一种降解胶原-聚氨酯水性木材胶粘剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种降解胶原‑聚氨酯水性木材胶粘剂，按照重量份包括以下组分：异氰酸酯100～150份、聚酯型多元醇50～75份、催化剂0.1～0.2份、亲水扩链剂30～45份、小分子二元醇扩链剂10～15份、中和剂20～30份、降解胶原50～110份。本发明专利技术还公开了一种降解胶原‑聚氨酯水性木材胶粘剂的制备方法，本发明专利技术以制革过程中产生的铬革屑废弃物降解产物为原料，为铬革屑废弃物的资源化再利用增加了途径，在带来相应经济效益的同时，一定程度上减轻了环境的压力。同时通过与水性聚氨酯的共聚改性，不仅解决了单一聚氨酯的高成本问题，同时有效地改善了铬革屑胶原降解物的胶粘强度及耐水性等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种降解胶原-聚氨酯水性木材胶粘剂及其制备方法
本专利技术属于化学化工领域，具体地说，涉及一种降解胶原-聚氨酯水性木材胶粘剂及其制备方法。
技术介绍
皮胶原蛋白的降解产物(例如明胶)，在木材工业中做为胶粘剂具有悠久的历史了，具有胶层凝固时间短(只需几分钟到十几分钟即可)，对木材附着力好，胶接强度大，调胶简单，不需加其他助剂。但是，要求分子量达到100kDa左右，否则随着胶原降解物分子量的降低，胶的固化能力及粘合能力也随之急剧下降，使得由铬革屑制得的小分子胶原降解物无法作为胶粘剂直接使用，故而极大的限制了铬革屑废弃物在木材胶粘剂中的资源化再利用。同时胶原降解物存在耐湿耐水性差，遇水就膨胀，丧失胶粘强度，耐腐蚀性差。但是与合成树脂胶粘剂(如三聚氰胺甲醛树脂，脲醛树脂，酚醛树脂等)相比，由淀粉、蛋白质等动植物生物质胶粘剂具有环保、无毒无害、可降解等优点。随着目前社会对环保和健康的要求日益的提高，传统含甲醛合成树脂胶粘剂逐渐被退出木胶行列，故而通过化学改性的方法，改善铬革屑胶原降解物的初粘力、耐水性差等缺点，得到具有更高性能的胶粘剂，成为一个重要的研究方向。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术针对上述的问题，提供了一种降解胶原-聚氨酯水性木材胶粘剂及其制备方法，本专利技术以制革过程中产生的铬革屑废弃物降解产物为原料，为铬革屑废弃物的资源化再利用增加了途径，在带来相应经济效益的同时，一定程度上减轻了环境的压力。同时通过与水性聚氨酯的共聚改性，不仅解决了单一聚氨酯的高成本问题，同时有效地改善了铬革屑胶原降解物的胶粘强度及耐水性等问题。得到一种无溶剂化水性环保型木材胶粘剂。为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种降解胶原-聚氨酯水性木材胶粘剂，按照重量份包括以下组分：异氰酸酯100～150份、聚酯型多元醇50～75份、亲水扩链剂30～45份、小分子二元醇扩链剂10～15份、中和剂20～30份、降解胶原液50～110份。进一步地，异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯中的一种；聚酯型多元醇为聚己二酸丁二醇酯二醇或聚己二酸乙二醇酯中的一种。进一步地，异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯时，该降解胶原-聚氨酯水性木材胶粘剂还包括0.1～0.2份的催化剂，催化剂为二月桂酸二丁基锡。进一步地，亲水扩链剂为二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸中的一种，小分子二元醇扩链剂为1,4-丁二醇或一缩二乙二醇中的一种；所述中和剂为三乙胺或三正丁胺中的一种；所述降解胶原来自废革屑碱性降解至分子质量为6000～10000，溶液含胶量为45％～50％，粘度在500～1000mPa·s，游离氨基含量不少于3.5％。本专利技术还公开了一种降解胶原-聚氨酯水性木材胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：1)称量：按照重量份称量以下组分：异氰酸酯100～150份、聚酯型多元醇50～75份、亲水扩链剂30～45份、小分子二元醇扩链剂10～15份、中和剂20～30份、降解胶原液50～110份；2)制备预聚体：异氰酸酯与聚酯型多元醇在65℃下充分反应1～2h，升温并保温，制得聚氨酯预聚体；3)扩链反应：在步骤2)制备得到的预聚体中加入亲水扩链剂进行扩链反应，然后加入小分子二元醇扩链剂进行扩链反应，升温反应；4)中和、乳化：将步骤3)中产物降温至50℃，加入中和剂进行中和，保温，高速搅拌下加入定量去离子水进行乳化，控制乳化时间，得到聚氨酯水性预聚体乳液；5)水相共聚：2吨反应釜快速搅拌下，加入胶原降解物水分散液，之后，低速搅拌，升温，保温，降温，负压下真空除去挥发物，制备出无溶剂化水性降解胶原水性聚氨酯木材胶粘剂乳液，即为降解胶原-聚氨酯水性木材胶粘剂。进一步地，步骤2)中的—NCO与—OH的摩尔比为1.5～2.0，反应条件为65℃下反应1h，升温至80～85℃，保温1～2h。进一步地，步骤2)中的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯中的一种；聚酯型多元醇为聚己二酸丁二醇酯二醇或聚己二酸乙二醇酯中的一种，所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯时，加入0.1～0.2份的催化剂，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。进一步地，步骤3)中的扩链反应条件为60～70℃下反应2～4h；升温反应为升温至80～85℃反应2～4h；步骤4)乳化反应时间为5～10min。进一步地，步骤4)中的高速搅拌转速为1000～1200r/min，步骤5)中的快速搅拌为300～500r/min，低速搅拌为150～200r/min，升温后的温度为65℃，保温时间为1～2h，降温后的温度为50℃，负压压力为300mbar。