一种利用木质素制备无醛木质素基木材胶黏剂的方法技术

一种利用木质素制备无醛木质素基木材胶黏剂的方法，涉及一种木材胶黏剂的制备方法。本发明专利技术的目的是要解决传统木材胶黏剂中石油基组份用量过大以及胶黏剂中存在有毒挥发性物质的问题。方法：一、配置木质素‑碱‑乙二醛的混合水溶液；二、木质素的羟基化反应；三、胶黏剂的制备，即得到利用木质素制备的无醛木质素基木材胶黏剂。本发明专利技术用于一种利用木质素制备无醛木质素基木材胶黏剂的方法。

In a method for preparing formaldehyde free wood adhesive with wood lignin

In a method for preparing lignin formaldehyde free wood adhesive with wood, and relates to a method for preparing wood adhesives. The aim of the present invention is to solve the problem of excessive amount of petroleum base components in traditional wood adhesives and the existence of toxic volatile substances in adhesives. Methods: a mixed aqueous solution in wood configuration alkali B two aldehyde; hydroxylation of two, wood; three, preparation of adhesive without formaldehyde, lignin in wood adhesive prepared by wood is obtained. The invention is used for a pigment preparation method of formaldehyde free wood adhesive with wood lignin.

【技术实现步骤摘要】
一种利用木质素制备无醛木质素基木材胶黏剂的方法
本专利技术涉及一种木材胶黏剂的制备方法。
技术介绍
我国是一个木材消费大国，但是自二十世纪九十年代以来，我国天然优质大径级木材越来越少，除此之外，由于国际范围内木材市场供不应求的现状导致俄罗斯、东南亚以及非洲等国家的进口原木价格日益上涨，我国木制品相关行业受到了前所未有的压力。为了满足各行各业发展以及人民生活水平提高对木制品的需求，国内外诸多木材加工企业早已将目光转移到小径材、枝丫材以及人工速生材上。以枝丫材、小径材、劣质木材以及采伐剩余物等作为原材料，利用木材胶接技术制备人造板及其他木材制品的方法卓有成效地缓解了木材资源匮乏的压力。当前木材行业所使用的胶黏剂仍然以源自于石油资源的合成树脂胶黏剂为主，如酚醛树脂和脲醛树脂，该类胶黏剂不仅性能优异，而且价格低廉，应用技术成熟。但同时现有木材胶黏剂也存在诸多不足：(1)传统木材胶黏剂中石油基组份用量过高，例如脲醛树脂45％以上原料来自于石油，而酚醛树脂则高达95％，石油资源日益枯竭导致合成树脂型胶黏剂生产成本急剧增加；(2)胶黏剂中甲醛(毒性：LD50mouse＞42mg/kg)、苯酚(毒性：LD50mouse＞270mg/kg)等有毒挥发性小分子会对人们身体健康造成危害，当前大多数人造板都存在不同程度甲醛挥发的问题(E2级≤5.0mg/L、E1级≤1.5mg/L、E0级≤0.5mg/L)；(3)传统木材胶黏剂生物降解性差，会对环境造成污染。因此，人们迫切地寻求利用可再生资源制备无醛木材胶黏剂的方法。当前，大豆蛋白基木材胶黏剂和淀粉基木材胶黏剂等都已成功实现工业化应用，然而木质素基木材胶黏剂成功工业化应用的实例却鲜有报道。木质素是一种价格低廉、产量巨大的可再生生物质资源，其结构含有多种活性官能团，如酚羟基、醇羟基、羰基、醛基、共轭双键等，这也是利用其制备各类生物质材料的基础。木质素基木材胶黏剂是指以木质素或改性木质素为主体，添加一定量固化剂及其他助剂制备而成的一类木材胶黏剂。在胶黏剂行业中最为常用的木质素是来源于制浆造纸行业的副产物和来源于生物炼制行业的副产物，后者没有经过碱或盐的蒸煮处理，降解程度低，更好的保留了原本木质素的结构，纯度和活性更高。在制备胶黏剂前，通常需要对木质素进行改性，以提高木质素分子中特定官能团的含量，增强反应活性，提升木质素基胶黏剂的胶接性能。木质素的绿色化改性以及利用其制备无醛木材胶黏剂等技术对于木材加工工业乃至整个木质素基生物质材料加工行业都有着重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决传统木材胶黏剂中石油基组份用量过大以及胶黏剂中存在有毒挥发性物质的问题，而提供一种利用木质素制备无醛木质素基木材胶黏剂的方法。