專利名稱：一種改性麻瘋樹粕膠粘劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膠粘劑及制備方法，特別涉及一種改性改性麻瘋樹粕膠粘劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
我國是世界人造板生產(chǎn)和消費大國，2009年我國人造板產(chǎn)量超過1. 1546億立方米，其中膠合板和細木工板產(chǎn)量分別為4451. 24和1478. 71萬立方米。木材加工業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展，三醛類膠粘劑(脲醛樹脂、酚醛樹脂和三聚氰胺樹脂)用量逐漸增加，占木材膠粘劑用量的95%以上，面臨的資源和環(huán)境問題也越來越嚴重。近年來，為了緩解國家石油緊張，保障能源安全，“十一五”期間我國大力發(fā)展生物質(zhì)能源及相關(guān)產(chǎn)業(yè)。麻瘋樹具有產(chǎn)量大，產(chǎn)油率高，易存活，且對生長條件要求也不高的優(yōu)點，其作為新能源經(jīng)濟的前景看好，2006年，國家林業(yè)局將麻瘋樹作為林業(yè)生物質(zhì)能源開發(fā)的首選樹種。利用麻楓樹仔制造生物柴油過程中產(chǎn)生大量麻瘋樹粕，由于其中含有大量的毒蛋白、麻瘋酮等成分，不能直接食用和作為飼料使用，不能充分發(fā)揮其價值。利用大宗農(nóng)產(chǎn)品等可再生資源生產(chǎn)環(huán)保型的綠色化工產(chǎn)品已經(jīng)引起世界各國工業(yè)界的重視，給木材膠粘劑帶來了新的挑戰(zhàn)和機遇。開發(fā)生物質(zhì)木材膠粘劑，已成為國內(nèi)外學者普遍關(guān)注的研究課題。利用生物質(zhì)能源加工剩余物麻瘋樹粕制備無醛木材膠黏劑不僅原料供應(yīng)充分，用它制造的人造板，在生產(chǎn)和使用過程中無甲醛釋放，從源頭上解決了甲醛污染問題。但是和其他生物質(zhì)膠粘劑一樣，存在粘度大、固化溫度高(150°C以上)、固化速度慢、固體含量低、成本較高和施工困難等問題不能滿足人造板工業(yè)應(yīng)用的要求，阻礙其在人造板制造中的使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改性麻瘋樹粕膠粘劑。該膠粘劑耐水強度高、粘度小、固化溫度低(110-125°C )、固化速度快、固體含量高，且施工使用方便。為了實現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明的一種改性麻瘋樹粕膠粘劑，其包括麻瘋樹粕溶液、 交聯(lián)劑和催化劑，其中麻瘋樹粕溶液是向麻瘋樹粕中加入生物酶、引發(fā)劑、接枝單體反應(yīng)制得，各組分的重量份配比如下水100生物酶0.1 -2麻瘋樹粕15-60引發(fā)劑0.1-1接枝單體2-8交聯(lián)劑1-15催化劑0.02-0.2。
其中，所述麻瘋樹粕溶液中還加入尿素，其重量份為1-20。 上述原料配比優(yōu)選為
水
生物酶尿素
麻瘋樹粕引發(fā)劑接枝單體交聯(lián)劑催化劑
100 0.1-1 2-10 30-50 0.1-1 3-8 3-10
0.05-0.15。其中，所述的生物酶優(yōu)選為多糖酶，蛋白酶，纖維素酶，半纖維素酶，果膠酶，植酸酶中的一種或多種。其中多糖酶更優(yōu)選木聚糖酶、葡聚糖酶，蛋白酶更優(yōu)選木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶。其中，所述的接枝單體為不飽和單體，優(yōu)選甲基丙烯酸-2，3-環(huán)氧丙基酯，低分子量聚乙二醇雙甲基丙烯酸酯(PEGDMA)、低分子量聚乙二醇雙丙烯酸酯(PEGDA)、丙烯酰胺、 甲基丙烯酰胺的一種或多種。其中，所述的引發(fā)劑優(yōu)選為硝酸鈰銨、過硫酸銨、過硫酸鉀中的一種或者幾種。其中，所述的交聯(lián)劑為異氰酸酯類交聯(lián)劑。