一种活化木质素改性无醛豆粕基胶黏剂及制备方法及应用与流程

1.本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种活化木质素改性无醛豆粕基胶黏剂及制备方法及应用。


背景技术：

2.随着经济的发展的与进步，人们对于环保意识也越来越强，传统胶黏剂的环保的问题越来越被诟病，首先就是甲醛含量的释放，大大影响着传统醛类胶黏剂的环保性能。其次是对于化石资源的依赖。为了减少污染和较少胶黏剂生产对于化石资源的依赖，近年来对于新型环保类胶黏剂的研究更加重视，其中大豆蛋白胶黏剂被广发研究，由于大豆蛋白来源广泛，环保而且胶接性能优良，被认为有巨大的应用前景。
3.但是大豆蛋白胶黏剂在实际应用中还是有许多问题。大豆蛋白的耐水性差、湿剪切强度低，使其广泛利用产生了巨大阻碍。
4.木质素在自然界中的含量相当高，是仅次于纤维素的第二大自然高分子材料，也是除石油资源外唯一可以提供芳香基化合物的能源材料。木质素的高效开发利用对节约化石资源和保护环境都有着相当重要的意义。


技术实现要素：

5.本发明克服了现有技术中传统醛类胶黏剂释放甲醛的问题，提供一种活化木质素改性无醛豆粕基胶黏剂及制备方法及应用。该胶黏剂交联密度高、耐水胶接性能好、稳定性高、干强度好；能够满足胶黏剂的耐水和工艺要求，胶黏剂成本低，保证了生物质胶黏剂的实用性能。
6.本发明提供一种活化木质素改性无醛豆粕基胶黏剂，由以下重量份计的原料组成：豆粕粉末30份，交联剂1份，改性增强剂3
‑
5份，催化剂0.1份，分散介质水70份，其中，豆粕粉末中蛋白含量为53％，粒径为250目；
7.所述改性增强剂为活化木质素。
8.作为优选，所述交联剂为氯化铁。
9.作为优选，所述催化剂为重量分数50％的氢氧化钠溶液。
10.作为优选，所述活化木质素的制备方法，包括以下步骤：
11.称取木质素、ru/fe3o4/mo催化剂和甲醇分别依次加入到高压反应器中，用氮气保护，室温下加压至3mpa，加温至200℃，磁力搅拌均匀，反应4h，反应结束后，高压反应器自然冷却和减压，过滤去除不溶性组分，在真空条件下去除所有挥发物，得到活化木质素油状产物。
12.作为优选，所述木质素、ru/fe3o4/mo催化剂和甲醇的质量比为10:3:50。
13.本发明还提供一种活化木质素改性无醛豆粕基胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
14.1)按照前述所述的一种活化木质素改性无醛豆粕基胶黏剂中的质量配比，称量各
组分原料；
15.2)将活化木质素油状产物加入分散介质水中，并搅拌24h获得均匀活化木质素悬浮液；
16.3)将豆粕粉末、交联剂和催化剂分别依次加入步骤2)中制得的活化木质素悬浮液中，室温下搅拌均匀0.5h，出料，制得活化木质素改性无醛豆粕基胶黏剂。
17.本发明还提供一种如前述所述的活化木质素改性无醛豆粕基胶黏剂在木材加工和人造板材中的应用。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
19.1、本发明选用豆粕粉末，工业废弃物木质素为基质，原料易得，所制备的活化木质素改性无醛豆粕基胶黏剂，胶黏剂预压性和胶接性能高，胶黏效率高、无有害物质释放物、工艺性好、成本低，可工业化应用。
20.2、本发明胶黏剂易形成交联结构，交联密度大，反应温度低，制备胶黏剂性能稳定、弱界面层明显下降，成本降低，干/湿强度好，产品质量稳定提高。
21.3、本发明使用的原材料具有生物相容性好、生物可降解、可再生性强、原料来源广、价格低廉等特点，可以很好地缓解石油资源紧缺以及合成材料对生物体和环境造成的负面影响等问题。
22.4、本发明使用的原材料为农业废弃物豆粕和工业废弃物木质素，它们的高效开发利用对节约化石资源和保护环境都有着相当重要的意义。
附图说明
23.图1为本发明中采用实施例和对照例所得的胶黏剂制作的胶合板的胶合强度柱形图。
具体实施方式
24.为了理解本发明，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。应当理解。此处所描述的具体实施例仅仅用以理解本发明，并不用于限定本发明。本领域的技术人员在不背离本发明的宗旨和精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和替换，均属于本发明的范围。
25.下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规操作方法。
26.总方案：
27.一种活化木质素改性无醛豆粕基胶黏剂，由以下重量份计的原料组成：豆粕粉末30份，交联剂1份，改性增强剂3
‑
5份，催化剂0.1份，分散介质水70份，其中，豆粕粉末中蛋白含量为53％，粒径为250目；
28.所述改性增强剂为活化木质素。
29.所述交联剂为氯化铁。
30.所述催化剂为重量分数50％的氢氧化钠溶液。
31.所述活化木质素的制备方法，包括以下步骤：
32.称取木质素、ru/fe3o4/mo催化剂和甲醇分别依次加入到高压反应器中，用氮气保护，室温下加压至3mpa，加温至200℃，磁力搅拌均匀，反应4h，反应结束后，高压反应器自然
冷却和减压，过滤去除不溶性组分，在真空条件下去除所有挥发物，得到活化木质素油状产物。
33.所述木质素、ru/fe3o4/mo催化剂和甲醇的质量比为10:3:50。
34.实施例1
