生物质基胶黏剂填料、胶黏剂、胶合板及制备方法和应用与流程

本发明具体涉及一种生物质基胶黏剂填料、胶黏剂、胶合板及制备方法和应用。

背景技术：

脲醛胶和酚醛胶因其制造成本低，价格低廉使之成为用户量最大的木材胶黏剂。根据2019年胶合板行业报告，2018年全年用于人造板行业的脲醛胶的使用量为1491万吨，酚醛胶的使用量为149万吨，共约1540万吨。胶黏剂的使用量巨大，也导致胶黏剂中填料的用量较大，按照填料占胶黏剂的质量百分数为25％的添加量来计算，填料的使用量约有385万吨。填料中大部分添加剂为工业面粉，在目前粮食紧张的国情下，必须减少工业面粉的使用量。另外，酚醛胶和脲醛胶在水煮后的湿强度较差，甲醛释放量较高，严重威胁着企业的发展和人民群众的身心健康。

因此，本领域亟需开发一种胶合强度高，甲醛释放量低，价格低廉的胶黏剂。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中的胶黏剂的填料主要以淀粉为原料，其成本高，且使用含酚醛树脂或脲醛树脂的胶黏剂制备胶合板时，甲醛释放量高，威胁人类健康，且胶合板的强度偏低等缺陷而提供一种生物质基胶黏剂填料、胶黏剂、胶合板及制备方法和应用。采用含有本发明生物质基胶黏剂填料的胶黏剂制备胶合板的过程中，可以减少甲醛的释放量，制得的胶合板的强度高；且在涂胶过程中，可有效避免胶黏剂黏连现象的发生，适用于工业成产。

发明人在研发过程中发现，采用含有本发明生物质基胶黏剂填料的胶黏剂制备胶合板的过程中，经热压处理，生物提取物结合其他各组分可有效吸收胶黏剂中多余的甲醛，形成体型结构，降低甲醛释放量，对胶合板强度有一定的改善；发明人还发现在涂胶过程中，碳酸钙结合其他组分可有效防止胶黏剂因胶辊转动而发生的黏连现象。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：

本发明提供一种生物质基胶黏剂填料的原料组合物，其包括如下重量份数的各组分：30～60份生物提取物、20～50份蒙脱土、5～10份碳酸钙、5～10份羧甲基纤维素钠和0.5～3份瓜尔胶；其中，所述生物提取物为烧碱法制浆或硫酸盐法制浆过程中产生的废弃物。

一较佳实施方案中，所述生物提取物的制备方法包括如下步骤：木片、氢氧化钠、硫化钠和水经蒸煮制得浆料，所述浆料经喷放、回收蒸汽、洗涤后得到硫酸纸浆，去除所述硫酸纸浆后，体系中剩余的物料为所述的生物提取物。

又一较佳实施方案中，所述生物提取物的制备方法包括如下步骤：木片、浓度为0.5～2mol/l的氢氧化钠水溶液和浓度为0.1～0.4mol/l的硫化钠水溶液在温度为150～190℃的条件下蒸煮70～100min制得浆料，所述浆料经喷放、回收蒸汽、洗涤后得到硫酸纸浆，去除所述硫酸纸浆后，体系中剩余的物料为所述的生物提取物。

本发明中，所述蒙脱土的粒径可为本领域该类物质常规的粒径，较佳地为200～500目。

本发明中，所述碳酸钙的粒径可为本领域该类物质常规的粒径，较佳地300～8000目。

本发明中，所述生物提取物的重量份数较佳地为40～60份。

本发明中，所述蒙脱土的重量份数较佳地为20～30份。

本发明中，所述碳酸钙的重量份数较佳地为7～10份。

本发明中，所述羧甲基纤维素钠的重量份数较佳地为8～10份。

本发明中，所述瓜尔胶的重量份数较佳地为1.5～3份。

本发明还提供一种生物质基胶黏剂填料的制备方法，其原料组合物为如上所述的生物质基胶黏剂填料的原料组合物；

其制备方法包括如下步骤：“所述生物提取物和所述蒙脱土的混合物”与“所述碳酸钙、所述羧甲基纤维素钠和所述瓜尔胶的混合物”经混合，即得。

本发明中，所述混合的转速可为本领域该类操作常规的转速，较佳地为50～200rpm，更佳地为60～90rpm，例如80rpm。

本发明中，所述混合的时间可为本领域该类操作常规的时间，较佳地为5～30min，更佳地为8～10min。

本发明中，所述生物提取物和所述蒙脱土的混合物可通过常规方法制得，较佳地，其制备方法包括如下步骤：所述生物提取物与所述蒙脱土经混合，即得。其中，所述混合的时间可为本领域该类操作常规的时间，较佳地为10～60min。所述混合的转速可为本领域该类操作常规的转速，较佳地为60～150rpm。