其中異氰酸酯類優(yōu)選二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、多亞甲基多苯基多異氰酸酯( 六 1)、3-異氰酸酯基亞甲基-3，5，5-三甲基環(huán)己基異氰酸酯(IPDI)、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、甲苯二異氰酸酯(TDI)，六亞甲基二異氰酸酯(HMDI)其中的一種或多種。其中，所述的催化劑為有機錫類，優(yōu)選二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、二丁基氧化錫中的一種或者幾種。對本發(fā)明的改性麻瘋樹粕膠粘劑進行成本分析如下目前，低游離甲醛含量脲醛膠粘劑的價格在2500元/噸左右，利用本發(fā)明優(yōu)化方案制備植物蛋白膠粘劑的價格在1500-3000元/噸左右，而且不需要改造現(xiàn)有設(shè)備(與脲醛樹脂相當)，實際使用成本較低，具有良好的推廣前景。本發(fā)明另一目的是提供了一種制備改性麻瘋樹粕膠粘劑的方法，該方法是按照如下步驟制備而成1)按照上述配比將水、生物酶、麻瘋樹粕混合均勻，反應(yīng)時間10-180min，制得麻瘋樹粕溶液；2)然后將麻瘋樹粕溶液升溫至生物酶完全失活；3)加入接枝單體和引發(fā)劑，反應(yīng)10-120min，備用；4)最后加入交聯(lián)劑和催化劑混勻，制得到改性麻瘋樹粕膠粘劑。其中，所述步驟1)中還加入尿素。尿素能夠輔助變性，起到降低膠粘劑粘度、在一定范圍內(nèi)增加膠粘劑強度和增加膠粘劑固含量等作用。其中，所述步驟2)升溫范圍優(yōu)選為90°C _95°C，溫度過高可能引起其他的問題。本發(fā)明的技術(shù)效果本發(fā)明對麻瘋樹粕經(jīng)過生物酶降解改性后，降低膠粘劑粘度，提高其反應(yīng)活性；然后接枝活性接枝單體，增加膠粘劑的乳化性、穩(wěn)定性、滲透性和流動性，提高蛋白質(zhì)分子的反應(yīng)活性，從而加快固化速度，降低固化溫度，解決生物質(zhì)膠粘劑普遍存在固化溫度高、粘度大、固體含量低等問題；使用前再加入催化劑和交聯(lián)劑，解決了普通改性麻瘋樹粕膠粘劑粘度大、固體含量低、耐水性差、固化溫度高等問題，并同時提高了改性改性麻瘋樹粕膠粘劑的耐水性能和膠合強度。本發(fā)明制備的改性麻瘋樹粕膠粘劑固含量高，粘度小，固含量可以高達40%以上， 仍具有較好的流動性；固化溫度低，一般為110-125°C，遠低于一般生物質(zhì)膠粘劑要求固化溫度150°C以上。能有效避免生產(chǎn)人造板時壓縮率、廢品率、和能耗的增加，滿足人造板工業(yè)應(yīng)用的要求，方便其在人造板制造中的廣泛使用。本發(fā)明制備的改性麻瘋樹粕膠粘劑無甲醛釋放，制造的人造板不存在甲醛釋放， 徹底解決人造板的甲醛污染問題。其膠合強度和耐水強度高，能夠滿足II類膠合板的要求，而且經(jīng)100°c水煮處理7小時以上不開膠。本發(fā)明方法的膠粘劑的制備方法簡單，工藝條件相對較為溫和，操作簡便，成品質(zhì)量容易控制，生產(chǎn)成本低。本發(fā)明主要原料麻瘋樹粕是能源作物加工剩余物，是一種可再生的資源，可以同時解決能源作物廢料的資源化問題和生物質(zhì)膠粘劑的成本較高問題。其麻瘋樹蛋白中含有的毒蛋白、麻瘋酮等活性成分具有浸殺軟體動物、殺蟲和抑制真菌生長的作用，能提高膠黏劑的抗菌能力；解決合成膠粘劑對化石資源的過度依賴問題，符合環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展要求，具有重要的經(jīng)濟與社會效益。同時其使用能夠減少我國大豆資源的利用，為國家的糧食安全做出貢獻。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。實施例11、按照以下重量配比備料(Kg)水100
尿素1
葡聚糖酶1.5
麻瘋樹柏粉152、將上述全部原料加入到反應(yīng)爸中，攪拌均勻，制得麻瘋樹柏溶液；3、調(diào)節(jié)溶液pH值為5.0，5(rC條件下反應(yīng)30min，然后升溫至9(rC，并使得生物酶
