本發(fā)明涉及一種木結(jié)構(gòu)建材用熱解油間苯二酚甲醛樹脂膠粘劑的制備方法，屬于木結(jié)構(gòu)建筑材料和膠粘劑領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
木材具有天然的低碳和環(huán)保特性，木結(jié)構(gòu)相對于鋼結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)等具有獨(dú)特的居住環(huán)境溫濕度調(diào)節(jié)功能，且施工方便、建筑周期短，因此在民居、學(xué)校、辦公樓、體育館、展覽館等大型公共建筑、景觀旅游建筑和部分工業(yè)建筑中的應(yīng)用越來越多。隨著木結(jié)構(gòu)建筑等行業(yè)的快速發(fā)展，具有較高膠接強(qiáng)度且能承受較大荷載的木結(jié)構(gòu)建材用膠粘劑需求不斷擴(kuò)大，單板層積材、木工字梁、集成材等木結(jié)構(gòu)建筑材料均離不開膠粘劑。
間苯二酚甲醛樹脂(RF)是一種能夠?qū)崿F(xiàn)低溫固化的結(jié)構(gòu)膠粘劑，耐水耐候性能優(yōu)異、膠接強(qiáng)度高。然而，由于間苯二酚原料價格昂貴，而且主要原料來源于石化資源，因此該膠粘劑的使用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。研究者們嘗試著采用苯酚、松香、腰果酚等來改性間苯二酚甲醛樹脂，但是由于改性原料也相對較為昂貴，因此間苯二酚甲醛樹脂膠粘劑在降低生產(chǎn)成本、改善環(huán)保性能和優(yōu)化生產(chǎn)工藝方面存在較大發(fā)展空間。
生物質(zhì)熱解油是以農(nóng)林廢棄物等為原料熱裂解液化而得到的液態(tài)產(chǎn)物，富含酚類、醛類、酮類、酸類、酯類以及熱解木質(zhì)素等組分，原料來源廣泛、綠色環(huán)保且生產(chǎn)成本低廉，在酚醛樹脂(ZL200910088172.8)、脲醛樹脂(ZL201210135672.4)和淀粉膠粘劑(ZL201310065226.5)等得到成功應(yīng)用，而關(guān)于熱解油在間苯二酚甲醛樹脂等木結(jié)構(gòu)建材用膠粘劑中的應(yīng)用還未見報道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提出一種木結(jié)構(gòu)建材用熱解油間苯二酚甲醛樹脂膠粘劑的制備方法，利用綠色可再生且廉價的生物質(zhì)熱解油為原料，與和改性劑和間苯二酚、甲醛等進(jìn)行合成反應(yīng)，制備低成本、高性能的熱解油間苯二酚甲醛樹脂膠粘劑。
本發(fā)明提出的木結(jié)構(gòu)建材用熱解油間苯二酚甲醛樹脂膠粘劑的制備方法，包括以下步驟：
(1)將70-90份水和2-5份氫氧化鈉加入反應(yīng)釜，加熱至40-60℃，在攪拌下加入70-80份間苯二酚，完全溶解后冷卻至室溫20-25℃；
(2)在步驟(1)的反應(yīng)釜中加入第一批10-20份甲醛溶液，反應(yīng)5-15分鐘，再冷卻到25-30℃，并保持10-15分鐘；
(3)將20-30份的生物質(zhì)熱解油加入到40-60份的無水甲醇中，配制熱解油甲醇溶液，熱解油與無水甲醇的體積比為1:2，制備的熱解油甲醇溶液分兩次投料；
(4)將配制好的第一批30-45份熱解油甲醇溶液與第二批10-20份甲醛溶液加入到步驟(2)的反應(yīng)釜中，攪拌均勻，反應(yīng)5-15分鐘，將反應(yīng)物溫度冷卻至25-30℃，保持10分鐘；
