專利名稱：甘蔗汁-三聚氰胺-甲醛樹脂膠粘劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)保型木材膠粘劑，尤其是一種以可再生生物質(zhì)資源甘蔗汁為原料的甘蔗汁-三聚氰胺-甲醛樹脂膠粘劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著我國人造板工業(yè)的迅速發(fā)展，木材膠粘劑用量也日益增加，脲醛樹脂膠用量已占總用量的68% 74%，成為人造板行業(yè)中使用最大的一類膠粘劑。脲醛樹脂膠粘劑的原料均來源于不可再生的石油產(chǎn)品，而隨著石油資源匱乏及其價格不斷上漲，尋找利用可再生資源代替石油產(chǎn)品作為制備膠粘劑的原料，已成為目前亟待解決的一個關(guān)鍵問題。由于脲醛樹脂(UF)膠粘劑是由尿素和甲醛，在催化劑存在下，通過逐步縮聚反應(yīng)生成的低分子量樹脂，膠粘劑中的甲醛反應(yīng)不完全，在家裝和人造板上應(yīng)用時會釋放游離甲醛，對生產(chǎn)者和消費者的健康構(gòu)成直接危害。因此，發(fā)展無污染、無毒害、符合“環(huán)保、健康、安全”要求的綠色膠粘劑勢在必行。蔗糖是由一分子葡萄糖和一分子果糖縮合失去一分子水而成的多羥基化合物，每個蔗糖分子上有8個活性羥基，其中3個為伯醇羥基，5個為仲醇羥基。蔗糖分子的伯醇羥基具有較大的活性，在高溫條件下蔗糖既可作為交聯(lián)劑與三聚氰胺、苯酚發(fā)生縮聚反應(yīng)，又可作為改性劑添加到膠粘劑中以提高膠粘劑的柔韌性。蔗糖是壓榨甘蔗成甘蔗汁后，再經(jīng)蒸發(fā)、煮煉制成，因此濃縮后的甘蔗汁性質(zhì)與蔗糖相似，但成本卻明顯降低。因此，開發(fā)以甘蔗汁為原料制備的膠粘劑以代替脲醛樹脂用于人造板工業(yè)，符合膠粘劑低成本、低毒性的發(fā)展趨勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種成本低、工藝簡、污染少、毒性低的甘蔗汁-三聚氰胺-甲醛樹脂膠粘劑及其制備方法。為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:甘蔗汁-三聚氰胺-甲醛樹脂膠粘劑，該膠粘劑以三聚氰胺、甲醛和甘蔗汁為原料，在高溫條件下通過三元共聚制成。該膠粘劑為紅棕色，固體含量為40% 50%，粘度為16 25s，在63°C水中浸泡3h，膠合強度0.7 1.5MPa。上述甘蔗汁-三聚氰胺-甲醛樹脂膠粘劑的制備方法，包括以下步驟:(1)將壓榨出的甘蔗汁在55 65°C下減壓蒸餾至蔗糖含量為40 50%的濃縮甘蔗汁；(2)在反應(yīng)釜中，加入步驟(I)的濃縮甘蔗汁120 180公斤，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至9.0 11.0，升溫到95 100°C，保溫40 80min ；(3)降溫至40 50°C，加入81 124公斤質(zhì)量濃度為37%的甲醛，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH值至8.5 9.5，加入交聯(lián)劑硼砂0.8 1.8公斤，待硼砂溶解后加60 80公斤三聚氰胺，逐漸升溫到84 92°C ;
(4)在84 92°C保持?jǐn)嚢?0 40min，開始測量反應(yīng)液的水稀釋度，當(dāng)水稀釋度為2 3時，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至8.5 9.0，然后降溫到35°C以下，出料。壓榨出的甘蔗汁固體含量為10 18%。氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為30%。三聚氰胺與甲醛的摩爾比為1:2.00 2.68。步驟(3 )中升溫速度為IV /分鐘。針對目前木材膠粘劑存在的成本高、污染重、毒性大等問題，發(fā)明人以三聚氰胺、甲醛和可再生生物質(zhì)資源甘蔗汁為原料，在高溫條件下通過三元共聚制成新型環(huán)保的甘蔗汁-三聚氰胺-甲醛樹脂木材膠粘劑。該膠粘劑為紅棕色，固體含量為40% 50%，粘度為16 25s (涂-4杯)，在63°C水中浸泡3h，膠合強度蘭0.7MPa，達到國家“II類”膠合板標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明既可以減少膠粘劑生產(chǎn)中甲醛的使用量，從而降低了木材膠粘制品使用過程中的游離甲醛含量，污染小、毒性低；又為甘蔗汁的綜合利用提供了新的途徑，開發(fā)了木材膠粘劑生產(chǎn)的新原料；此外·，本發(fā)明制備方法不添加任何改性劑、不脫水、制造工藝簡單，膠粘劑生產(chǎn)成本低廉。
