一种木质素基绿色胶黏剂的制备及使用方法技术

本发明专利技术涉及一种木质素基绿色胶黏剂的制备及使用方法。根据本发明专利技术的方法通过高比例加入木质素部分地替代苯酚，降低酚醛树脂胶黏剂的生产成本，可以得到各项性能符合国家标准GB/T 14732-2006的木质素基绿色胶黏剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于胶黏剂制备及使用
，特别是涉及一种木质素基绿色胶黏剂的制备及使用方法。
技术介绍
随着我国人民生活水平的不断提高，人们对建筑装潢、家居装饰等人造板的需求与日俱增。据报道，2014年我国人造板产量达30212.33万立方米。人造板产量的增长及品种结构的变化促使木材及人造板胶黏剂迅速发展。在诸多木材及人造板胶黏剂种类中，酚醛树脂胶黏剂具有粘接强度高、耐水、耐热、耐磨及化学稳定性好等优点，广泛应用于木材行业中。酚醛树脂是酚类和醛类缩聚反应的产物。根据其制备方法可分为热固性树脂和热塑性树脂。其中，热固性酚醛树脂是采用苯酚与甲醛以摩尔比小于1的用量，在碱性催化剂下制备，可直接溶于水、乙醇、丙酮中，应用较为广泛。然而，传统的热固性酚醛树脂制备方法生产的树脂游离甲醛和游离苯酚的含量较高。此外，生产过程使用大量的苯酚和甲醛，成本较高，毒性较大，限制了酚醛树脂在木材及胶合板行业的应用。随着我国环保法规日趋完善，发展无污染、无毒害、环保的绿色胶黏剂势在必行。而进一步降低绿色酚醛树脂胶黏剂的成本将为酚醛树脂胶黏剂的大规模使用提供可能。木质素是一种天然的芳香族化合物，广泛存在于木质纤维原料中。在地球上，木质素的产量仅次于纤维素，潜在应用前景十分广阔。木质素主要由苯基丙烷单元通过多种化学键连接而成，含有酚羟基，醇羟基等多种官能团，可在某种程度上替代苯酚，减少苯酚及甲醛用量的同时，降低酚醛树脂游离苯酚及游离甲醛的含量，并降低生产成本。近年来，国内学者尝试采用木质素替代一定比例的苯酚来生产酚醛树脂。专利CN103570901A采用木质素磺酸盐替代少量苯酚，在碱性条件下分四批次加入甲醛，生产出符合国家标准GB/T14732-2006的酚醛树脂胶黏剂。专利CN103804618A公布了一种木质素基酚醛树脂胶黏剂的制备方法，该方法采用磷谱分析木质素的活性位点，准确获得木质素的活性位点后计入苯酚活性位点，并分五批次加入甲醛，最终制得环保型酚醛树脂。专利CN102634308A公布了一种生物质基酚醛树脂木材胶黏剂方法，额外加入二价金属催化剂、预压改性剂等化学品，分三批次加入甲醛制得生物质基胶黏剂。酚醛树脂胶黏剂在使用前，往往需要加入面粉、无机物等填料，来提高胶黏剂与木材的粘接性能。然而上述现有技术至少存在以下缺点：分多批次加入甲醛的方法操作繁琐，耗时长。尤其采用磷谱分析木质素活性位点数量，采样时间长达8小时，尽管结果较为准确，但相对苯酚的活性位点而言，木质素的活性位点几乎可忽略。由于木质素结构的不均一性，采用磷谱分析某部分木质素无法代表所有木质素样品的结构信息。并且，磷谱分析需要用到核磁共振波谱仪，仪器成本高。此外，树脂合成过程中额外消耗金属催化剂，偶联剂，预压改性剂等化学试剂，使试剂消耗种类增多，也在客观上增加了操作的复杂性和生产成本。酚醛树脂胶黏剂使用前加入价格较高的填料也增加了其使用成本。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，根据本专利技术的一方面，提供了一种木质素基绿色胶黏剂的制备方法，所述方法包括：(1)将木质素原料经洗涤、干燥、筛分等工艺，除去杂质并将其粒度控制在10μm至0.2mm的范围内；(2)45℃下混合苯酚、碱液和水，缓慢搅拌20～40min形成苯酚的碱溶液，混合时碱液占苯酚和木质素原料总和的质量百分比为35～50％，水占苯酚和木质素原料总和的质量百分比为25～40％；(3)缓慢搅拌下，混合步骤(1)中得到的木质素原料与步骤(2)中得到的所述苯酚的碱溶液，进行木质素原料的酚化反应，木质素原料与苯酚的质量比在1:9～8:2，搅拌速率控制为320～360rpm，所述酚化反应的温度为80～95℃，反应时间为1～2h；(4)搅拌状态下，加入质量分数为37％的甲醛溶液进行反应，苯酚与甲醛的摩尔比为1:1.5～1:2.0，甲醛溶液的加入分为两批：第一批甲醛加入量为甲醛总量的70％，同时控制搅拌转速为200至320rpm，滴加速度控制为30～45滴/min，滴加温度为35至55℃，滴加完成后将反应温度升高为80至95℃，然后反应1.5～2.5h；第二批甲醛加入量为甲醛总量的30％，同时控制搅拌转速为360～400rpm，滴加速度控制为5～10滴/min，温度为80～95℃，反应时间为10～60min；(5)加入0～15ml的质量分数为37.6％的甲醛补集剂溶液，反应10～30min至粘度适宜后，降温出料。所述步骤4)中，所述甲醛溶液的pH值为10～11，优选为10.3，所述甲醛溶液的pH值可以采用步骤2)中所述碱液进行调节；优选的，所述步骤2)中，所述碱液选自质量分数为30％～50％的氢氧化钠溶液、30％～50％的氢氧化钾溶液、10～25％的氢氧化钡溶液、10％～30％的氨水等，优选为30％的氢氧化钠溶液。优选的，所述步骤1)中，所述木质素原料选自糠醛渣碱木质素、乙醇木质素、泉林麦草碱木质素、造纸黑液木质素等工业木质素，优选为糠醛渣碱木质素。优选的，所述步骤(2)中，缓慢搅拌时间为30min。优选的，所述步骤(3)中，搅拌速率为340rpm，酚化温度为90℃，反应时间为1.5h。优选的，所述步骤(4)中，苯酚与甲醛的摩尔比为1:1.8。优选的，所述步骤(4)中，第一批甲醛加入时的温度为45℃，滴加速率为40滴/min，第二批甲醛的滴加速率为9滴/min。优选的，所述步骤(5)中，所述甲醛补集剂为尿素或三聚氰胺，优选为尿素。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种木质素基绿色胶黏剂的使用方法，所述方法包括以下步骤：在涂覆胶合板单板前，向根据本专利技术的所述木质素基绿色胶黏剂中加入填料木质素，基于所述木质素基绿色胶黏剂的重量，木质素添加量为0至10重量％。待加入的木质素搅拌均匀后，迅速涂布在胶合板单板上，单板双面涂胶量为300至350g/m2，优选为312g/m2。所述单板选自杨木、桦木、热压下进行压板工艺，制备胶合板，其中热压压力0.5至2MP，热压时间300至600秒，优选为415至600秒，热压温度130至160℃，热压温度优选为145至160℃。有益效果根据本专利技术的方法通过高比例加入木质素部分地替代苯酚的方法，降低酚醛树脂胶黏剂的生产成本，可以得到各项性能符合国家标准GB/T14732-2006的木质素基绿色胶黏剂，使木质素基绿色胶黏剂的大规模推广成为可能。所用试剂种类本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木质素基绿色胶黏剂的制备方法，所述方法包括：(1)将木质素原料经洗涤、干燥、筛分等工艺，除去杂质并将其粒度控制在10μm至0.2mm的范围内；(2)45℃下混合苯酚、碱液和水，缓慢搅拌20～40min形成苯酚的碱溶液，混合时碱液占苯酚和木质素原料总和的质量百分比为35～50％，水占苯酚和木质素原料总和的质量百分比为25～40％；(3)缓慢搅拌下，混合步骤(1)中得到的木质素原料与步骤(2)中得到的所述苯酚的碱溶液，进行木质素原料的酚化反应，木质素原料与苯酚的质量比在1:9～8:2，搅拌速率控制为320～360rpm，所述酚化反应的温度为80～95℃，反应时间为1～2h；(4)搅拌状态下，加入质量分数为37％的甲醛溶液进行反应，苯酚与甲醛的摩尔比为1:1.5～1:2.0，甲醛溶液的加入分为两批：第一批甲醛加入量为甲醛总量的70％，同时控制搅拌转速为200至320rpm，滴加速度控制为30～45滴/min，滴加温度为35至55℃，滴加完成后将反应温度升高为80至95℃，然后反应1.5～2.5h；第二批甲醛加入量为甲醛总量的30％，同时控制搅拌转速为360～400rpm，滴加速度控制为5～10滴/min，温度为80～95℃，反应时间为10～60min；(5)加入0～15ml的质量分数为37.6％的甲醛补集剂溶液，反应10～30min至粘度适宜后，降温出料。...