(5)在步驟(4)的反應(yīng)釜中加入第二批熱解油甲醇溶液30-45份和第三批10-20份甲醛溶液，攪拌均勻，反應(yīng)10-20分鐘，將釜內(nèi)溫度冷卻至30-35℃，保持10分鐘；
(6)在攪拌下使步驟(5)的反應(yīng)釜內(nèi)溫度緩慢升至50-70℃，反應(yīng)20-30分鐘后測定混合物黏度，保持該反應(yīng)溫度直至混合物黏度達(dá)到120-180mPa·s，冷卻到室溫20-25℃，得到熱解油間苯二酚甲醛樹脂膠粘劑主劑；
(7)膠粘劑使用前，在上述熱解油間苯二酚甲醛樹脂膠粘劑主劑中，加入20-40份固化劑多聚甲醛和30-50份填料木粉，常溫下攪拌均勻，得到木結(jié)構(gòu)建材用熱解油間苯二酚甲醛樹脂膠粘劑。
本發(fā)明提出的木結(jié)構(gòu)建材用熱解油間苯二酚甲醛樹脂膠粘劑的制備方法，其優(yōu)點(diǎn)是：
1、本發(fā)明方法采用原料來源廣泛、成本低廉的熱解油來替代價格昂貴且來自于石化資源的間苯二酚脂，不僅節(jié)約了間苯二酚甲醛樹脂膠粘劑生產(chǎn)原料成本，而且為生物質(zhì)熱解油的高值化應(yīng)用開辟了新的途徑，同時也為木結(jié)構(gòu)膠粘劑提供了新的綠色原料來源、有助于緩解石化原料所帶來的環(huán)境污染。
2、本發(fā)明方法很好地解決了熱解油中大分子類物質(zhì)在加料反應(yīng)過程中容易暴沸、急劇縮合以及膠黏劑黏度不好控制等問題，將熱解油中的酚類、醛類等活性物質(zhì)很好地嵌入到了間苯二酚樹脂反應(yīng)體系中。
3、本發(fā)明的熱解油間苯二酚甲醛樹脂膠粘劑制備方法，反應(yīng)條件溫和、工藝簡潔，可在傳統(tǒng)木工膠粘劑生產(chǎn)設(shè)備上實(shí)施，無需改變現(xiàn)有生產(chǎn)工藝，而且生產(chǎn)過程中無三廢排放。
4、本發(fā)明所制備的熱解油間苯二酚甲醛樹脂膠粘劑，改善了傳統(tǒng)間苯二酚甲醛樹脂的浸潤性，對木材的膠合力強(qiáng)，所膠接材料強(qiáng)度大、木破率高。
附圖說明
圖1是本發(fā)明提出的木結(jié)構(gòu)建材用熱解油間苯二酚甲醛樹脂膠粘劑的制備方法的流程框圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提出的木結(jié)構(gòu)建材用熱解油間苯二酚甲醛樹脂膠粘劑的制備方法，包括以下步驟：
(1)將70-90份水和2-5份氫氧化鈉加入反應(yīng)釜，加熱至40-60℃，在攪拌下加入70-80份間苯二酚，完全溶解后冷卻至室溫20-25℃；
(2)在步驟(1)的反應(yīng)釜中加入第一批10-20份甲醛溶液，反應(yīng)5-15分鐘，再冷卻到25-30℃，并保持10-15分鐘；
(3)將20-30份的生物質(zhì)熱解油加入到40-60份的無水甲醇中，配制熱解油甲醇溶液，熱解油與無水甲醇的體積比為1:2，制備的熱解油甲醇溶液分兩次投料；
(4)將配制好的第一批30-45份熱解油甲醇溶液與第二批10-20份甲醛溶液加入到步驟(2)的反應(yīng)釜中，攪拌均勻，反應(yīng)5-15分鐘，將反應(yīng)物溫度冷卻至25-30℃，保持10分鐘；
(5)在步驟(4)的反應(yīng)釜中加入第二批熱解油甲醇溶液30-45份和第三批10-20份甲醛溶液，攪拌均勻，反應(yīng)10-20分鐘，將釜內(nèi)溫度冷卻至30-35℃，保持10分鐘；
