一种水性无醛粘合剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种粘合剂及其制备方法。一种水性无醛粘合剂，其特征在于它由质量浓度为５－７０％的高分子树脂水溶液、质量浓度为１５－４０％的天然高分子物水溶液、无机填料和助剂原料混合而成；高分子树脂和天然高分子物所占高分子树脂、天然高分子物、无机填料和助剂原料总质量百分比为：２０－８０％，无机填料所占高分子树脂、天然高分子物、无机填料和助剂原料总质量百分比为：１９．９９－７９．９９％，助剂所占高分子树脂、天然高分子物、无机填料和助剂原料总质量百分比为：０．０１－５％；其中高分子树脂、天然高分子物各占高分子树脂和天然高分子物的质量百分比为：高分子树脂５－９５％、天然高分子物５－９５％。本发明专利技术具有高粘接性能、成本低廉、工艺简单、环保的特点。主要用于木材、纸张等物品的粘接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种粘合剂及其制备方法，属于天然高分子材料领域，也属于精细高分子化工领域。
技术介绍
在自然界中，物质与物质的粘合性已经被广泛认识，蛋白质是能够充当这类起作用的粘合性物质。如在海洋中，蚌类蛋白的粘合性极强，即使是在湿的表面，也能形成很强的粘合作用，这类蛋白质被称为海洋粘合蛋白。因此，通过研究这类蛋白质的结构与性能之间的关系，利用仿生功能期望得到以蛋白质为主要成分的水性无醛粘合剂。自然界中，植物蛋白因具有可再生、易得、环境友好等多方面的优点，因此开发和利用植物蛋白具有深远的意义。大豆蛋白质是应用广泛的植物蛋白之一，是大豆榨油之后的副产品，大部分用于食品工业，在粘合剂、降解塑料等材料领域也得到应用。玉米蛋白粉也是一类植物蛋白，并且具有比大豆蛋白更低廉的价格，因此对其开发和利用具有更广阔的前景。淀粉是植物光合作用的产物，是自然界最丰富的天然高分子资源之一。植物蛋白和淀粉的粘合性能很早就得到认识并应用，但由于其用于粘合剂，存在强度不高、耐水性能不强、易发霉变质等缺点，因此实际应用得到了很大的限制。由于天然高分子特有的价廉、可再生、环境友好等优点，且因石油资源的日益紧张、原油价格持续上涨以及环境污染问题，基于可再生资源的天然高分子材料的研究和应用被广泛重视。对植物蛋白和淀粉粘合剂的研究成为研究热点，目前主要思路是通过物理和化学的方法改性制备出具有更高应用价值的植物蛋白或淀粉粘合剂。将大豆蛋白或淀粉与合成高分子共混制备粘合剂，如将淀粉与聚氨酯粘合剂复合，淀粉的羟基对聚氨酯粘合剂的性能具有一定的影响(Int.J.Adhes.Adhes.，2003，23，393-399；中国专利200510016573)。利用淀粉与合成高分子制备淀粉改性复合高分子无毒聚合胶合剂(中国专利200510033797)。采用低成本脱脂大豆粉为原料，通过蛋白定向变性技术和修饰技术，生产无毒性添加剂和无刺激性气味、粘结强度与醛类胶粘剂相仿的价廉质优的环保型胶粘剂(中国专利200410002616)。通过将大豆蛋白与水性增强树脂进行共混，得到粘合强度和耐水性能均较好的木材粘合剂(美国专利US0089418A1)。这些粘合剂在强度及性能方面得到了提高，但实际应用仍存在一些困难，如初粘力不高、固化时间长、易变质发霉等缺点，很难真正应用于实际。通过调节植物蛋白和淀粉链上的基团及高分子类型，同时添加一些助剂改善性能，以期将其获得更广泛地应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高粘接性能、成本低廉、环保的水性无醛粘合剂及其制备方法。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下一种水性无醛粘合剂，其特征在于它由质量浓度为5-70％的高分子树脂水溶液、质量浓度为15-40％的天然高分子物水溶液、无机填料和助剂原料混合而成；高分子树脂和天然高分子物所占高分子树脂、天然高分子物、无机填料和助剂原料(即固体干物料)总质量百分比为20-80％，无机填料所占高分子树脂、天然高分子物、无机填料和助剂原料总质量百分比为19.99-79.99％，助剂所占高分子树脂、天然高分子物、无机填料和助剂原料总质量百分比为0.01-5％；其中高分子树脂、天然高分子物各占高分子树脂和天然高分子物的质量百分比为高分子树脂5-95％、天然高分子物5-95％；所述的天然高分子物为植物蛋白物、改性植物蛋白物、淀粉、改性淀粉中的任意一种或任意二种或任意二种以上的混合物，任意二种或任意二种以上混合时，为任意配比；或者天然高分子物为植物蛋白物和淀粉混合的改性物(按现有的碱性改性、酯化改性、醚化改性或氧化改性进行)，淀粉所占植物蛋白物和淀粉质量百分比为1-70，植物蛋白物所占植物蛋白物和淀粉质量百分比为30-99；所述的无机填料为重晶石粉、石英粉、滑石粉、硅灰石粉中的任意一种或任意二种或任意二种以上的混合物，任意二种或任意二种以上混合时，为任意配比；所述的助剂为消泡剂、高效杀菌防霉剂、水性防沉剂中的任意一种或任意二种或任意二种以上的混合物，任意二种或任意二种以上混合时，为任意配比。