CN101191038A - 造纸黑液胶粘剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了造纸黑液胶粘剂的制备方法，是通过乙撑基脲、三聚氰胺或者聚乙烯醇为甲醛捕捉剂，加入尿素、面粉、脲醛树脂反应后制得的一种胶粘剂。本发明一方面可以降低板材的甲醛释放量和改善其耐水性能，另一方面可以为造纸黑液或从造纸黑液中提取出的木质素的综合利用找到有效途径。
Description
技术领域
本发明涉及一种环保型造纸黑液胶粘剂的制备方法，尤其涉及复合型造纸黑液胶粘剂的生产方法。
背景技术
我国是少林的国家，木材供需间存在着较大的矛盾，解决这一矛盾的重要途径，是必须大力发展以人造板为中心的复合板材的生产和利用。用脲醛树脂胶粘剂生产1立方米刨花板，可以代替3.1立方米原木制成的板材；而用脲醛树脂胶粘剂生产1吨纤维板，可以代替5.6立方米原木制板材。即胶粘剂对提高木材利用率意义重大；同时，木材工业对胶粘剂的消耗量也是巨大的，在人造板、胶合板、夹心板、空心板、缝纫机台板、木塑复合材料、木合金板等复合板材方面都要采用大量的胶粘剂。例如：生产10000立方米胶合板需胶粘剂1000吨。
由此可见，在复合板材的生产中要消耗大量的胶粘剂，而在这些胶粘中使用最多的是脲醛树脂胶粘剂，它具有较好的粘接性能，其粘强强度比动、植物胶高，耐光性好而适用于木材、胶合板、层压板及竹木制品等复合板材的粘胶生产，更重要的是其价格比较低而被广泛应用。而这些复合板材制品又被广泛地用在人们长期居住、生活的家庭和办公室等场所。但是，这些胶粘剂或复合板材制品中存在着一定量的游离甲醛，例如，脲醛树脂胶粘剂中的游离甲醛含量高达3-5％，因其在生产加工和使用过程中放出有毒气体-甲醛，严重污染损害人们的身体健康，在使用上应该受到很大的限制。但是，目前仍然还无法有效地限制其使用，且已发展到了无法控制的局面。因此，研制开发、应用推广低甲醛含量复合板材用胶粘剂或无游离甲醛复合板材成为当务之急，且显得十分必要。本发明开发研制了低游离甲醛含量，且符合环保要求的低成本复合板材胶粘剂，并使其保持脲醛树脂胶粘剂的各项优良性能，降低其生产成本，使得各复合板材加工企业完全能够承受的实用型胶粘剂。
我国于2001年12月制定了GB18580-2001《室内装饰装修材料人造板及其制品甲醛释放限量》、GB18583-2001《室内装饰装修材料胶粘剂中有害物质限量》等十项强制性国家标准，自2002年7月1日起强制执行。新标准对游离甲醛释放量限制很低，而我国目前生产的人造板仍难以达到新的国家标准要求，这主要是使用了游离甲醛含量高的脲醛树脂胶粘剂的缘故，也是目前难以解决的重大技术难题。并且，新标准对游离甲醛释放量限制仍未达到保护人体健康的基本要求，存在继续降低的可能或要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用造纸黑液制造的可以降低板材的甲醛释放量和改善其耐水性能的胶粘剂。
上述造纸黑液胶粘剂是由以下步骤制得：
一、在500ml容器中加入缩聚剂0.15份，升温到40℃～50℃时投加1.56份造纸黑液，搅拌下加入0.16份催化剂，溶液的温度保持在45℃～55℃时反应30分钟，在溶液中加入36％的甲醛0.50份，溶液的温度保持在45℃～55℃时反应30分钟，然后在30分钟内将溶液升温到80℃～85℃，再加入36％的甲醛0.30份～0.40份，在80℃～85℃时搅拌反应120分钟，反应后在30分钟内将溶液升温到85℃～95℃，溶液保持该温度10分钟，然后在20分钟内将溶液降温到80℃～85℃，保持该温度40分钟，再加入0.50份～0.80份造纸黑液，溶液的温度保持在80℃～85℃搅拌反应30分钟制得原胶；
二、在步骤一制得的1份原胶中加入甲醛捕获剂0.06份～0.10份，溶液的温度保持在80℃～85℃时搅拌反应30分钟；
三、将步骤二制得的胶剂中再加入面粉0.05份～0.10份，室温下搅拌反应30分钟制得造纸黑液胶粘剂。
上述缩聚剂为苯酚，催化剂为氢氧化钠，甲醛捕获剂为尿素、乙撑基脲或者三聚氰胺。