(6)在攪拌下使步驟(5)的反應(yīng)釜內(nèi)溫度緩慢升至50-70℃，反應(yīng)20-30分鐘后測定混合物黏度，保持該反應(yīng)溫度直至混合物黏度達(dá)到120-180mPa·s，冷卻到室溫20-25℃，得到熱解油間苯二酚甲醛樹脂膠粘劑主劑；
(7)膠粘劑使用前，在上述熱解油間苯二酚甲醛樹脂膠粘劑主劑中，加入20-40份固化劑多聚甲醛和30-50份填料木粉，常溫下攪拌均勻，得到木結(jié)構(gòu)建材用熱解油間苯二酚甲醛樹脂膠粘劑。
以下介紹本發(fā)明方法的實(shí)施例：
實(shí)施例1
(1)將75份水和3.5份氫氧化鈉加入反應(yīng)釜，加熱至45℃，在攪拌下加入70份間苯二酚，待其完全溶解后冷卻至室溫23℃；
(2)在步驟(1)的反應(yīng)釜中加入第一批10份甲醛溶液，反應(yīng)8分鐘,由于放熱反應(yīng)而升溫，再冷卻到25℃，并保持10min；
(3)將20份的生物質(zhì)熱解油加入到40份的無水甲醇中，配制熱解油的甲醇溶液，熱解油與無水甲醇的體積比為1:2，熱解油甲醇溶液分兩次投料；
(4)將配制好的第一批30份熱解油甲醇溶液和第二批10份甲醛溶液加入到間苯二酚反應(yīng)釜中，攪拌均勻后反應(yīng)10分鐘,將反應(yīng)物溫度冷卻至25℃，保持10min；
(5)在在步驟(4)的反應(yīng)釜中加入第一批熱解油甲醇溶液30份和第三批15份甲醛溶液，攪拌均勻后反應(yīng)15分鐘,將釜內(nèi)溫度冷卻至30℃，保持10min；
(6)在攪拌下使步驟(5)的反應(yīng)釜內(nèi)溫度緩慢升至55℃，反應(yīng)20min后開始測定混合物黏度，保持該反應(yīng)溫度直至混合物黏度達(dá)到145mPa·s，冷卻到室溫23℃后即可放料，得到熱解油間苯二酚甲醛樹脂膠粘劑主劑，測試主劑的性能指標(biāo)；
(7)膠粘劑使用前，在熱解油間苯二酚甲醛樹脂主劑中，加入25份固化劑多聚甲醛和30份填料木粉，常溫下攪拌均勻，得到生物質(zhì)熱解油間苯二酚甲醛樹脂膠粘劑。
實(shí)施例2
(1)將72份水和3份氫氧化鈉加入反應(yīng)釜，加熱至45℃，在攪拌下加入80份間苯二酚，待其完全溶解后冷卻至室溫23℃；
(2)在步驟(1)的反應(yīng)釜中加入第一批15份甲醛溶液，反應(yīng)10分鐘，再冷卻到25℃，并保持10min；
(3)將20份的生物質(zhì)熱解油加入到40份的無水甲醇中，配制熱解油的甲醇溶液，熱解油與無水甲醇的體積比為1:2，熱解油甲醇溶液分兩次投料；
(4)將配制好的第一批30份熱解油甲醇溶液和第二批15份甲醛溶液加入到步驟(2)的反應(yīng)釜中，攪拌均勻，反應(yīng)6分鐘,將反應(yīng)物溫度冷卻至25℃，保持10min；
(5)在步驟(4)的反應(yīng)釜中加入第二批熱解油甲醇溶液30份和第三批15份甲醛溶液，攪拌均勻后反應(yīng)9分鐘，將釜內(nèi)溫度冷卻至35℃，保持10min；
(6)在攪拌下使步驟(5)的反應(yīng)釜內(nèi)溫度緩慢升至60℃，反應(yīng)20min后測定混合物黏度，保持該反應(yīng)溫度直至混合物黏度達(dá)到165mPa·s，冷卻到室溫23℃后即可放料，得到熱解油間苯二酚甲醛樹脂膠粘劑主劑，測試主劑的性能指標(biāo)；
(7)膠粘劑使用前，在熱解油間苯二酚甲醛樹脂主劑中，加入30份固化劑多聚甲醛和30份填料木粉，常溫下攪拌均勻，得到生物質(zhì)熱解油間苯二酚甲醛樹脂膠粘劑。
