一种耐水大豆油基木材胶黏剂的制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种耐水大豆油基木材胶粘剂的制备方法和应用，采用交联剂六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、环氧大豆油丙烯酸酯(AESO)和引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)共聚制备环境友好生物胶黏剂，所得胶黏剂用于与杨木单板或竹刨花通过热压成型制备木质胶合板与竹刨花板。本发明专利技术制备的胶合板与竹刨花板环境友好、无甲醛释放，且胶合板与刨花板具有很高的湿胶合强度、内结合强度、静曲强度、弹性模量、耐水性和耐高温性。性和耐高温性。性和耐高温性。

【技术实现步骤摘要】
一种耐水大豆油基木材胶黏剂的制备方法和应用


[0001]本专利技术属于人造板加工
，具体涉及一种耐水大豆油基木材胶粘剂的制备方法和应用。

技术介绍

[0002]在胶合板加工生产中，木材胶黏剂发挥着重大作用，同时成为了衡量及评估木材加工业水平的标志之一。中国是世界上木材消费和木制品生产的大国，同时带动着我国木材胶黏剂行业的迅速发展。2019年全国人造板产量从1980年的9.9
×
10
5 m3已经迅速增长至3.09
×
10
8 m3。传统人造板工业由于甲醛系胶粘剂的长期使用，导致游离甲醛等有害气体产生，对生产者和消费者身体健康造成影响。因此，研发生物质基胶粘剂，以期部分或全部替代石油胶粘剂应用于人造板工业，可降低对不可再生资源的消耗，保护生态环境，维护人类生命健康。
[0003]大豆成分中含有20%的油脂、30%的碳水化合物和40%的大豆蛋白。大豆油的主要成分是甘油三酯，其脂肪酸主要成分为54%的亚油酸、23%的油酸、11%的棕榈酸和8%的亚麻酸。大豆油经过环氧化和丙烯酸化后得到环氧大豆油丙烯酸酯(AESO)， AESO结构上同时含有活性不饱和双键、羟基和环氧基，利用双键的自由基聚合可制备各种大豆油基树脂基体及其植物纤维增强的生物质复合材料；同时，羟基的存在也为复合材料的界面改性提供了反应活性点。然而，由于AESO的长脂肪酸链特征，目前研究多集中在低分子量、高活性的生物基反应性溶剂合成上。将不饱和植物油氧化，再把丙烯酸加入不饱和植物油中，可合成得到环氧大豆油丙烯酸酯，其在木材胶粘剂领域中具有巨大的应用潜力。具有高反应活性的异氰酸酯基团能与多种官能团发生化学反应，因此，异氰酸酯树脂已被广泛用作固化剂和胶粘剂。
[0004]本专利技术以环氧大豆油丙烯酸酯(AESO)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)为原料制备环境友好生物胶黏剂，并分别以杨木单板与竹刨花为原料，通过热压工艺制备木质胶合板和竹刨花板。在开拓生物质资源的高效利用和新产品研发的同时，可减少石油基产品的使用，有利于发展低碳经济。采用新型生物基树脂替代传统酚醛、脲醛树脂，也有利于减少人造板工业中的甲醛释放问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决针对现有酚醛树脂与脲醛树脂胶黏剂的甲醛释放问题，提供一种耐水大豆油基木材胶黏剂的制备方法。其制造过程与所制得的胶合板与刨花板无甲醛排放，同时具有很高的湿胶合强度、内结合强度、静曲强度、弹性模量、耐水性和耐高温性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种耐水大豆油基木材胶黏剂，由环氧大豆油丙烯酸酯（AESO）和交联剂六亚甲基二异氰酸酯（HDI）在引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯（TBPB）的作用下共聚得到。
[0007]所述HDI和AESO的质量比为0.5﹕9.5~2﹕8；所述TBPB占AESO的质量分数为1%~3%。
[0008]一种耐水大豆油基木材胶黏剂的制备方法，具体步骤为：将HDI与AESO按质量比混合搅拌均匀后加入引发剂TBPB，室温下继续搅拌均匀后静置消泡，即得耐水大豆油基木材胶黏剂。
[0009]一种基于耐水大豆油基木材胶黏剂的木材胶合板，由耐水大豆油基胶黏剂和木材单板通过热压成型制备得到。
[0010]所述胶合板的施胶量为200~300 g/m2。
[0011]一种制备木材胶合板的具体步骤为：将杨木单板切割成23
ꢀ×ꢀ
23
ꢀ×ꢀ
0.1 cm3大小，经烘干（103℃, 0.5h）后备用；按预定施胶量将大豆油基胶黏剂均匀涂抹在单板上；三层单板按芯层横纹、外层竖纹组坯后置于热压机中，以140℃、压力1 MPa热压4 min，得到基于耐水大豆油基胶黏剂的胶合板。