一种利用木质素制备无醛木质素基木材胶黏剂的方法具体是按以下步骤完成的：一、配置木质素-碱-乙二醛的混合水溶液：在搅拌速度为400r/min～600r/min的条件下，将木质素加入到碱的水溶液A中，得到混合物，向混合物中加入乙二醛水溶液，得到均匀物料，最后向均匀物料中加入碱的水溶液B至pH为10～13，得到木质素-碱-乙二醛的混合水溶液；所述的木质素与碱的水溶液A的质量比为1:(0.75～1.5)；所述的木质素与乙二醛水溶液的质量比为1:(0.75～4)；所述的碱的水溶液A中碱的质量百分数为20％～40％；所述的碱的水溶液A中的碱为氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或两种的混合物；所述的碱的水溶液B与碱的水溶液A为同种物质；所述的乙二醛水溶液中乙二醛的质量百分数为30％～50％；所述的木质素为玉米秸秆生物炼制木质素；二、木质素的羟基化反应：将木质素-碱-乙二醛的混合水溶液置于带有搅拌桨和冷凝管的三口玻璃反应釜中，在搅拌速度为200r/min～400r/min及反应温度为40℃～90℃的条件下，反应2h～10h，反应后冷却至室温，得到改性后的木质素溶液；三、胶黏剂的制备：在搅拌条件下，向改性后的木质素溶液中加入环氧氯丙烷及水性乳液，混合均匀，得到利用木质素制备的无醛木质素基木材胶黏剂；所述的改性后的木质素溶液与环氧氯丙烷的质量比为1:(0.15～0.4)；所述的改性后的木质素溶液与水性乳液的质量比为1:(0.1～0.3)。所述的碱的水溶液A、碱的水溶液B及乙二醛水溶液中的水为自来水或蒸馏水，优选为蒸馏水。步骤三中所述的水性乳液为丙烯酸酯类乳液或水性聚氨酯乳液。本专利技术的优点：利用无毒、不挥发的乙二醛(毒性：LD50mouse＞1280mg/kg)替代甲醛(LD50mouse＞42mg/kg)、苯酚(LD50mouse＞270mg/kg)等有毒挥发性小分子对木质素进行改性，在木质素分子中引入一定量羟基和醛基等活性官能团，从而达到提高木质素反应活性的目的。同时，在利用改性的木质素制备胶黏剂时，不添加任何高毒性(甲醛、苯酚)的固化剂及助剂，从而达到从木质素改性到胶黏剂制备及应用的整个过程中不存在有毒物质挥发的问题，尤其是没有游离甲醛的释放。该方法获得的胶黏剂中石油基组份仅占25％～30％，相比传统木材胶黏剂(脲醛树脂45％，酚醛树脂95％)有明显的降低。对改性前后木质素分子内官能团含量及反应活性进行分析，改性后玉米秸秆木质素的总羟基含量为23.86％，相比未改性木质素提升了13.41％，可知利用乙二醛改性玉米秸秆木质素可达到预期效果，其与异氰酸酯或环氧氯丙烷的反应活性优于未改性的木质素。利用改性木质素制备无醛木材胶黏剂并利用其在热压条件下制备三层胶合板，得到的胶合板力学性能良好，干胶合强度可达到2.73MPa。本专利技术用于一种利用木质素制备无醛木质素基木材胶黏剂的方法。附图说明图1为傅里叶变换红外光谱图，a为未改性的玉米秸秆木质素，b为改性的玉米秸秆木质素固体粉末；图2为DSC谱图，1为未改性的玉米秸秆木质素与多亚甲基多苯基多异氰酸酯混合，2为改性的玉米秸秆木质素固体粉末与多亚甲基多苯基多异氰酸酯混合；图3为DSC谱图，1为未改性的玉米秸秆木质素与环氧氯丙烷混合，2为改性的玉米秸秆木质素固体粉末与环氧氯丙烷混合。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式是一种利用木质素制备无醛木质素基木材胶黏剂的方法具体是按以下步骤完成的：一、配置木质素-碱-乙二醛的混合水溶液：在搅拌速度为400r/min～600r/min的条件下，将木质素加入到碱的水溶液A中，得到混合物，向混合物中加入乙二醛水溶液，得到均匀物料，最后向均匀物料中加入碱的水溶液B至pH为10～13，得到木质素-碱-乙二醛的混合水溶液；所述的木质素与碱的水溶液A的质量比为1:(0.75～1.5)；所述的木质素与乙二醛水溶液的质量比为1:(0.75～4)；所述的碱的水溶液A中碱的质量百分数为20％～40％；所述的碱的水溶液A中的碱为氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或两种的混合物；所述的碱的水溶液B与碱的水溶液A为同种物质；所述的乙二醛水溶液中乙二醛的质量百分数为30％～50％；所述的木质素为玉米秸秆生物炼制木质素；二、木质素的羟基化反应：将木质素-碱-乙二醛的混合水溶液置于带有搅拌桨和冷凝管的三口玻璃反应釜中，在搅拌速度为200r/min～400r/min及反应温度为40℃～90℃的条件下，反应2h～10h，反应后冷却至室温，得到改性后的木质素溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用木质素制备无醛木质素基木材胶黏剂的方法，其特征在于一种利用木质素制备无醛木质素基木材胶黏剂的方法具体是按以下步骤完成的：一、配置木质素‑碱‑乙二醛的混合水溶液：在搅拌速度为400r/min～600r/min的条件下，将木质素加入到碱的水溶液A中，得到混合物，向混合物中加入乙二醛水溶液，得到均匀物料，最后向均匀物料中加入碱的水溶液B至pH为10～13，得到木质素‑碱‑乙二醛的混合水溶液；所述的木质素与碱的水溶液A的质量比为1:(0.75～1.5)；所述的木质素与乙二醛水溶液的质量比为1:(0.75～4)；所述的碱的水溶液A中碱的质量百分数为20％～40％；所述的碱的水溶液A中的碱为氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或两种的混合物；所述的碱的水溶液B与碱的水溶液A为同种物质；所述的乙二醛水溶液中乙二醛的质量百分数为30％～50％；所述的木质素为玉米秸秆生物炼制木质素；二、木质素的羟基化反应：将木质素‑碱‑乙二醛的混合水溶液置于带有搅拌桨和冷凝管的三口玻璃反应釜中，在搅拌速度为200r/min～400r/min及反应温度为40℃～90℃的条件下，反应2h～10h，反应后冷却至室温，得到改性后的木质素溶液；三、胶黏剂的制备：在搅拌条件下，向改性后的木质素溶液中加入环氧氯丙烷及水性乳液，混合均匀，得到利用木质素制备的无醛木质素基木材胶黏剂；所述的改性后的木质素溶液与环氧氯丙烷的质量比为1:(0.15～0.4)；所述的改性后的木质素溶液与水性乳液的质量比为1:(0.1～0.3)。...