實(shí)施例3
(1)將80份水和3.5份氫氧化鈉加入反應(yīng)釜，加熱至45℃，在攪拌下加入75份間苯二酚，待其完全溶解后冷卻至室溫23℃；
(2)在步驟(1)的反應(yīng)釜中加入第一批10份甲醛溶液，反應(yīng)10分鐘,由于放熱反應(yīng)而升溫，再冷卻到25℃，并保持10min；
(3)將30份的生物質(zhì)熱解油加入到60份的無水甲醇中，配制熱解油的甲醇溶液，熱解油與無水甲醇的體積比為1:2，熱解油甲醇溶液分兩次投料使用；
(4)將配制好的第一批45份熱解油甲醇溶液和第二批20份甲醛溶液加入到步驟(2)的反應(yīng)釜中，攪拌均勻后反應(yīng)12分鐘，將反應(yīng)物溫度冷卻至30℃，保持10min；
(5)在步驟(4)的反應(yīng)釜中加入第一批熱解油甲醇溶液45份和第三批20份甲醛溶液，攪拌均勻，反應(yīng)6分鐘,將釜內(nèi)溫度冷卻至35℃，保持10min；
(6)在攪拌下使步驟(5)的反應(yīng)釜內(nèi)溫度緩慢升至65℃，反應(yīng)25min后測定混合物黏度，保持該反應(yīng)溫度直至混合物黏度達(dá)到170mPa·s，冷卻到室溫23℃后即可放料，得到熱解油間苯二酚甲醛樹脂膠粘劑主劑，測試主劑的性能指標(biāo)；
(7)膠粘劑使用前，在熱解油間苯二酚甲醛樹脂主劑中，加入30份固化劑多聚甲醛和35份填料木粉，常溫下攪拌均勻，得到生物質(zhì)熱解油間苯二酚甲醛樹脂膠粘劑。
上述實(shí)施例中使用的填料木粉，為商用產(chǎn)品，可以從木材加工廠、化工廠以及化工商店等購買。
按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14074-2006《木材膠粘劑及其樹脂檢驗(yàn)方法》，檢測和分析實(shí)施例1-3合成的熱解油間苯二酚甲醛樹脂膠粘劑主劑的質(zhì)量指標(biāo)，檢測結(jié)果如表1所示。
表1生物質(zhì)熱解油間苯二酚甲醛樹脂主劑性能測試結(jié)果
分別利用本發(fā)明實(shí)施例1-3制備的生物質(zhì)熱解油間苯二酚甲醛樹脂膠粘劑，采用以下工藝參數(shù)來制作膠合試件：
板材：厚度20mm、寬度50mm、長度60mm的直紋里櫸木木材，使用砂紙磨光膠合表面，清除膠合面上的污垢，24h內(nèi)使用。
施膠：將兩塊試件的膠接面均進(jìn)行涂膠，涂膠量為300g/㎡，施膠然后將試件平行順紋對合在一起，常溫下陳放時間20min。
冷壓及養(yǎng)生：1.2Mpa的壓機(jī)中冷壓8h，卸壓后養(yǎng)生3天。
上述工藝制備的實(shí)木膠合試件按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 26899‐2011《結(jié)構(gòu)用集成材》來測試其剪切強(qiáng)度、木破率和浸漬剝離率等指標(biāo)，檢測結(jié)果如表2所示。
表2生物質(zhì)熱解油間苯二酚甲醛樹脂膠粘劑膠合性能測試結(jié)果
上述表2的結(jié)果表明，熱解油間苯二酚甲醛樹脂膠粘劑所膠接的膠合試件的剪切強(qiáng)度均高于6.0MPa，木破率達(dá)到90％以上，總浸漬剝離率小于5％，滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求。
綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。