一种竹凉席用无醛胶黏剂及其制备方法与流程

2021-02-02 16:02:32|

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本发明属于胶黏剂
技术领域：
，尤其涉及一种应用于竹凉席中的无醛胶黏剂及其制备方法。
背景技术：
：竹凉席(俗称麻将席)是上世纪90年代初研发上市的一种突破传统凉席生产方法的新产品，它可以折叠成块，也可卷成筒状，给收藏、携带、保管提供了诸多便利，一直受消费者青睐。其生产工艺一般为将毛竹材加工成小竹块，经防虫、防霉、漂白等防护处理和磨光后，用高韧性的塑料绳作经线，以小牛筋线作纬线经人工编织而成。目前，竹凉席产业已经成为我国传统加工产业的一个别具特色的亮点，其年产量在2.5亿平方米左右，并且60％远销日本、越南、韩国、泰国、新加坡等国家。然而近年来，随着人们对健康、环保意识的提高，家居产品中对甲醛问题的关注，使竹凉席甲醛超标问题也逐步引起重视。尤其在2013年全国各地工商对超市竹凉席产品进行抽检中发现，近80％的产品甲醛超标，相关结果在央视曝光后，竹凉席甲醛含量问题成了竹凉席生产中的技术瓶颈。经调查发现，竹凉席中存在的游离甲醛90％来自于胶粘剂，而最常用的胶黏剂是“三醛胶”，即脲醛胶(uf)、酚醛胶(pf)和三聚氰胺-甲醛胶(mf)，这些胶黏剂中甲醛的释放不仅会危害人体健康，也会对室内环境造成很大的污染。因此，胶粘剂是解决竹凉席甲醛含量超标的技术突破口，竹凉席胶粘剂的选择和改良已成为竹产业势在必行、必须突破的技术瓶颈。目前，家居产品中用的无醛胶黏剂主要包括由大豆蛋白胶、淀粉基胶、异氰酸酯类胶和热塑性树脂类胶，其中淀粉基胶和大豆蛋白胶具有价格低廉、对环境友好等优点，但存在耐水性不佳、稳定性差及胶接强度不高的缺点；热塑性树脂类胶具有固化速度快、价格低廉、粘结力强等优点，但存在耐热耐水性差的缺点；异氰酸酯类胶的胶接强度高、耐水性好、固化速率快等优点，但其生产成本高、工艺较复杂且适用期短，使它在竹凉席行业的应用受到了限制。这些无醛胶黏有各自的优缺点，则对其进行改性研究已经成为竹凉席胶黏剂领域研究的重点，具有较好的发展前景，符合胶黏剂无醛化的发展趋势。中国发明专利cn105331302a公开了一种竹凉席用淀粉基无醛胶粘剂生产方法，该方法是以玉米淀粉乳胶、糯米淀粉乳胶为主料，再用偶联剂为有机硅偶联剂、苯丙乳胶为增强剂，经玉米淀粉乳胶和糯米淀粉乳胶的接枝与交联反应生成的，该无醛胶粘剂成本较低、耐水性强、储存稳定性高、粘结强度较好。但该无醛胶粘剂存在适应期短、固化速率慢、干燥速度较慢、耐热性较差的缺陷，这也是无醛胶粘剂发展过程中所需解决的问题。中国发明专利cn109181585b公开了一种木质素基无醛胶黏剂及其制备方法，该无醛胶黏剂是以聚乙烯醇与木质素为原料，以戊二醛为交联剂制备而成，简单易操作，成本低廉，胶合强度高，无游离甲醛。但该无醛胶黏剂的耐水性能和稳定性能较差。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种应用在竹凉席上的无醛胶黏剂，该胶黏剂完全不释放甲醛，同时制备方法简单易操作，原料易得，成本低廉，具有优良的耐水性能，固化速率快；对于竹凉席具有较好的粘结性能，并且不会出现脱胶现象，使用寿命长；中草药提取物的添加，使竹凉席具有草药香，并能提高人们的睡眠质量，具有助眠和驱蚊的效果。为了实现本发明的目的，本发明提供了一种竹凉席用无醛胶黏剂，由以下重量分数的原料组成：油脂提炼物40-60份、尿素25-45份、中草药提取物5-10份、交联剂2.4-3.0份和水20-30份。