本發(fā)明屬粘合劑技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種木質(zhì)材料用生物質(zhì)復(fù)合粘合劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

木質(zhì)材料，特別是木質(zhì)人造板常用的三醛膠來源于不可再生的化石資源，且用三醛膠生產(chǎn)的人造板會(huì)長(zhǎng)期釋放甲醛污染環(huán)境，危害人體健康。開發(fā)以生物質(zhì)原料為主成分制造無醛粘合劑，已取得一些研究成果。如中國發(fā)明專利申請(qǐng)公開號(hào)為CN100358967C公開了一種生物質(zhì)基無醛粘合劑的制作方法，它將生物質(zhì)纖維素類材料在多元醇和碳酸酯中液化，再加入有機(jī)多元酸酐、多元酰胺、多元酰氯等在催化劑存在下加熱交聯(lián)而得。如中國發(fā)明專利申請(qǐng)公開號(hào)為CN100354386C公開了另一種生物質(zhì)基無醛粘合劑的制作方法，它是將廢棉、廢紙、淀粉等生物質(zhì)原料，先用高氯酸、濃硫酸、高鐵酸等氧化劑在75～200℃、1～10atm壓力下處理0.5～20hr，再加入水、多元酰胺進(jìn)行交聯(lián)。如中國專利申請(qǐng)公開號(hào)為CN103146335A中提出了一種應(yīng)用于制備實(shí)木復(fù)合地板的生物質(zhì)基無醛粘合劑，它的方法是先合成丙烯酸酯乳液，然后加入異氰酸酯乳化得到丙烯酸酯化聚氨酯乳液，再加入聚乙烯醇水溶液和淀粉/改性淀粉和改性大豆蛋白制成粘合劑主劑，使用時(shí)再加入異氰酸酯作為固化劑，熱壓固化。該無醛粘合劑實(shí)際上是一種乙烯基水性聚氨酯粘合劑。又如中國專利申請(qǐng)公開號(hào)為CN104974696A提出一種生物質(zhì)環(huán)保水性膠，它由接枝改性淀粉水乳液、生物質(zhì)聚氨酯水乳液、纖維素增粘組份、松香水乳液復(fù)配而成，其中接枝改性淀粉水乳液由水、有機(jī)硅改性、醋酸乙烯酯接枝的氧化淀粉制得，生物質(zhì)聚氨酯水乳液由醇解蓖麻油、聚己內(nèi)酯二醇、異佛爾酮二異氰酸酯和二羥甲基丁酸、丙酮、三乙胺、十二烷基磺酸鈉和水制得。上述專利申請(qǐng)技術(shù)制得的無醛粘合劑，原材料成本相對(duì)較高，且合成工藝也頗為繁雜。

另外，中國專利申請(qǐng)公開號(hào)CN 103360994A提出一種生物質(zhì)無醛膠合板粘合劑，它由去離子水770份、聚乙烯醇110份、氧化淀粉45-55份、液堿4.5-6份、高嶺土25份、碳酸鈣45份、三聚磷酸鈉0.15份和乙二醇6-8份組成。該無醛粘合劑生物質(zhì)材料采用了淀粉，但所占比例不高，且用這種粘合劑生產(chǎn)的膠合板防潮耐水性有限，僅能滿足室內(nèi)干燥環(huán)境下使用的木質(zhì)材料粘合要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種木質(zhì)材料用生物質(zhì)復(fù)合粘合劑及其制備方法，該粘合劑的制備成本相對(duì)較低，合成工藝較為簡(jiǎn)單，應(yīng)用于木質(zhì)材料的粘合可獲得足夠的粘合性能，且耐水性良好。

本發(fā)明以如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題：

本發(fā)明木質(zhì)材料用生物質(zhì)復(fù)合粘合劑，它由以下按重量份配比的原料制成：改性生物質(zhì)微粉50～90份、可乳化異氰酸酯10～50份和水50～150份；

本發(fā)明所述改性生物質(zhì)微粉的制備方法是：先將加入濃硫酸后的5～10％wt乙二醇水溶液，采用噴霧方式與攪拌下的60～80目生物質(zhì)原料混合分散均勻，濃硫酸、乙二醇水溶液、生物質(zhì)原料按重量份配比是0.35～0.5份:100～200份:1000份；然后將混合分散均勻的物料于烘箱中120～140℃下反應(yīng)2～3hr，物料經(jīng)冷卻后球磨至過200目篩，即得到改性生物質(zhì)微粉。

本發(fā)明所述生物質(zhì)原料是指玉米秸稈粉、木薯渣粉和花生殼粉中的一種或一種以上混合。這些生物質(zhì)材料的主要成分是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，在硫酸的催化作用下，乙二醇將其部分裂解生成富含酚基群、多元醇的小分子量物質(zhì)，更易與異氰酸酯反應(yīng)形成生物質(zhì)基聚氨酯，從而提高粘合性能。

本發(fā)明木質(zhì)材料用生物質(zhì)復(fù)合粘合劑的制備方法是：

先將改性生物質(zhì)微粉與可乳化異氰酸酯混合5～10min使之均勻，得到生物質(zhì)-異氰酸酯混合物，放置10～20min后，再將生物質(zhì)-異氰酸酯混合物加入水，混合5～10min使物料成乳狀均勻粘稠液體，即得到木質(zhì)材料用生物質(zhì)復(fù)合粘合劑，然后用于施膠。

