无醛玉米酒精粕木材胶黏剂及其制备方法

摘要

本发明提供一种无醛玉米酒精粕木材胶黏剂，包括以下重量份的组分：主剂30‑33份、分散介质30‑40份、交联剂20‑30份、粘度调节剂2‑5份；所述主剂为玉米酒精粕，其主要成分按重量分数包括：蛋白质29%、油脂11%、纤维7%、灰分5%、水分9%；所述分散介质为自来水；所述交联剂为顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、聚乙烯醇、二乙烯三胺、环氧氯丙烷、纳米纤维素的聚合物；所述粘度调节剂为将膨润土、聚丙烯酰胺、酪蛋白按重量比2：1：1混合配制。本发明还涉及上述无醛玉米酒精粕木材胶黏剂的制备方法。本发明以价格低、产量高的玉米酒精粕为主要原料，通过化学改性制备了具有交联网络结构的无醛玉米酒精粕木材胶黏剂，扩大了生物质胶黏剂的原料来源，降低了生物质胶黏剂的生产成本。

权利要求

1.一种无醛玉米酒精粕木材胶黏剂，其特征在于：包括以下重量份的组分：主剂30-33份、分散介质30-40份、交联剂20-30份、粘度调节剂2-5份；

所述主剂为玉米酒精粕，其主要成分按重量百分数包括：蛋白质29%、油脂11%、纤维7%、灰分5%、水分9%；

所述分散介质为自来水；

所述交联剂为顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、聚乙烯醇、二乙烯三胺、环氧氯丙烷、纳米纤维素的聚合物；

所述粘度调节剂为将膨润土、聚丙烯酰胺、酪蛋白按重量比2：1：1混合配制；

所述交联剂的合成过程包括：将顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、二乙烯三胺加入带有冷凝器的四口瓶，顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、二乙烯三胺的摩尔比为0.5:0.5:1.4，顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐混合均匀分三次加入，每次相隔30分钟；升温至155℃，闭口保温1小时后，开口保温2小时；然后冷却至120 ℃，加水调固含量至50 %，加入上述溶液2.5倍的水和占总重量0.5%的纳米纤维素和1%聚乙烯醇，用20%的盐酸调节pH=8，升温至50℃滴加环氧氯丙烷，二乙烯三胺与环氧氯丙烷摩尔比3:1，然后升温至65℃反应3小时，调节pH到6-7，降温到30℃，出料即制成上述交联剂。

2.根据权利要求1所述的无醛玉米酒精粕木材胶黏剂，其特征在于：所述玉米酒精粕购自河北佳惠饲料有限公司。

3.一种根据权利要求1或2所述的无醛玉米酒精粕木材胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：

将占总重量50%的去除油脂的玉米酒精粕与所述分散介质和交联剂混合，超声处理10分钟后，加入1%次氯酸钠溶液，加热至80℃，保温20分钟后，降温至30℃，加入剩余的占总重量50%的去除油脂的玉米酒精粕和粘度调节剂，室温晾置24h后，将所得产物用粉碎机粉碎研磨，过200目筛网，即制得粉末状去除油脂的玉米酒精粕木材胶黏剂。

4.根据权利要求3所述的无醛玉米酒精粕木材胶黏剂的制备方法，其特征在于：利用正己烷抽提的方式去除玉米酒精粕中的油脂。

说明书

无醛玉米酒精粕木材胶黏剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及用于单板类人造板制备技术领域，具体涉及一种无醛玉米酒精粕木材胶黏剂及其制备方法。

背景技术

[0002] 胶黏剂是人造板产业的灵魂，2018年我国人造板产业消耗木材胶黏剂约2940吨，以“醛类”树脂胶黏剂为主导，占90%，带来了严重的人居环境甲醛污染问题，因此利用生物
质原料开发可再生、环境友好型人造板用胶黏剂势在必行，其中大豆蛋白胶黏剂发展迅速，
成为近年来研究热点，目前广大研究者已通过物理、化学等改性方法使其初步实现产业化
应用，且证实交联改性是目前最高效的改性方法。但是由于市场原因和饲料业需求不断增
加，豆粕价格持续上升（3000元/吨左右），大豆蛋白胶黏剂成本不断提高，因此寻找低成本
原料是对工业化应用有重要意义。

[0003] 采用价格低产量高的玉米酒精粕作为原料制备人造板用胶黏剂能够解决无醛生物质胶黏剂成本较高的问题。玉米酒精粕为玉米发酵制取乙醇过程的剩余物，中国年产
DDGS约1500万吨，价格约1100元/吨，且其产量正在快速增加并有较大的剩余量。

[0004] 以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日
已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

[0005] 本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种无醛玉米酒精粕木材胶黏剂及其制备方法。

[0006] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种无醛玉米酒精粕木材胶黏剂，包括以下重量份的组分：主剂30-33份、分散介质30-40份、交联剂20-30份、粘度调节剂2-5份。

[0007] 其中，所述主剂为玉米酒精粕，其主要成分按重量百分数包括：蛋白质29%、油脂11%、纤维7%、灰分5%、水分9%，购自河北佳惠饲料有限公司。

[0008] 其中，分散介质为水，可以为自来水。

[0009] 其中，交联剂为顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、聚乙烯醇、二乙烯三胺、环氧氯丙烷、纳米纤维素的聚合物。

[0010] 其中，粘度调节剂为将膨润土、聚丙烯酰胺、酪蛋白按重量比2：1：1混合配制。

[0011] 一种无醛玉米酒精粕木材胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：

[0012] 将占总重量50%的去除油脂的玉米酒精粕与分散介质和交联剂混合，超声处理10分钟后加入1%次氯酸钠溶液加热至80℃，保温20分钟后，降温至30℃，加入剩余玉米酒精粕
和粘度调节剂，室温晾置24h后，将所得产物用粉碎机粉碎研磨，过200目筛网，制得去除油
脂的玉米酒精粕粉末状胶黏剂。