进一步的，所述油脂提炼物由如下方法制备而成：s1：先将餐厨废弃物进行粗滤，除去餐厨废弃物中的杂质，留下油状液体，然后对油状液体加热到100-110℃，直到无气体蒸发出来；s2：边搅拌边往上述得到的无水分的油状液体中加入稀盐酸，待加完稀盐酸后，搅拌30min，然后往其中加入氨水，调节ph至为6-7时，停止加入氨水，继续搅拌，获得油状物；s3：往上述油状物中加入活性炭和沸石，然后加热到80-100℃，充分搅，0.5-1h，过滤，即得所需的油脂提炼物。进一步的，上述所述步骤s2中的所述无水分的油状液体与稀盐酸的质量比为1：1。进一步的，上述所述步骤s3中的所述油状物、活性炭和沸石的质量比为(9-12)：1：1。进一步的，所述中草药提取物为首乌藤、艾叶、苦谏皮、橘皮和金钱草的有效成分，所述首乌藤、艾叶、苦谏皮、金钱草和橘皮的有效成分的质量比为1：1：1：1：5。进一步的，所述交联剂为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、苯基单异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种。如上述所述的竹凉席用无醛胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：p1：按重量份数称取所述油脂提炼物和尿素加入水中，搅拌均匀，再加入多磷酸酯，边搅拌边升温至120-140℃，反应2-3h，制得脂肪酸酯预聚物；所述多磷酸酯与尿素的质量比为1：(4-5)；p2：将上述的脂肪酸酯预聚物的温度降至60-80℃，然后加入所述重量份的交联剂和中草药提取物，再加入偶氮二异丁腈，并在此温度下搅拌1-2h，冷却，即得竹凉席用无醛胶黏剂；所述偶氮二异丁腈与交联剂的质量比为1：(1.5-2.8)。如上述所述制备的无醛胶黏剂在竹凉席中的应用，其使用过程为：将竹凉席坯材一面涂覆0.05-0.1mm的竹凉席用无醛胶黏剂并粘上底布，然后置于热压机中，设置热压机温度为100-120℃，压力为0.3-0.5mpa，热压时间为10-15s。本发明取得了以下有益效果：1、本发明的无醛胶黏剂是以油脂提炼物和尿素为主要原料。其中油脂提炼物来源于餐厨废弃物，来源广泛，而国内餐厨废弃物主要用来生产柴油，用来替代矿物燃料油，但该处理方法麻烦，步骤繁多，需要一定的技术要求，则处理餐厨废弃物必须要有一定的技术基础。本发明中的油脂提炼物采用简单的处理工艺制备，即通过除杂-除水-酸解-中和-除臭除色的工艺制得脂肪酸、甘油、醛等混合物，该方法简单易操作，无需复杂设备。尿素又称碳酰胺，是一种廉价的有机氮肥，因此本发明采用油脂提炼物和尿素为主要原料，原料易得，成本低廉，且能废物利用，减少环境污染。2、本发明的油脂提炼物中的脂肪酸、甘油、有机醛等物质与尿素在催化剂为多磷酸酯的作用下反应，生成以脂肪酸酯为主要有机物的预聚物，并在加入异氰酸酯类的交联剂、中草药提取物和引发剂偶氮二异丁腈后，酯键在引发剂的作用下，与异氰酸酯与中草药提取物中的蛋白质、糖类等发生交联反应，使原料大分子之间相互缔合，形成多维空间网状结构的无醛胶黏剂，从而增强了胶黏剂的粘结强度，且提高了胶黏剂与竹凉席之间的粘结性。3、本发明的交联剂为异氰酸酯，异氰酸酯的活性较高，易与竹凉席表面发生反应形成化学键，从而达到胶接，且易与酯基、醛基、醇基、水等反应，因此，本发明采用少量的异氰酸酯使其与其它组分发生交联反应，减少异氰酸酯的活性，从而提高了无醛胶黏剂的储存稳定性。本发明在高温高压下与竹凉席胶接时，异氰酸酯中的活性基团更易与竹凉席中的水分反应，形成强氢键作用和范德华力，增强了胶黏剂与竹凉席之间的胶接作用，从而提高了无醛胶黏剂的使用寿命。本发明中仅用少量的异氰酸酯，则成本较低。4、本发明的无醛胶黏剂中含有憎水的卤素原子和酯基，且各组分之间通过交联作用形成了复杂的空间三维结构，并且异氰酸酯中的活性集团极易与水反应，因此，本发明具有优异的耐水性能。