本发明中，所述碳酸钙、所述羧甲基纤维素钠和所述瓜尔胶的混合物可通过常规方法制得，较佳地，其制备方法包括如下步骤：所述碳酸钙、所述羧甲基纤维素钠与所述瓜尔胶经混合，即得。其中，所述混合的时间可为本领域该类操作常规的时间，较佳地为10～60min。所述混合的转速可为本领域该类操作常规的转速，较佳地为60～150rpm。

本发明还提供一种生物质基胶黏剂填料，其由如上所述的生物质基胶黏剂填料的制备方法制得。

本发明还提供一种如上所述的生物质基胶黏剂填料作为制备填料在胶黏剂领域的应用。

本发明还提供一种胶黏剂，其由25～30份如上所述的生物质基胶黏剂填料和90～110份树脂经混合制得；其中，所述树脂包括酚醛树脂和/或脲醛树脂。

其中，所述混合的转速可为本领域该类操作常规的转速，较佳地为80～120rpm。

所述混合的时间可为本领域该类操作常规的时间，较佳地为5～8min。

所述生物质基胶黏剂填料的重量份数较佳地为27～30份。

所述树脂的重量份数较佳地为100～110份。

所述酚醛树脂的固含量可为本领域该类物质常规的固含量，较佳地为40％～47％，更佳地为45.43％。

所述酚醛树脂的粘度可为本领域该类物质常规的粘度，较佳地为90～150pa·s，更佳地为95～110pa·s。

所述酚醛树脂的ph值可为本领域该类物质常规的ph值，较佳地为11～13.7，更佳地为13～13.69。

所述脲醛树脂的固含量可为本领域该类物质常规的固含量，较佳地为40％～47％，更佳地为42.15％。

所述脲醛树脂的粘度可为本领域该类物质常规的粘度，较佳地为90～150pa·s，更佳地为91～140pa·s。

所述脲醛树脂的ph值可为本领域该类物质常规的ph值，较佳地为7～8，更佳地为7.5～7.58。

本发明还提供一种胶合板，其原料包括如上所述的胶黏剂。

本发明中，所有混合的步骤均在室温下进行。所述室温为本领域技术人员常规认为的15～40℃。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明所用试剂和原料均市售可得。

本发明的积极进步效果在于：本发明制得的生物质基胶黏剂填料采用生物提取物、蒙脱土、碳酸钙、羧甲基纤维素钠和瓜尔胶为主要原料，其中生物提取物为造纸行业制浆之后的废弃物，成本低廉，也提高了其利用度，实现变废为宝；以生物质基胶黏剂填料为填料制得的胶黏剂的胶合强度显著提高，也可有效解决胶黏剂涂胶时易发生黏连现象的问题；采用胶黏剂进行压板时，可在一定程度上降低胶合板中甲醛释放量，适用于工业生产。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

下述实施例和对比例中脲醛树脂购买于临沂市义堂镇利源胶厂，其固含量为42.15％，粘度为91，ph为7.58；

酚醛树脂购买于临沂市义堂镇利源胶厂，其固含量为45.43％，粘度为95，ph为13.69；

蒙脱土的粒径为200～250目；碳酸钙的粒径为500～600目。

生物提取物为济宁明升新材料有限公司提供，固含量为50％。生物提取物为硫酸盐法制备纸浆过程中产生的废弃物，其制备方法具体包括下述步骤：将木片、浓度为1mol/l的氢氧化钠水溶液和浓度为0.2mol/l的硫化钠水溶液加入蒸煮器中，在170℃温度下保持90min，制得浆料，浆料经喷放、回收蒸汽、洗涤后得到硫酸纸浆，去除硫酸纸浆后，体系中剩余的物料为生物提取物。