具體實施例方式實施例一(I)將壓榨出的甘蔗汁(固體含量為10%左右)在65°C下減壓蒸餾至蔗糖含量為45%的黑褐色、粘稠的濃縮甘蔗汁；(2)在1000公斤的反應(yīng)釜中，加入步驟(I)的濃縮甘蔗汁150公斤，用質(zhì)量濃度為30%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至9.0，升溫到95 °C，保溫80min ；(3)降溫至45°C，加入81公斤質(zhì)量濃度為37%的甲醛，用質(zhì)量濃度為30%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH值至8.5 9.5，加入交聯(lián)劑硼砂I公斤，待硼砂溶解后加63公斤三聚氰胺(三聚氰胺與甲醛的摩爾比為1:2.00)，逐漸升溫到90 92°C (升溫速度約為1°C /分鐘);(4)在88 90°C保持?jǐn)嚢?0min，開始測量反應(yīng)液的水稀釋度，當(dāng)水稀釋度為2 3時，用質(zhì)量濃度為30%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至8.5 9.0，然后降溫到35°C以下，出料。該膠粘劑為紅棕色，固體含量為45% 50%，粘度為19 23s (涂_4杯)，在63°C水中浸泡3h，膠合強度0.9 1.24MPa。實施例二(I)將壓榨出的甘蔗汁(固體含量為15%左右)在60°C下減壓蒸餾至蔗糖含量為45%的黑褐色、粘稠的濃縮甘蔗汁；(2)在1000公斤的反應(yīng)釜中，加入步驟(I)的濃縮甘蔗汁120公斤，用質(zhì)量濃度為30%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至10.0,升溫到98°C，保溫60min ；(3)降溫至45°C，加入124公斤質(zhì)量濃度為37%的甲醛，用質(zhì)量濃度為30%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH值至8.5 9.0，加入交聯(lián)劑硼砂0.8公斤，待硼砂溶解后加80公斤三聚氰胺(三聚氰胺與甲醛的摩爾比為1:2.41)，逐漸升溫到88 90°C(升溫速度約為1°C /分鐘)；
(4)在88 90°C保持?jǐn)嚢?0min，開始測量反應(yīng)液的水稀釋度，當(dāng)水稀釋度為2 3時，用質(zhì)量濃度為30%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至8.5 9.0，然后降溫到35°C以下，出料。該膠粘劑為紅棕色，固體含量為42% 48%，粘度為17 21s (涂_4杯)，在63°C水中浸泡3h，膠合強度0.81 1.1OMPa0實例三(I)將壓榨出的甘蔗汁(固體含量為18%左右)在55°C下減壓蒸餾至蔗糖含量為45%的黑褐色、粘稠的濃縮甘蔗汁；(2)在1000公斤的反應(yīng)釜中，加入步驟(I)的濃縮甘蔗汁180公斤，用質(zhì)量濃度為30%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至10.5，升溫到100°C，保溫40min ；(3)降溫至45°C，加入114公斤質(zhì)量濃度為37%的甲醛，用質(zhì)量濃度為30%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH值至8.5 9.0，加入交聯(lián)劑硼砂1.8公斤，待硼砂溶解后加63公斤三聚氰胺(三聚氰胺與甲醛的摩爾比為1:2.68)，逐漸升溫到84 88°C(升溫速度約為1°C /分鐘);(4)在84 88°C保持?jǐn)嚢?0min，開始測量反應(yīng)液的水稀釋度，當(dāng)水稀釋度為2 3時，用質(zhì)量濃度為30%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至8.5 9.0，然后降溫到35°C以下，出料。該膠粘劑為紅棕色，固體 含量為40% 46%，粘度為16 20s (涂_4杯)，在63°C水中浸泡3h，膠合強度0.76 0.88MPa。