5、本发明中加入了中草药提取物，其中首乌藤用来安心养神，艾叶用来温经止血，苦谏皮用来驱虫，金钱草用来清热解毒，橘皮用来理气健脾且具有清香，本发明采用这些中草药中的有效成分，即有机烃类、黄酮类等成分，既能与胶黏剂中的其它组分发生强烈的化学键作用，提高无醛胶黏剂的初粘性，也提高了无醛胶黏剂的胶接强度，并且中草药提取物也能发挥自身作用，使含有胶黏剂的竹凉席具有清香凝神的作用，并且具有助眠和驱虫的效果。6、本发明的原料中完全为采用甲醛，避免了甲醛的释放问题，是一种真正的环保型无醛胶黏剂。同时，本发明原料易得且廉价，操作简单，可进行工业化生产；胶接过程中固化速率快，具有优良的耐水性能、粘结力和胶接强度，具有良好的经济价值和社会价值。具体实施方式下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合具体实施例对本发明的竹凉席用无醛胶黏剂及其制备方法予以说明。首乌藤提取物的制备方法：将首乌藤干燥，粉碎，过100目筛，用60％乙醇在45℃提取两次，每次18h，乙醇与首乌藤的质量比为10:1，过滤，合并滤液，得首乌藤第一提取物；将首乌藤第一提取物采用大孔树脂吸附柱分离纯化，得首乌藤第二提取物；将首乌藤第二提取物采用硅胶柱精制，即得首乌藤提取物。艾叶提取物的制备方法：将艾叶洗净，然后加入艾叶重量30％的醋，于200℃下炒30min后，干燥粉碎，所得粉碎料中加入质量浓度为40％的乙醇溶液，粉碎料与乙醇溶液的质量比为1:8，回流条件下萃取4h，过滤，滤液浓缩，即得艾叶提取物。苦谏皮提取物的制备方法：将苦楝皮洗净、干燥、磨粉，将苦楝皮粉置于圆底烧瓶中，加入乙醇与水的混合物，后连接索氏提取器，浸渍16h，然后索氏提取器置于微波反应器中，调整微波辐射功率和微波作用时间回流提取，4次辐射后得到提取液，再将提取液过滤、脱色、减压浓缩，即得苦楝皮提取物。金钱草提取物的制备方法：将金钱草洗净、干燥、粉碎，用60％浓度的乙醇溶液回流提取，提取液浓缩，过滤或离心，滤液或上清液上大孔树脂，依次用水、20％乙醇、60％乙醇洗脱，收集20-60％乙醇洗脱液，减压蒸干，即得金钱草提取物。橘皮提取物的制备方法：橘皮提取物采用中国发明cn201610859549.5一种红桔提取物的制备方法及其应用中的制备方法进行提取。本发明中的中草药提取物的制备方法不限于上述方法,也可从市场上购得或本领域常用方法制得。实施例1：竹凉席用无醛胶黏剂一种竹凉席用无醛胶黏剂，制备方法，包括以下步骤：p1：称取40份油脂提炼物和45份尿素加入20份水中，搅拌均匀，再加入多磷酸酯，边搅拌边升温至120-140℃，反应2-3h，制得脂肪酸酯预聚物。其中多磷酸酯与尿素的质量比为1：4。p2：将上述的脂肪酸酯预聚物的温度降至60-80℃，然后加入3份甲苯二异氰酸酯和10份中草药提取物，再加入偶氮二异丁腈，并在60-80℃下搅拌1-2h，冷却，即得竹凉席用无醛胶黏剂。其中，偶氮二异丁腈与甲苯二异氰酸酯的质量比为1：1.5。中草药提取物为首乌藤、艾叶、苦谏皮、橘皮和金钱草的有效成分，而首乌藤、艾叶、苦谏皮、金钱草和橘皮的有效成分的质量比为1：1：1：1：5。上述油脂提炼物由如下方法制备而成：s1：先将餐厨废弃物进行粗滤，除去餐厨废弃物中的杂质，留下油状液体，然后对油状液体加热到100-110℃，直到无气体蒸发出来。s2：边搅拌边往上述得到的无水分的油状液体中加入稀盐酸，待加完稀盐酸后，搅拌30min，然后往其中加入氨水，调节ph至为6-7时，停止加入氨水，继续搅拌，获得油状物。其中，无水分的油状液体与稀盐酸的质量比为1：1。s3：往上述油状物中加入活性炭和沸石，然后加热到80-100℃，充分搅，0.5-1h，过滤，即得所需的油脂提炼物。其中，油状物、活性炭和沸石的质量比为9：1：1。