所述的高分子树脂为含季铵盐四元环的聚酰胺树脂，或季铵盐四元环的聚酰胺树脂与丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、醋酸乙烯酯树脂中的任意一种或任意二种或三种的混合物，其聚酰胺树脂占整个高分子树脂的质量百分比为50-100，丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、醋酸乙烯酯树脂之间为任意配比。所述的植物蛋白物为大豆蛋白、玉米蛋白中的一种或二种的混合物，二种混合时，为任意配比。所述的淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、薯类淀粉(包括马铃薯淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉等)或豆类淀粉(包括豌豆淀粉、绿豆淀粉等)等各种天然植物淀粉。所述的大豆蛋白为大豆分离蛋白、大豆脱脂蛋白、大豆渣中的任意一种或任意二种或任意二种以上的混合物，任意二种或任意二种以上混合时，为任意配比。所述的含季铵盐四元环的聚酰胺树脂采用下述步骤制备1).通过有机二元酸与含仲胺的二元伯胺缩合反应，有机二元酸与含仲胺的摩尔比为1∶0.8-1.5，反应温度为110-185℃，反应时间为0.5-5小时，反应结束后加水调节固含量的质量百分比在5-70％；2).再加入环氧氯丙烷，环氧氯丙烷的摩尔量为含仲胺的二元伯胺用量的0.8-1.4％，先在15-30℃条件下反应0.2-2小时后，再升温到55-75℃条件进行反应1-3小时，反应结束后加稀硫酸酸化到pH值在3～6并调节固含量的质量百分比为5-70％。所述的有机二元酸为己二酸、丁二酸、辛二酸等；所述的含仲胺的二元伯胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺等。所述的丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、醋酸乙烯酯树脂为市购商品。一种水性无醛粘合剂的制备方法，其特征在于它包括如下步骤1)按高分子树脂和天然高分子物所占高分子树脂、天然高分子物、无机填料和助剂原料总质量百分比为20-80％，选取质量浓度为5-70％的高分子树脂水溶液、质量浓度为15-40％的天然高分子物水溶液，其中高分子树脂、天然高分子物各占高分子树脂和天然高分子物的质量百分比为高分子树脂5-95％、天然高分子物5-95％，备用；所述的天然高分子物为植物蛋白物、改性植物蛋白物、淀粉、改性淀粉中的任意一种或任意二种或任意二种以上的混合物，任意二种或任意二种以上混合时，为任意配比；或者天然高分子物为植物蛋白物和淀粉混合的改性物(按现有的碱性改性、酯化改性、醚化改性或氧化改性进行)，淀粉所占植物蛋白物和淀粉质量百分比为1-70，植物蛋白物所占植物蛋白物和淀粉质量百分比为30-99；2)按无机填料所占高分子树脂、天然高分子物、无机填料和助剂原料总质量百分比为19.99-79.99％，助剂所占高分子树脂、天然高分子物、无机填料和助剂原料总质量百分比为0.01-5％，选取无机填料、助剂，备用；3)质量浓度为5-70％的高分子树脂水溶液中加入质量浓度为15-40％的天然高分子物水溶液、无机填料，再加入助剂搅拌均匀即得产品。可根据使用及性能要求用质量浓度为0.01-40％的NaOH溶液调节pH值为5-11。由无机填料来控制整个水性无醛粘合剂的固含量为10-60wt％。当天然高分子物为含有植物蛋白物的改性物(即排除天然高分子物只为淀粉，改性淀粉，淀粉和改性淀粉，植物蛋白物和淀粉四种之一)时，称为含改性植物蛋白物，其水溶液称为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性无醛粘合剂，其特征在于它由质量浓度为５－７０％的高分子树脂水溶液、质量浓度为１５－４０％的天然高分子物水溶液、无机填料和助剂原料混合而成；高分子树脂和天然高分子物所占高分子树脂、天然高分子物、无机填料和助剂原料总质量百分比为：２０－８０％，无机填料所占高分子树脂、天然高分子物、无机填料和助剂原料总质量百分比为：１９．９９－７９．９９％，助剂所占高分子树脂、天然高分子物、无机填料和助剂原料总质量百分比为：０．０１－５％；其中高分子树脂、天然高分子物各占高分子树脂和天然高分子物的质量百分比为：高分子树脂５－９５％、天然高分子物５－９５％；所述的天然高分子物为植物蛋白物、改性植物蛋白物、淀粉、改性淀粉中的任意一种或任意二种或任意二种以上的混合物，任意二种或任意二种以上混合时，为任意配比；或者天然高分子 物为植物蛋白物和淀粉混合的改性物，淀粉所占植物蛋白物和淀粉质量百分比为：１－７０，植物蛋白物所占植物蛋白物和淀粉质量百分比为：３０－９９；所述的无机填料为重晶石粉、石英粉、滑石粉、硅灰石粉中的任意一种或任意二种或任意二种以上的混合物 ，任意二种或任意二种以上混合时，为任意配比；所述的助剂为消泡剂、高效杀菌防霉剂、水性防沉剂中的任意一种或任意二种或任意二种以上的混合物，任意二种或任意二种以上混合时，为任意配比。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄进，魏铭，艾福金，郑化，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]