權(quán)利要求
1.一種甘蔗汁-三聚氰胺-甲醛樹脂膠粘劑，其特征在于該膠粘劑以三聚氰胺、甲醛和甘蔗汁為原料，在高溫條件下通過三元共聚制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甘蔗汁-三聚氰胺-甲醛樹脂膠粘劑，其特征在于該膠粘劑為紅棕色，固體含量為40% 50%，粘度為16 25s，在63°C水中浸泡3h，膠合強度0.7 1.5MPa0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述甘蔗汁-三聚氰胺-甲醛樹脂膠粘劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟: Cl)將壓榨出的甘蔗汁在55 65°C下減壓蒸餾至蔗糖含量為40 50%的濃縮甘蔗汁； (2)在反應(yīng)釜中，加入步驟(I)的濃縮甘蔗汁120 180公斤，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至9.0 IL 0，升溫到95 100°C，保溫40 80min ； (3)降溫至40 50°C，加入8 1 124公斤質(zhì)量濃度為37%的甲醛，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至8.5 9.5，加入交聯(lián)劑硼砂0.8 1.8公斤，待硼砂溶解后加60 80公斤三聚氰胺，逐漸升溫到84 92 °C ； (4)在84 92°C保持?jǐn)嚢?0 40min，開始測量反應(yīng)液的水稀釋度，當(dāng)水稀釋度為2 3時，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至8.5 9.0，然后降溫到35°C以下，出料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述甘蔗汁-三聚氰胺-甲醛樹脂膠粘劑的制備方法，其特征在于:所述壓榨出的甘鹿汁固體含量為10 18%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述甘蔗汁-三聚氰胺-甲醛樹脂膠粘劑的制備方法，其特征在于:所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為30%。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述甘蔗汁-三聚氰胺-甲醛樹脂膠粘劑的制備方法，其特征在于:所述三聚氰胺與甲醛的摩爾比為1:2.00 2.68。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述甘蔗汁-三聚氰胺-甲醛樹脂膠粘劑的制備方法，其特征在于:步驟(3)中升溫速度為1°C /分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種甘蔗汁-三聚氰胺-甲醛樹脂木材膠粘劑及其制備方法，以三聚氰胺、甲醛和可再生生物質(zhì)資源甘蔗汁為原料，在高溫條件下通過三元共聚制成新型環(huán)保的木材膠粘劑。該膠粘劑為紅棕色，固體含量為40%～50%，粘度為16～25s(涂-4杯)，在63℃水中浸泡3h，膠合強度≧0.7MPa，達到國家“II類”膠合板標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明既可以減少膠粘劑生產(chǎn)中甲醛的使用量，從而降低了木材膠粘制品使用過程中的游離甲醛含量，污染小、毒性低；又為甘蔗汁的綜合利用提供了新的途徑，開發(fā)了木材膠粘劑生產(chǎn)的新原料；此外，本發(fā)明制備方法不添加任何改性劑、不脫水、制造工藝簡單，膠粘劑生產(chǎn)成本低廉。
文檔編號C09J161/32GK103074016SQ20131002945
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者甘衛(wèi)星, 江濤 申請人:廣西大學(xué)