进一步地，亲水扩链剂为二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸中的一种，小分子二元醇扩链剂为1,4-丁二醇或一缩二乙二醇中的一种；中和剂为三乙胺或三正丁胺中的一种；降解胶原来自废革屑碱性降解至分子质量为6000～10000，溶液含胶量为45％～50％，粘度在500～1000mPa·s，游离氨基含量不少于3.5％。与现有技术相比，本专利技术可以获得包括以下技术效果：1)本专利技术为非溶剂型乳液胶，具有环保意义；2)本专利技术作为水性PU树脂胶，胶乳液粘度低而含固量高(45％～50％)；3)本专利技术无甲醛及无味，作为高档蛋白胶，易迅速被接受使用；4)本专利技术利用废弃胶原蛋白再生资源化，成本低。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术胶涂胶的实验图；图2是本专利技术胶抗剪切强度测试前样品图。具体实施方式以下将配合实施例来详细说明本专利技术的实施方式，藉此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。本专利技术提供一种降解胶原-聚氨酯水性木材胶粘剂，按照重量份包括以下组分：异氰酸酯100～150份、聚酯型多元醇50～75份、亲水扩链剂30～45份、小分子二元醇扩链剂10～15份、中和剂20～30份、降解胶原液50～110份。其中，异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯中的一种。聚酯型多元醇为聚己二酸丁二醇酯二醇或聚己二酸乙二醇酯中的一种。异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯时，该降解胶原-聚氨酯水性木材胶粘剂还包括0.1～0.2份的催化剂，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。亲水扩链剂为二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸中的一种，小分子二元醇扩链剂为1,4-丁二醇或一缩二乙二醇中的一种。中和剂为三乙胺或三正丁胺中的一种。降解胶原液来自废弃革屑经碱性物(Ca(OH)2、NaOH、Mg(OH)2)精确热降解至分子质量为6000～10000，溶液含胶量为45％～50％，粘度在500～1000mPa·s，游离氨基含量不少于3.5％。其中，降解胶原液的分子质量为6000～10000，降解胶原物分子量太小，有利于PU的合成，但影响粘合力；分子量太大，溶液粘度大不易合成，若产品含固量低，含水多，胶的干燥慢。降解胶原物组分对本专利技术的降解胶原-聚氨酯水性木材胶粘剂的特性有着比较大的影响，降解胶原物组分含量高，胶的亲水过高，湿态黏合力下降；组分低而PU组分高，胶的水性浸润性下降，产品成本增加。本专利技术提供一种降解胶原-聚氨酯水性木材胶粘剂的制备方法，包括以下步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降解胶原‑聚氨酯水性木材胶粘剂，其特征在于，按照重量份包括以下组分：异氰酸酯100～150份、聚酯型多元醇50～75份、亲水扩链剂30～45份、小分子二元醇扩链剂10～15份、中和剂20～30份、降解胶原液50～110份。

【技术特征摘要】
1.一种降解胶原-聚氨酯水性木材胶粘剂，其特征在于，按照重量份包括以下组分：异氰酸酯100～150份、聚酯型多元醇50～75份、亲水扩链剂30～45份、小分子二元醇扩链剂10～15份、中和剂20～30份、降解胶原液50～110份。2.根据权利要求1所述的降解胶原-聚氨酯水性木材胶粘剂，其特征在于，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯中的一种；所述聚酯型多元醇为聚己二酸丁二醇酯二醇或聚己二酸乙二醇酯中的一种。3.根据权利要求2所述的降解胶原-聚氨酯水性木材胶粘剂，其特征在于，所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯时，该降解胶原-聚氨酯水性木材胶粘剂还包括0.1～0.2份的催化剂，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。4.根据权利要求1所述的降解胶原-聚氨酯水性木材胶粘剂，其特征在于，所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸中的一种，小分子二元醇扩链剂为1,4-丁二醇或一缩二乙二醇中的一种；所述中和剂为三乙胺或三正丁胺中的一种；所述降解胶原来自废革屑碱性降解至分子质量为6000～10000，溶液含胶量为45％～50％，粘度在500～1000mPa·s，游离氨基含量不少于3.5％。5.一种降解胶原-聚氨酯水性木材胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)称量：按照重量份称量以下组分：异氰酸酯100～150份、聚酯型多元醇50～75份、亲水扩链剂30～45份、小分子二元醇扩链剂10～15份、中和剂20～30份、降解胶原液50～110份；2)制备预聚体：异氰酸酯与聚酯型多元醇在65℃下充分反应1h，升温并保温，制得聚氨酯预聚体；3)扩链反应：在步骤2)制备得到的预聚体中加入亲水扩链剂进行扩链反应，然后加入小分子二元醇扩链剂进行扩链反应；4)中和、乳化：将步骤3)中产物降温至50℃，加入中和剂进行中和，高速搅拌下加入定量去离子水进行乳化，控制乳化时间，得到聚氨酯水性预聚体...

【专利技术属性】
技术研发人员：单志华，杨茂，王玉增，陈慧，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51