实施例2：竹凉席用无醛胶黏剂一种竹凉席用无醛胶黏剂，制备方法，包括以下步骤：p1：称取60份油脂提炼物和25份尿素加入30份水中，搅拌均匀，再加入多磷酸酯，边搅拌边升温至120-140℃，反应2-3h，制得脂肪酸酯预聚物。其中多磷酸酯与尿素的质量比为1：5。p2：将上述的脂肪酸酯预聚物的温度降至60-80℃，然后加入2.4份二苯基甲烷二异氰酸酯和5份中草药提取物，再加入偶氮二异丁腈，并在60-80℃下搅拌1-2h，冷却，即得竹凉席用无醛胶黏剂。其中，偶氮二异丁腈与二苯基甲烷二异氰酸酯的质量比为1：2.8。中草药提取物为首乌藤、艾叶、苦谏皮、橘皮和金钱草的有效成分，而首乌藤、艾叶、苦谏皮、金钱草和橘皮的有效成分的质量比为1：1：1：1：5。上述油脂提炼物由如下方法制备而成：s1：先将餐厨废弃物进行粗滤，除去餐厨废弃物中的杂质，留下油状液体，然后对油状液体加热到100-110℃，直到无气体蒸发出来。s2：边搅拌边往上述得到的无水分的油状液体中加入稀盐酸，待加完稀盐酸后，搅拌30min，然后往其中加入氨水，调节ph至为6-7时，停止加入氨水，继续搅拌，获得油状物。其中，无水分的油状液体与稀盐酸的质量比为1：1。s3：往上述油状物中加入活性炭和沸石，然后加热到80-100℃，充分搅，0.5-1h，过滤，即得所需的油脂提炼物。其中，油状物、活性炭和沸石的质量比为12：1：1。实施例3：竹凉席用无醛胶黏剂一种竹凉席用无醛胶黏剂，制备方法，包括以下步骤：p1：称取50份油脂提炼物和35份尿素加入25份水中，搅拌均匀，再加入多磷酸酯，边搅拌边升温至120-140℃，反应2-3h，制得脂肪酸酯预聚物。其中多磷酸酯与尿素的质量比为1：5。p2：将上述的脂肪酸酯预聚物的温度降至60-80℃，然后加入2.4份苯基单异氰酸酯和8份中草药提取物，再加入偶氮二异丁腈，并在60-80℃下搅拌1-2h，冷却，即得竹凉席用无醛胶黏剂。其中，偶氮二异丁腈与苯基单异氰酸酯的质量比为1：2。中草药提取物为首乌藤、艾叶、苦谏皮、橘皮和金钱草的有效成分，而首乌藤、艾叶、苦谏皮、金钱草和橘皮的有效成分的质量比为1：1：1：1：5。上述油脂提炼物由如下方法制备而成：s1：先将餐厨废弃物进行粗滤，除去餐厨废弃物中的杂质，留下油状液体，然后对油状液体加热到100-110℃，直到无气体蒸发出来。s2：边搅拌边往上述得到的无水分的油状液体中加入稀盐酸，待加完稀盐酸后，搅拌30min，然后往其中加入氨水，调节ph至为6-7时，停止加入氨水，继续搅拌，获得油状物。其中，无水分的油状液体与稀盐酸的质量比为1：1。s3：往上述油状物中加入活性炭和沸石，然后加热到80-100℃，充分搅，0.5-1h，过滤，即得所需的油脂提炼物。其中，油状物、活性炭和沸石的质量比为10：1：1。实施例4：竹凉席用无醛胶黏剂实施例4中竹凉席用无醛胶黏剂的制备方法与实施例3中相同，具体步骤参照实施例3，唯一不同的是，本实施例4中的交联剂为异佛尔酮二异氰酸酯和苯基单异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯和苯基单异氰酸酯的质量比为1：2。实施例5：竹凉席用无醛胶黏剂实施例5中竹凉席用无醛胶黏剂的制备方法与实施例3中相同，具体步骤参照实施例3，唯一不同的是，本实施例4中的交联剂为异佛尔酮二异氰酸酯、苯基单异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯、苯基单异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯为1：2：1。值得注意的是，本发明的具体实施例中的交联剂可以为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、苯基单异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种，其加入比例依具体情况而定。