实施例1

一、生物质基胶黏剂填料的制备

(1)将30份生物提取物和50份蒙脱土在混料机中混合均匀，混合的转速为150rpm，混合的时间为10min，制得物料a；

(2)将5份碳酸钙、5份羧甲基纤维素钠和0.5份瓜尔胶在另一混料机中混合均匀，混合的转速为150rpm，混合的时间为10min，制得物料b；

(3)将物料a和物料b在转速为80rpm条件下混合5min，最后得到生物质基胶黏剂填料。

二、含酚醛树脂胶黏剂的制备

将27份上述制得的生物质基胶黏剂填料和100酚醛树脂混合，混合的转速为120rpm，混合的时间为5min，制得含酚醛树脂胶黏剂。

三、含脲醛树脂胶黏剂的制备

将27份上述制得的生物质基胶黏剂填料和100脲醛树脂混合，混合的转速为120rpm，混合的时间为5min，制得含脲醛树脂胶黏剂。

实施例2

一、生物质基胶黏剂填料的制备

(1)将40份生物提取物和30份蒙脱土在混料机中混合均匀，混合的转速为60rpm，混合的时间为60min，制得物料a；

(2)将7份碳酸钙、8份羧甲基纤维素钠和1.5份瓜尔胶在另一混料机中混合均匀，混合的转速为60rpm，混合的时间为60min，制得物料b；

(3)将物料a和物料b在转速为90rpm条件下混合5min，最后得到生物质基胶黏剂填料。

二、含酚醛树脂胶黏剂的制备

将27份上述制得的生物质基胶黏剂填料和100酚醛树脂混合，混合的转速为100rpm，混合的时间为6min，制得含酚醛树脂胶黏剂。

三、含脲醛树脂胶黏剂的制备

将27份上述制得的生物质基胶黏剂填料和100脲醛树脂混合，混合的转速为100rpm，混合的时间为6min，制得含脲醛树脂胶黏剂。

实施例3

一、生物质基胶黏剂填料的制备

(1)将60份生物提取物和20份蒙脱土在混料机中混合均匀，混合的转速为100rpm，混合的时间为40min，制得物料a；

(2)将10份碳酸钙、10份羧甲基纤维素钠和3份瓜尔胶在另一混料机中混合均匀，混合的转速为100rpm，混合的时间为40min，制得物料b；

(3)将物料a和物料b在转速为60rpm条件下混合8min，最后得到生物质基胶黏剂填料。

二、含酚醛树脂胶黏剂的制备

将27份上述制得的生物质基胶黏剂填料和100酚醛树脂混合，混合的转速为80rpm，混合的时间为8min，制得含酚醛树脂胶黏剂。

三、含脲醛树脂胶黏剂的制备

将27份上述制得的生物质基胶黏剂填料和100脲醛树脂混合，混合的转速为80rpm，混合的时间为8min，制得含脲醛树脂胶黏剂。

对比例1

一、含酚醛树脂胶黏剂的制备

胶黏剂填料为面粉，将27份面粉和100酚醛树脂混合，混合的转速为80rpm，混合的时间为8min，制得含酚醛树脂胶黏剂。

二、含脲醛树脂胶黏剂的制备

胶黏剂填料为面粉，将27份面粉和100脲醛树脂混合，混合的转速为80rpm，混合的时间为8min，制得含脲醛树脂胶黏剂。

对比例2

一、含酚醛树脂胶黏剂的制备

胶黏剂填料为木粉，将27份木粉和100酚醛树脂混合，混合的转速为80rpm，混合的时间为8min，制得含酚醛树脂胶黏剂。

二、含脲醛树脂胶黏剂的制备

胶黏剂填料为木粉，将27份木粉和100脲醛树脂混合，混合的转速为80rpm，混合的时间为8min，制得含脲醛树脂胶黏剂。

对比例3

一、生物质基胶黏剂填料的制备

(1)将60份生物提取物、20份蒙脱土、10份碳酸钙、10份羧甲基纤维素钠和3份瓜尔胶在混料机中在转速为60rpm条件下混合8min，最后得到生物质基胶黏剂填料。

二、含酚醛树脂胶黏剂的制备

将27份上述制得的生物质基胶黏剂填料和100酚醛树脂混合，混合的转速为80rpm，混合的时间为8min，制得含酚醛树脂胶黏剂。

三、含脲醛树脂胶黏剂的制备

将27份上述制得的生物质基胶黏剂填料和100脲醛树脂混合，混合的转速为80rpm，混合的时间为8min，制得含脲醛树脂胶黏剂。

对比例4

与实施例1相比，区别仅在于步骤(2)中不添加碳酸钙，其他条件参数与实施例1相同，制得生物质基胶黏剂填料、含酚醛树脂胶黏剂和含脲醛树脂胶黏剂。采用该对比例制得的含酚醛树脂胶黏剂或含脲醛树脂胶黏剂对板材进行施胶的过程中，会有黏连现象发生，不易于工业化生产。

效果实施例

制备三层施胶板，具体制备工艺包括如下步骤：

采用上述实施例和对比例制得的含酚醛树脂胶黏剂或含脲醛树脂胶黏剂对杨木板材进行双面施胶，双面施胶量为320～350g/m²；

待施胶工序结束后，先进行冷压处理，冷压采用的压力为0.8～1.0mpa，冷压的时间为30～60min；再进行热压处理，当胶黏剂为含酚醛树脂胶黏剂时，热压的温度为140℃，当胶黏剂为含脲醛树脂胶黏剂时，热压的温度为110℃；热压的时间为1min/mm+5min(即按照每毫米板厚1min的标准计算时间，再加上5min在0pa下排潮的时间)，热压的压强为1mpa。

采用上述实施例制得的含酚醛树脂胶黏剂或含脲醛树脂胶黏剂进行施胶的过程中，均不会发生黏连现象；而采用对比例1、2和4制得的含酚醛树脂胶黏剂和含脲醛树脂胶黏剂进行施胶的过程中，会有黏连现象发生。

按照国标要求制备待测试样，并测试待测试样的胶合强度和甲醛释放量；当胶黏剂为含酚醛树脂胶黏剂时，胶合强度按照国标gb/t17657中的4.17.5.2.3测试方法测得；当胶黏剂为含脲醛树脂胶黏剂时，胶合强度按照国标gb/t17657中的4.17.5.2.2测试方法测得。甲醛释放量按照国标gb/t17657中4.59的方法进行检测，结果见表1。

表1

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