[0012]一种基于耐水大豆油基木材胶黏剂制备的竹刨花板，由耐水大豆油基木材胶黏剂和竹刨花通过热压成型制备得到。
[0013]所述竹刨花板的施胶量按质量比为10~20%。
[0014]一种制备竹刨花板的具体步骤为：竹刨花经103℃、4 h烘干后与耐水大豆油基胶黏剂混合搅拌10 min，将刨花
‑
胶黏剂混合物铺装于模具后置于热压机进行热压；热压过程为三段工艺，温度均保持在150℃，0.4 MPa下预压0.5 min后升高压力至6 MPa继续热压10 min，随后泄压至3 MPa保持1 min；热压结束后，取出模具使其冷却至室温后得到竹刨花板。
[0015]本专利技术的有益效果在于：1）本专利技术制备的木材胶黏剂具有生物基含量高、不含有毒反应性溶剂、环境友好等特点，制备的胶合板与刨花板具有很高的湿胶合强度、内结合强度、静曲强度、弹性模量、耐水性和耐高温性。
[0016]2）本专利技术采用优化的工艺参数组合，热压过程为三段工艺，温度均保持在150℃，0.4 MPa下预压0.5 min后升高压力至6 MPa继续热压10 min，随后泄压至3 MPa保持1 min；制备耐水大豆油基刨花板。
附图说明
[0017]图1为大豆油基胶黏剂的制备机理；图2为大豆油基胶黏剂的差热扫描量热（DSC）曲线；图3为大豆油基胶黏剂的粘度随温度变化图。
[0018]图2和3中，AESO和AESO
‑
HDI分别表示AESO和乙醇的质量比为8 : 2与AESO和HDI质量比为8.5 : 1.5的胶黏剂（对比例1、实施例1）；表1、2中AESO﹕HDI均为其质量比；附图中引发剂TBPB用量均为AESO质量的2%。
具体实施方式
[0019]为进一步公开而不是限制本专利技术，以下结合实例对本专利技术作进一步的说明。
[0020]原料：竹刨花由福人集团森林工业有限公司（福建邵武）提供。杨木单板（幅面300 mm
×ꢀ
300 mm，厚度1.2~1.3 mm，含水率10~12%）购自维德木业（苏州）有限公司。环氧大豆油丙烯酸酯（AESO，牌号F03，23℃粘度为8000~20000 mPa
·
s，酸值≤12 mg KOH/g）购自江苏
利田科技有限公司；六亚甲基二异氰酸酯（HDI，99%）和过氧化苯甲酸叔丁酯（TBPB，98%）购自上海麦克林生化科技有限公司。
[0021]对比例1无交联剂大豆油基木材胶黏剂大豆油基木材胶黏剂的制备过程为：将20 g 乙醇、80 g AESO和1.6 g TBPB混合搅拌均匀静置消泡，即得大豆油基木材胶黏剂。
[0022]所述制备过程中，AESO与乙醇的用量比，按质量比计为8 : 2；引发剂TBPB的用量为AESO质量的2%。
[0023]对比例2基于大豆油基木材胶黏剂的刨花板：大豆油基木材胶黏剂的制备过程为：将20 g 乙醇、80 g AESO和1.6 g TBPB混合搅拌均匀静置消泡，即得大豆油基木材胶黏剂。
[0024]刨花板的制备过程为：将竹刨花经103℃、4 h烘干后与耐水大豆油基木材胶黏剂混合搅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐水大豆油基木材胶黏剂，其特征在于：所述耐水大豆油基木材胶黏剂是由环氧大豆油丙烯酸酯和交联剂六亚甲基二异氰酸酯在引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯的作用下共聚得到。2.根据权利要求1所述的耐水大豆油基木材胶黏剂，其特征在于：所述六亚甲基二异氰酸酯和环氧大豆油丙烯酸酯的质量比为0.5:9.5~2:8；所述过氧化苯甲酸叔丁酯占环氧大豆油丙烯酸酯的质量分数为1~3%。3.一种如权利要求1
‑
2任一项所述的耐水大豆油基木材胶黏剂的制备方法，其特征在于：将六亚甲基二异氰酸酯与环氧大豆油丙烯酸酯按质量比混合搅拌均匀后加入引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯，室温下继续搅拌均匀后静置消泡，即得耐水大豆油基木材胶黏剂。4.一种利用如权利要求1
‑
2任一项所述耐水大豆油基木材胶黏剂制备的木材胶合板，其特征在于：所述胶合板是由耐水大豆油基胶黏剂和杨木单板通过热压成型制备得到。5.根据权利要求4所述的木材胶合板，其特征在于：所述胶合板的施胶量为200~300 g/m2。6.一种制备如权利要求4所述的木材胶合板的方法，其特征在于：将杨木单板切割成23

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文地，陈义桢，邱仁辉，陈婷婷，曾雍，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：