[0013] 其中，利用正己烷抽提去除玉米酒精粕中的油脂组分。

[0014] 其中，上述交联剂的合成过程包括：将顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、二乙烯三胺加入带有冷凝器的四口瓶，顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐与二乙烯三胺的摩尔比为0.5:
0.5:1.4，顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐混合均匀分三次加入，每次相隔30分钟；升温至155
℃，闭口保温1小时后，开口保温2小时；然后冷却至120 ℃，加水调固含量至50 %，加入上述
溶液2.5倍的水和占总重量0.5%的纳米纤维素和1%聚乙烯醇，用20%的盐酸调节pH=8，升温
至50℃滴加环氧氯丙烷，二乙烯三胺与环氧氯丙烷摩尔比3:1，然后升温至65℃反应3小时，
调节pH到6-7，降温到30℃，出料即制成上述交联剂。

[0015] 本发明的优点在于：

[0016] （1）利用正己烷去除玉米酒精粕中的油脂组分，油脂对制备胶黏剂的耐水胶接性能具有负面影响；

[0017] （2）玉米酒精粕中含有7%微米级纤维，纤维在胶黏剂制备过程中可以与交联剂反应连接至交联网络体系，在胶黏剂受到外力作用时承受较大的外部载荷，减弱残余应力，抑
制微裂纹扩展，且植物纤维本身带负电，可以通过静电吸引力与蛋白质结合，当它们之间的
距离足够近时便产生氢键结合，从而提高胶黏剂的机械性能与强韧性；

[0018] （3）本发明以价格低、产量高的玉米酒精粕为主要原料，通过化学改性制备了具有交联网络结构的无醛玉米酒精粕木材胶黏剂，扩大了生物质胶黏剂的原料来源，降低了生
物质胶黏剂的生产成本；

[0019] （4）本发明合成的交联剂具有刚性环状结构和长链结构连接到一起，另外嵌入纳米纤维素连接至交联剂体系，形成在分子层面和微观层面的相分离结构，在胶接低蛋白含
量生物质材料也具有高的强度；

[0020] （5）本发明所选用原料玉米酒精粕平均分子质量适宜，使用粘度调节剂有效提高胶黏剂初粘性和预压性能，以及湿态胶接性能，提高了胶黏剂的涂覆性和渗透性，使胶黏剂
在使用过程中不易产生缺胶或透胶的情况，与单板之间形成更多的机械胶钉，提高了胶接
胶合板的干状和湿态胶合强度；

[0021] （6）本发明合成过程有利于氧化和分散过程，有利于玉米酒精粕各组分参与反应，分段反应解决了胶黏剂各组分分散不均匀的问题，解决了因为蛋白含量低导致胶接性能低
的问题；

[0022] （7）本发明不添加有毒物质，效率高，无有害物质释放物，工艺性好，成本低廉，有利于推动生物质胶黏剂的工业化应用。

具体实施方式

[0023] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。

[0024] 若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。此外，实施例中所使用的所有各组分原料均为已知的市售产品。

[0025] 本发明中如涉及到的百分号“%”，若未特别说明，指质量百分比；但溶液的百分比，除另有规定外，是指溶液100ml中含有溶质若干克。

[0026] 实施例1

[0027] 本实施例提供了一种无醛玉米酒精粕木材胶黏剂，所述胶黏剂按以下重量配比进行备料：

[0028] 玉米酒精粕                        30 kg

[0029] 自来水                            40kg

[0030] 交联剂                            20kg

[0031] 粘度调节剂                        2kg

[0032] 本实施例同时提供了上述胶黏剂的制备方法，具体制备步骤如上文发明内容部分所述。

[0033] 实施例2

[0034] 本实施例提供了一种无醛玉米酒精粕木材胶黏剂，所述胶黏剂按以下重量配比进行备料：

[0035] 玉米酒精粕                        30 kg

[0036] 自来水                            30kg

[0037] 交联剂                            30kg

[0038] 粘度调节剂                        5kg

[0039] 本实施例同时提供了上述胶黏剂的制备方法，具体制备步骤如上文发明内容部分所述。

[0040] 对照例1

[0041] 本对照例涉及的胶黏剂按以下重量配比进行备料，直接混合、搅拌均匀制备：

[0042] 玉米酒精粕                        30kg

[0043] 自来水                            60kg

[0044] 对照例2

[0045] 本对照例涉及的胶黏剂按以下重量配比进行备料，制备方法同实施例1：

[0046] 玉米酒精粕                        30kg

[0047] 自来水                             60kg

[0048] 普通交联剂（聚酰胺多胺环氧氯丙烷）    30kg

[0049] 试验例

[0050] 分别采用本发明实施例1-2和对照例1-2的胶黏剂制备三层胶合板：

[0051] 杨木单板：含水率干燥至8％；尺寸400mm×400mm×1.5mm。

[0052] 按以下正常制备工艺：

[0053] 施胶：芯板双面施胶，涂胶量为320g/m2。

[0054] 压力、温度、时间分别为：0.8MPa、120℃、6分钟。

[0055] 按GB/T17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》检测方法对横拼材产品进行性能检测，检测结果见表1。

[0056] 表1 胶合板胶合强度

[0057]

[0058] 实验结果表明，本发明的无醛玉米酒精粕木材胶黏剂制备胶合板的耐水胶合强度按II类胶合板要求检测可达1.09MPa，干状胶合强度可达1.98MPa，相比于对照组提升显著。

[0059] 虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因
此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。