35.一种活化木质素改性无醛豆粕基胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
36.1)称取豆粕粉末30kg，氯化铁1kg，活化木质素油状产物3kg，50％的氢氧化钠溶液0.1kg，分散介质水70kg；
37.2)将活化木质素油状产物加入分散介质水中，并搅拌24h获得均匀活化木质素悬浮液；
38.3)将豆粕粉末、氯化铁和氢氧化钠溶液分别依次加入步骤2)中制得的活化木质素悬浮液中，室温下搅拌均匀0.5h，出料，制得活化木质素改性无醛豆粕基胶黏剂。
39.实施例2
40.一种活化木质素改性无醛豆粕基胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
41.1)称取豆粕粉末30kg，氯化铁1kg，活化木质素油状产物4kg，50％的氢氧化钠溶液0.1kg，分散介质水70kg；
42.2)将活化木质素油状产物加入分散介质水中，并搅拌24h获得均匀活化木质素悬浮液；
43.3)将豆粕粉末、氯化铁和氢氧化钠溶液分别依次加入步骤2)中制得的活化木质素悬浮液中，室温下搅拌均匀0.5h，出料，制得活化木质素改性无醛豆粕基胶黏剂。
44.实施例3
45.一种活化木质素改性无醛豆粕基胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
46.1)称取豆粕粉末30kg，氯化铁1kg，活化木质素油状产物5kg，50％的氢氧化钠溶液0.1kg，分散介质水70kg；
47.2)将活化木质素油状产物加入分散介质水中，并搅拌24h获得均匀活化木质素悬浮液；
48.3)将豆粕粉末、氯化铁和氢氧化钠溶液分别依次加入步骤2)中制得的活化木质素悬浮液中，室温下搅拌均匀0.5h，出料，制得活化木质素改性无醛豆粕基胶黏剂。
49.为检测本发明所制备的活化木质素改性无醛豆粕基胶黏剂的性能，本发明还设置了对比例。
50.对照例1
51.一种胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
52.1)称取豆粕粉末30kg，质量百分比为50％的氢氧化钠溶液0.1kg，分散介质水70kg；
53.2)将豆粕粉末加入分散介质水中，并搅拌均匀；
54.3)将氢氧化钠溶液加入步骤2)中所得溶液中，室温下搅拌均匀0.5h，出料，制得胶黏剂。
55.对照例2
56.一种胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
57.1)称取豆粕粉末30kg，活化木质素油状产物5kg，质量百分比为50％的氢氧化钠溶
液0.1kg，分散介质水70kg；
58.2)将活化木质素油状产物加入分散介质水中，并搅拌24h获得均匀活化木质素悬浮液；
59.3)将豆粕粉末、氯化铁和氢氧化钠溶液分别依次加入步骤2)中制得的活化木质素悬浮液中，室温下搅拌均匀0.5h，出料，制得活化木质素改性无醛豆粕基胶黏剂。
60.对照例3
61.一种胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
62.1)称取豆粕粉末30kg，氯化铁1kg，质量百分比为50％的氢氧化钠溶液0.1kg，分散介质水70kg；
63.2)将豆粕粉末加入分散介质水中，并搅拌均匀；
64.3)将氯化铁和氢氧化钠溶液分别依次加入步骤2)中制得的分散液中，室温下搅拌均匀0.5h，出料，制得活化木质素改性无醛豆粕基胶黏剂。
65.选用实施例1至实施例3所制得的活化木质素改性无醛豆粕基胶黏剂和对照例1至对照例3所制得的胶黏剂，制备三层胶合板，选用杨木单板，其含水率低于10％，尺寸为40cm*40cm*0.15cm，按照以下工艺制备：
66.施胶：芯板双面施胶，涂胶量为350
‑
400g/m2；
67.压合：压力1mpa、温度120℃、时间为6分钟。
68.按gb/t17657
‑
1999《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》检测方检测方法对生产的胶合板产品进行性能检测，检测其甲醛释放量和胶合强度，检测结果如表1所示。
[0069][0070]
其中，n表示未添加
[0071]
表1
[0072]
由表1可知，活化木质素添加越多，活化木质素改性无醛豆粕基胶黏剂的胶合强度越大。
[0073]
采用实施例1、实施例2和实施例3所制备的活化木质素改性无醛豆粕基胶黏剂制造的胶合板，与对比例1至对比例3所制得的胶黏剂制造的胶合板相比，甲醛释放量更低，胶合强度更高。本发明所制作的胶合板的胶合强度按国标ii胶合板检测最高可达1.87mpa(杨木≥0.7mpa)，由对比例制得的胶黏剂比对照组显著提高。
[0074]
木质素通过ru/fe3o4/mo催化剂改性可以生成木质素基儿茶酚结构，并且相较于超声处理的木质素活化效果更好，所以我们利用ru/fe3o4/mo催化剂对木质素进行催化降解处理，并将木质素基儿茶酚结构引入大豆蛋白胶黏剂中使其与大豆蛋白形成复合交联网络。并且木质素本身同样富含大量的酚羟基作为供氢体，可与羧基、羟基、氨基等蛋白质官能团形成共价键和氢键。从而大大提高了大豆蛋白的耐水交接性能，不管是干剪切强度还是湿剪切强度都有不同程度的增加。
[0075]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何的简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。