本發(fā)明所述可乳化異氰酸酯，系經(jīng)親水改性劑對(duì)異氰酸酯進(jìn)行改性而得的，可在水中形成均勻乳液的異氰酸酯，如德國Bayer的Desmodur DN和Desmodur DA-L、美國Huntsman的Rubinate-9236、Suprasec-1041和Suprasec-9259、廣州北林公司的Woodguard-0981、煙臺(tái)萬華公司的BMY-6309改性異氰酸酯。

本發(fā)明制得的木質(zhì)材料用生物質(zhì)復(fù)合粘合劑，可應(yīng)用于家具生產(chǎn)、人造板生產(chǎn)、裝修施工等的木質(zhì)材料膠合。

本發(fā)明木質(zhì)材料用生物質(zhì)復(fù)合粘合劑具有粘合劑初粘性能好、粘合強(qiáng)度高、耐水性能好的優(yōu)點(diǎn)，而且未添加甲醛，能取代“三醛膠”用于人造板等木質(zhì)材料的膠合，避免甲醛對(duì)人體健康的危害。由于采用的生物質(zhì)原料為玉米秸稈、木薯渣和花生殼等，其主要成分為纖維素和木質(zhì)素，是自然界兩個(gè)最大的生物可再生資源，環(huán)境友好、來源廣泛、成本低廉。

具體實(shí)施例

實(shí)施例1

制備改性生物質(zhì)微粉A(原料為玉米秸稈粉)：

1.1將4.9mL(約9g)的濃硫酸(濃度為98％wt，下同)加入4kg的10％wt乙二醇水溶液中，攪拌均勻；

1.2取20kg細(xì)度60目的玉米秸稈粉，攪拌下將步驟1.1得到的溶液于噴霧方式加入，混合分散均勻，然后于烘箱中130℃下反應(yīng)2hr，物料經(jīng)冷卻后球磨至過200目篩，得改性生物質(zhì)微粉A，防潮包裝貯存待用。

實(shí)施例2

制備改性生物質(zhì)微粉B(原料為木薯渣粉)：

2.1將3.8mL(約7g)的濃硫酸加入2kg的8％wt乙二醇水溶液中，攪拌均勻；

2.2取20kg細(xì)度80目的木薯渣粉，攪拌下將步驟2.1得到的溶液于噴霧方式加入，混合分散均勻，然后于烘箱中120下反應(yīng)3hr，物料經(jīng)冷卻后球磨至過200目篩，得改性生物質(zhì)微粉B，防潮包裝貯存待用。

實(shí)施例3

制備改性生物質(zhì)微粉C(原料為木薯渣粉)：

3.1將5.4mL(約10g)的濃硫酸加入3.6kg的5％wt乙二醇水溶液，攪拌均勻；

3.2取20kg細(xì)度60目的木薯渣粉，攪拌下將3.1之溶液噴霧加入，混合分散均勻，然后于烘箱中140℃下反應(yīng)2.5hr，物料經(jīng)冷卻后球磨至過200目篩，得改性生物質(zhì)微粉C，防潮包裝貯存待用。

實(shí)施例4

制備改性生物質(zhì)微粉D(原料為花生殼粉)：

4.1將4.3mL(約8g)的濃硫酸加入3kg的10％wt乙二醇水溶液中，攪拌均勻；

4.2取20kg細(xì)度80目的花生殼粉，攪拌下將步驟4.1得到的溶液于噴霧方式加入，混合分散均勻，然后于烘箱中125℃下反應(yīng)2hr，物料經(jīng)冷卻后球磨至過200目篩，得改性生物質(zhì)微粉D，防潮包裝貯存待用。

實(shí)施例5

制備本發(fā)明復(fù)合粘合劑的原料配比見表1中的“粘合劑配比”，原料用量按“kg”單位計(jì)，微粉中的A、B、C、D分別代表上述實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3、實(shí)施例4的改性生物質(zhì)微粉；可乳化異氰酸酯中的a代表Rubinate-9236、b代表Suprasec-9259、c代表Desmodur DN、d代表Desmodur DA-L、e代表BMY-6309、f代表Woodguard-0981、g代表Suprasec-1041的產(chǎn)品。

前三個(gè)配方的配制方法：將改性生物質(zhì)微粉先與可乳化異氰酸酯混合8min使之均勻，放置15min后加入水混合8min使物料成乳狀均勻粘稠液體，然后施膠粘合木質(zhì)材料。制作的膠合板為5層結(jié)構(gòu)、顆粒板厚度16mm、纖維板厚度15mm。

中間三個(gè)配方的配制方法：將改性生物質(zhì)微粉先與可乳化異氰酸酯混合10min使之均勻，放置20min后加入水混合10min使物料成乳狀均勻粘稠液體，然后施膠粘合木質(zhì)材料。制作的膠合板為5層結(jié)構(gòu)、顆粒板厚度16mm、纖維板厚度15mm。

后三個(gè)配方的配制方法：將改性生物質(zhì)微粉先與可乳化異氰酸酯混合5min使之均勻，放置10min后加入水混合5min使物料成乳狀均勻粘稠液體，然后施膠粘合木質(zhì)材料。制作的膠合板為5層結(jié)構(gòu)、顆粒板厚度16mm、纖維板厚度15mm。

原料配置、應(yīng)用對(duì)象及應(yīng)用結(jié)果見表1。

表1：

注1：按DIN EN 204-2001檢測(cè)，耐候性等級(jí)；

注2：按GB/T 17657-2013 4.17(Ⅱ類板)檢測(cè)，膠合強(qiáng)度；

注3：按GB/T 17657-2013 4.11檢測(cè)，內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度；

注4：參考HG/T 2727-2010附錄A檢測(cè)，壓縮剪切強(qiáng)度(濕強(qiáng))，均全木破。