【技术特征摘要】
1.一种利用木质素制备无醛木质素基木材胶黏剂的方法，其特征在于一种利用木质素制备无醛木质素基木材胶黏剂的方法具体是按以下步骤完成的：一、配置木质素-碱-乙二醛的混合水溶液：在搅拌速度为400r/min～600r/min的条件下，将木质素加入到碱的水溶液A中，得到混合物，向混合物中加入乙二醛水溶液，得到均匀物料，最后向均匀物料中加入碱的水溶液B至pH为10～13，得到木质素-碱-乙二醛的混合水溶液；所述的木质素与碱的水溶液A的质量比为1:(0.75～1.5)；所述的木质素与乙二醛水溶液的质量比为1:(0.75～4)；所述的碱的水溶液A中碱的质量百分数为20％～40％；所述的碱的水溶液A中的碱为氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或两种的混合物；所述的碱的水溶液B与碱的水溶液A为同种物质；所述的乙二醛水溶液中乙二醛的质量百分数为30％～50％；所述的木质素为玉米秸秆生物炼制木质素；二、木质素的羟基化反应：将木质素-碱-乙二醛的混合水溶液置于带有搅拌桨和冷凝管的三口玻璃反应釜中，在搅拌速度为200r/min～400r/min及反应温度为40℃～90℃的条件下，反应2h～10h，反应后冷却至室温，得到改性后的木质素溶液；三、胶黏剂的制备：在搅拌条件下，向改性后的木质素溶液中加入环氧氯丙烷及水性乳液，混合均匀，得到利用木质素制备的无醛木质素基木材胶黏剂；所述的改性后的木质素溶液与环氧氯丙烷的质量比为1:(0.15～0.4)；所述的改性后的木质素溶液与水性乳液的质量比为1:(0.1～0.3)。...

【专利技术属性】
技术研发人员：邸明伟，王森，于亚兰，
申请(专利权)人：东北林业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23