解液。
[0023](2)向反應(yīng)釜中加入37%甲醛溶液150份，用適量30% NaOH溶液調(diào)pH至9.0。加入三聚氰胺116份，升溫至85°C后，保溫反應(yīng)2小時(shí)，之后立即冷卻至40°C，用NaOH溶液調(diào)pH至9.0放料，得到三聚氰胺-甲醛樹脂。
[0024](3)向小桐子餅柏預(yù)解液中加入9.6份三聚氰胺-甲醛樹脂，混合攪拌均勻。
[0025]實(shí)施例2:
(O向反應(yīng)釜中加入80份小桐子餅柏粉、240份水、0.8份十二烷基苯磺酸鈉、4.8份NaOH和1.9份CaO，啟動(dòng)機(jī)械攪拌棒，開始升溫，使溫度在30min內(nèi)升至50°C，并保持反應(yīng)時(shí)間3h后，待冷卻后放料，得到小桐子餅柏預(yù)解液。
[0026](2)向反應(yīng)釜中加入37%甲醛溶液150份，用適量30% NaOH溶液調(diào)pH至9.2。加入三聚氰胺93份，升溫至85°C后，保溫反應(yīng)3小時(shí)，后立即冷卻至40°C，用NaOH溶液調(diào)pH至9.0放料，得到三聚氰胺-甲醛樹脂。
[0027](3)向小桐子餅柏預(yù)解液中加入14.2份三聚氰胺-甲醛樹脂，混合攪拌均勻。
[0028]實(shí)施例3:
(I)向反應(yīng)釜中加入80份小桐子餅柏粉、220份水、12份Κ0Η，啟動(dòng)機(jī)械攪拌棒，開始升溫，使溫度在30min內(nèi)升至50°C，并保持反應(yīng)時(shí)間2h后，待冷卻后放料，得到小桐子餅柏預(yù)解液。
[0029](2)向小桐子餅柏預(yù)解液中加入12份三聚氰胺-甲醛樹脂，混合攪拌均勻。其中，三聚氰胺-甲醒樹脂為市購(gòu)，為無色透明液體，固體含量為45%,粘度(20°C)為70mPa*s,pH值為9.2，三 聚氰胺與甲醛摩爾比M/F為1:2.67。
[0030]對(duì)比例I
向反應(yīng)釜中加入80份脫脂豆粉、186份水、6.4份NaOH，啟動(dòng)機(jī)械攪拌棒，開始升溫，使溫度在30min內(nèi)升至50°C，并保持反應(yīng)時(shí)間2h后，待冷卻后放料，得到小桐子餅柏預(yù)解液。以此為膠粘劑，壓制膠合板。
[0031]實(shí)驗(yàn)例本發(fā)明的小桐子餅柏膠粘劑的應(yīng)用效果試驗(yàn)
分別利用本發(fā)明實(shí)施例1-3制備的膠粘劑制備三層膠合板，采用以下工藝參數(shù):
單板:楊木，厚度1.5 mm，含水率8%~10% ；
施膠量:360g/m2 (雙面)；
陳化時(shí)間:15~20 min ；
熱壓工藝:熱壓溫度為160°C ;熱壓壓力為1.5MPa ;熱壓時(shí)間為8min。
[0032]按照上述工藝制備三層膠合板，按GB/T 17657-1999《人造板及飾面人造板理化性能實(shí)驗(yàn)方法》測(cè)試膠合板的干狀和濕狀膠合強(qiáng)度。濕狀膠合強(qiáng)度按II類膠合板測(cè)試方法檢測(cè)，即:將試件放在(63±3) °C的熱水中浸潰3h，取出后在室溫下冷卻lOmin。實(shí)施例f 3和對(duì)比例I的性能檢測(cè)結(jié)果如表1所示。檢測(cè)結(jié)果表明，以本發(fā)明的小桐子餅柏膠粘劑制備膠合板，膠合板干狀和濕狀膠合強(qiáng)度大于0.70MPa，滿足II類膠合板要求。
[0033]表1小桐子餅柏膠粘劑膠合板膠合強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果
【權(quán)利要求】
1.一種小桐子餅柏膠粘劑，其特征在于由以下原料按照下述重量份配比制成:小桐子餅柏粉80份、水148~240份、改性劑(T9.6份、堿5.6~12份、交聯(lián)劑6~18份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小桐子餅柏膠粘劑，其特征在于所述的小桐子餅柏粉由小桐子提取油脂后剩余的餅柏加工而成，餅柏粉細(xì)度在60目以上，小桐子粗蛋白含量30%飛0%，粗纖維含量1%~5%，粗脂肪含量0.5%~10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小桐子 餅柏膠粘劑，其特征在于所述的改性劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、尿素、硅酸鈉、硼酸鈉、鹽酸胍中的一種或幾種物質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小桐子餅柏膠粘劑，其特征在于所述的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鎂、氫氧化鋅、氧化鈉、氧化鉀、氧化鈣、氨水等中的一種或幾種物質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小桐子餅柏膠粘劑，其特征在于所述的交聯(lián)劑為三聚氰胺-甲醛樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小桐子餅柏膠粘劑，其特征在于制備方法如下: (I)向反應(yīng)釜中加入小桐子餅柏粉、水、改性劑、堿，在30-60分鐘內(nèi)，將溫度升至50°C，在此溫度下攪拌廣3小時(shí)，冷卻放料，制備得到小桐子餅柏預(yù)解液；(2)在膠粘劑使用前，向小桐子餅柏預(yù)解液中加入交聯(lián)劑，在室溫條件下混合攪拌5~10分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的小桐子餅柏膠粘劑，其特征在于三聚氰胺-甲醛樹脂可以自制也可以為市售商品。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的小桐子餅柏膠粘劑，其特征在于三聚氰胺-甲醛樹脂固體含量35%~55%，粘度(20°C )65~80mPa*s，pH值9.0~9.5，三聚氰胺與甲醛摩爾比M:F為1:2~3。
【文檔編號(hào)】C09J11/04GK103952119SQ201310391970
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2013年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月2日
【發(fā)明者】雷洪, 杜官本, 吳志剛 申請(qǐng)人:西南林業(yè)大學(xué)