【技术特征摘要】
1.一种木质素基绿色胶黏剂的制备方法，所述方法包括：
(1)将木质素原料经洗涤、干燥、筛分等工艺，除去杂质并将其粒度控
制在10μm至0.2mm的范围内；
(2)45℃下混合苯酚、碱液和水，缓慢搅拌20～40min形成苯酚的碱溶
液，混合时碱液占苯酚和木质素原料总和的质量百分比为35～50％，水占苯
酚和木质素原料总和的质量百分比为25～40％；
(3)缓慢搅拌下，混合步骤(1)中得到的木质素原料与步骤(2)中得
到的所述苯酚的碱溶液，进行木质素原料的酚化反应，木质素原料与苯酚的
质量比在1:9～8:2，搅拌速率控制为320～360rpm，所述酚化反应的温度为
80～95℃，反应时间为1～2h；
(4)搅拌状态下，加入质量分数为37％的甲醛溶液进行反应，苯酚与
甲醛的摩尔比为1:1.5～1:2.0，甲醛溶液的加入分为两批：第一批甲醛加入量
为甲醛总量的70％，同时控制搅拌转速为200至320rpm，滴加速度控制为
30～45滴/min，滴加温度为35至55℃，滴加完成后将反应温度升高为80至
95℃，然后反应1.5～2.5h；第二批甲醛加入量为甲醛总量的30％，同时控制
搅拌转速为360～400rpm，滴加速度控制为5～10滴/min，温度为80～95℃，
反应时间为10～60min；
(5)加入0～15ml的质量分数为37.6％的甲醛补集剂溶液，反应10～30min
至粘度适宜后，降温出料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，所
述甲醛溶液的pH值为10～11，优选为10.3，所述甲醛溶液的pH值可以采用
步骤2)中所述碱液进行调节。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，所
述碱液选自质量分数为30％～...

【专利技术属性】
技术研发人员：许凤，游婷婷，郭思勤，邵鲁鹏，张学铭，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11