完全失活；4、加入3Kg接枝單體PEGDMA和0. IKg過硫酸銨引發(fā)劑反應(yīng)50min，備用；5、使用前加入IKg交聯(lián)劑HMDI和0. 05Kg催化劑辛酸亞錫混勻即可。配制的脲酸樹脂添加劑的質(zhì)量指標如表1所示。表1本發(fā)明膠粘劑的性能指標
權(quán)利要求
1.一種改性麻瘋樹粕膠粘劑，其包括麻瘋樹粕溶液、交聯(lián)劑和催化劑，其中麻瘋樹粕溶 液是向麻瘋樹粕中加入生物酶、引發(fā)劑、接枝単體反應(yīng)制得，各組分的重量份配比如下水100生物酶0.1-2麻瘋樹粕15-60引發(fā)劑0.1-1接枝單體2-8交聯(lián)劑1-15催化劑0.02-0.2。
2.如權(quán)利要求1所述的膠粘劑，其特征在干，所述麻瘋樹粕溶液中還加入重量份為 1-20的尿素。
3.如權(quán)利要求2所述的膠粘劑，其特征在干，各組分的重量份配比如下 水100生物酶0.1-1尿素2-10麻瘋樹粕30-50引發(fā)劑0.1-1接枝單體3-8交聯(lián)劑3-10催化劑0.05-0.15。
4.如權(quán)利要求1或2所述的膠粘劑，其特征在干，所述的生物酶為多糖酶、纖維素酶、蛋 白酶、果膠酶、半纖維素酶、葡聚糖酶、植酸酶中的ー種或多種。
5.如權(quán)利要求1或2所述的膠粘劑，其特征在干，所述的接枝単體為不飽和単體，其選 自甲基丙烯酸-2，3_環(huán)氧丙基酷，低分子量聚乙ニ醇雙甲基丙烯酸酯、低分子量聚乙ニ醇 雙丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺的ー種或多種。
6.如權(quán)利要求1或2所述的膠粘劑，其特征在干，所述的引發(fā)劑為硝酸鈰銨、過硫酸銨、 過硫酸鉀中的一種或者幾種。
7.如權(quán)利要求1或2所述的膠粘劑，其特征在干，所述的交聯(lián)劑為異氰酸酯類交聯(lián)劑， 其異氰酸酯類選自ニ苯基甲烷ニ異氰酸酯、多亞甲基多苯基多異氰酸酷、3-異氰酸酯基亞 甲基-3，5，5-三甲基環(huán)己基異氰酸酷、六亞甲基ニ異氰酸酷、甲苯ニ異氰酸酷，六亞甲基ニ 異氰酸酯其中的ー種或多種。
8.如權(quán)利要求1或2所述的膠粘劑，其特征在干，所述的催化劑為有機錫類，其選自ニ 月桂酸ニ丁基錫、辛酸亞錫、ニ丁基氧化錫中的ー種或者幾種。
9.制備權(quán)利要求1-8任意一項所述的膠粘劑的方法，其是按照如下步驟制備而成1)按照上述配比將水、生物酶、麻瘋樹粕混合均勻，反應(yīng)時間10-180min，使得麻瘋樹粕適當降解，制得麻瘋樹粕溶液；2)然后將麻瘋樹粕溶液升溫至生物酶完全失活；3)加入接枝單體和引發(fā)劑，反應(yīng)10-120min，備用；4)最后加入交聯(lián)劑和催化劑混勻，制得到改性麻瘋樹粕膠粘劑。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述步驟1)中還加入尿素。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種改性麻瘋樹粕膠粘劑，其包括麻瘋樹粕溶液、交聯(lián)劑和催化劑，其中麻瘋樹粕溶液是由麻瘋樹粕中加入生物酶、引發(fā)劑、接枝單體反應(yīng)制得，各組分的重量份配比如下水100，生物酶0.1-2，麻瘋樹粕15-60，引發(fā)劑0.1-1，接枝單體2-8，交聯(lián)劑1-15，催化劑0.02-0.2。本發(fā)明制備的改性麻瘋樹粕膠粘劑固含量高、粘度小、固化溫度低，能有效避免生產(chǎn)人造板時壓縮率、廢品率和能耗增加的問題，方便其在人造板制造中的廣泛使用；同時其制備的人造板不僅耐水膠合強度高，能滿足II類膠合板要求，而且無甲醛釋放。
文檔編號C08F289/00GK102304334SQ20111022579
公開日2012年1月4日 申請日期2011年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月8日
發(fā)明者周文瑞, 張世鋒, 李建章, 高強 申請人:北京林業(yè)大學