对比例1：竹凉席用无醛胶黏剂一种竹凉席用无醛胶黏剂，制备方法，包括以下步骤：p1：称取50份油脂提炼物和35份尿素加入25份水中，搅拌均匀，再加入多磷酸酯，边搅拌边升温至120-140℃，反应2-3h，制得脂肪酸酯预聚物。其中多磷酸酯与尿素的质量比为1：5。p2：将上述的脂肪酸酯预聚物的温度降至60-80℃，然后加入2.4份苯基单异氰酸酯，再加入偶氮二异丁腈，并在60-80℃下搅拌1-2h，冷却，即得竹凉席用无醛胶黏剂。其中，偶氮二异丁腈与苯基单异氰酸酯的质量比为1：2。上述油脂提炼物由如下方法制备而成：s1：先将餐厨废弃物进行粗滤，除去餐厨废弃物中的杂质，留下油状液体，然后对油状液体加热到100-110℃，直到无气体蒸发出来。s2：边搅拌边往上述得到的无水分的油状液体中加入稀盐酸，待加完稀盐酸后，搅拌30min，然后往其中加入氨水，调节ph至为6-7时，停止加入氨水，继续搅拌，获得油状物。其中，无水分的油状液体与稀盐酸的质量比为1：1。s3：往上述油状物中加入活性炭和沸石，然后加热到80-100℃，充分搅，0.5-1h，过滤，即得所需的油脂提炼物。其中，油状物、活性炭和沸石的质量比为10：1：1。对比例2：竹凉席用无醛胶黏剂一种竹凉席用无醛胶黏剂，制备方法，包括以下步骤：称取35份尿素加入25份水中，搅拌均匀，将温度升至60-80℃，然后加入2.4份苯基单异氰酸酯和8份中草药提取物，再加入偶氮二异丁腈，并在60-80℃下搅拌1-2h，冷却，即得竹凉席用无醛胶黏剂。其中，偶氮二异丁腈与苯基单异氰酸酯的质量比为1：2。中草药提取物为首乌藤、艾叶、苦谏皮、橘皮和金钱草的有效成分，而首乌藤、艾叶、苦谏皮、金钱草和橘皮的有效成分的质量比为1：1：1：1：5。应用例1：本发明实施例1中制备的无醛胶黏剂可以应用在竹凉席中，其使用过程为：将竹凉席坯材一面涂覆一层0.05-0.1mm厚的实施例1竹凉席用无醛胶黏剂并粘上底布，然后置于热压机中，设置热压机温度为100-120℃，压力为0.3-0.5mpa，热压时间为10-15s。应用例2：本发明实施例2中制备的无醛胶黏剂应用在竹凉席中，其使用过程与应用例1相同，具体步骤参照上述应用例1。应用例3：本发明实施例3中制备的无醛胶黏剂应用在竹凉席中，其使用过程与应用例1相同，具体步骤参照上述应用例1。对比应用例1：本发明对比例1中制备的无醛胶黏剂应用在竹凉席中，其使用过程与应用例1相同，具体步骤参照上述应用例1。对比应用例2：本发明对比例2中制备的无醛胶黏剂应用在竹凉席中，其使用过程与应用例1相同，具体步骤参照上述应用例1。将以上对比例1-3和对比应用例1-2进行性能测试，其检测结果如下表1。表1无醛胶黏剂应用于竹凉席的性能测试对比例1对比例2对比例3应用对比例1应用对比例2吸水率/％7.67.16.88.510.2胶结强度/mpa1.361.411.571.230.95弹性模量/mpa43094524467538563120甲醛释放量/mg/l未检出未检出未检出未检出未检出从上面表1中的数据可以看出，本发明的无醛胶黏剂用于竹凉席的制备，均不产生甲醛，同时可以看出，吸水率越低，胶黏剂的胶结强度越大，当本发明的无醛胶黏剂中均有油脂提炼物和中草药提取物时，其耐水性较好，且胶结强度较大。当无醛胶黏剂中不含油脂提炼物或中草药提取物时，其吸水率增大，且胶粘强度降低。与现有的胶黏剂比较，此竹凉席用无醛胶黏剂是更加环保的竹凉席胶黏剂，具有明显优势。值得注意的是，本发明中的无醛胶黏剂除了应用于竹凉席中，也可用于木材等其它家居材质中。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。当前第1页1 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