上述造纸黑液胶粘剂一方面可以降低板材的甲醛释放量和改善其耐水性能，另一方面可以为造纸黑液或从造纸黑液中提取出的木质素的综合利用找到有效途径。目前，造纸黑液对环境的污染已超过所有污染，已逐渐发展成为第一大污染源，特别是造纸黑液对水质的破坏是灾难性的。本研究项目成功地将造纸黑液或从造纸黑液中提取的木质素用作制备复合板材用胶粘剂，且已形成了低成本环保型复合板材用胶粘剂生产的新技术、新工艺、新配方和新方法，改变了目前的生产现状，至少应具有两方面的优势：其一，能够生产低游离甲醛含量复合板材用胶粘剂，为室内装饰装修业提供无游离甲醛含量的复合板材，改善室内环境。其二，用造纸黑液木质素生产复合板材同胶粘剂，即为该行为提供了廉价且来源广泛的原料，又解决了造纸企业的造纸黑液对环境的污染问题，为造纸黑液或造纸黑液中提取出的木质素的综合利用找到了有效途径。
低成本环保型复合板材胶粘剂的研究成功，为复合板材制造和室内装饰行业提供了基本条件。而国家新标准的强制执行和人们环境意识的不断增加，又为低成本环保型复合板材胶粘剂的推广应用提供了机遇。因此，该项目的推广应用前景十分广阔，也会产生巨大的经济和社会效益。并且，该项目又具有投资小、见效快，适应中小企业组织生产的特点，现生产脲醛树脂或酚醛树脂胶粘剂的生产装置无需改变即可组织生产。
酚醛树脂胶粘剂的形成原理是：在碱的存在下，苯酚分子中酚羟基的对位和两个邻位的氢与甲醛反应，生成各种羟甲基酚的异构体。
所生成的羟甲基酚异构体，除了能继续和苯酚反应外，也可以与甲醛反应生成多羟基甲基酚。
各种羟甲基酚能相互反应，也能和酚、醛反应，形成初期酚醛树脂，然后进一步发生缩聚反应得到分子结构为网状的酚醛树脂最终形式。
造纸黑液中的主要成份是木质素和碱，而木质素的主体结构，目前认为以苯丙烷为主，且只有三种基本结构(非缩合型结构)，即：
愈创木基结构 紫丁香基结构 对羟基基结构
木质素结构中存在较多的羟基，以醇羟基和酚羟基两种形式存在。在碱的存在下，木质素具有与甲醛生成羟甲基的反应，包括两个方面，一是木质素芳环上存在的空位上可以发生羟甲基反应，二是芳环侧键上也可发生羟甲基化反应。因此，从理论上来讲，用造纸黑液制得的复合板材胶粘剂游离甲醛含量很低或无游离甲醛存在，且耐水性应该很好。同时，这种基本结构和反应也为造纸黑液能够用于制备造纸黑液胶粘剂，且用于制造复合板材创造了基本条件。
面粉中含有多羟基，它们能与游离甲醛形成缩醛，从而防止游离甲醛释放进入空气，减少污染。同时，造纸黑液胶粘剂与面粉或马铃薯淀粉渣分子结构中的葡萄糖单元中C6上的醛基，在板材生产的热压固化阶段，反应生成半缩醛及缩醛，形成交联的体型结构，故可增加胶的粘合强度和耐水性。另外，它还可以作为填料加入胶中，其填充作用可降低胶层的体积收缩，从而减少同体积收缩产生的压力。并可提高产品的固含量，去掉原工艺中的真空脱水操作，使得原料消耗和操作费用同时降低。
具体实施方式
实施例1
一、在500ml容器中加入苯酚15g，升温到40℃时投加156g造纸黑液，搅拌下加入16g氢氧化钠，溶液的温度保持在45℃时反应30分钟，在溶液中加入36％的甲醛50g，溶液的温度保持在45℃时反应30分钟，然后在30分钟内将溶液升温到80℃，再加入36％的甲醛30g，在80℃时搅拌反应120分钟，反应后在30分钟内将溶液升温到85℃，溶液保持该温度10分钟，然后在20分钟内将溶液降温到80℃，保持该温度40分钟，40分钟后再加入50g造纸黑液，溶液的温度保持在80℃搅拌反应30分钟制得原胶；
二、在步骤一制得的1份原胶中加入尿素6g，溶液的温度保持在80℃时搅拌反应30分钟；
三、将步骤二制得的胶剂中再加入面粉5g，室温下搅拌反应30分钟制得造纸黑液胶粘剂。
实施例2
一、在500ml容器中加入苯酚15g，升温到450℃时投加156g造纸黑液，搅拌下加入16g氢氧化钠，溶液的温度保持在55℃时反应30分钟，在溶液中加入36％的甲醛50g，溶液的温度保持在55℃时反应30分钟，然后在30分钟内将溶液升温到85℃，溶液保持该温度反应30分钟，再加入36％的甲醛40g，在85℃时搅拌反应120分钟，反应后在30分钟内将溶液升温到95℃，溶液保持该温度10分钟，然后在20分钟内将溶液降温到85℃，保持该温度40分钟，40分钟后再加入80g造纸黑液，溶液的温度保持在85℃搅拌反应30分钟制得原胶；
二、在步骤一制得的1份原胶中加入乙撑基脲10g，溶液的温度保持在85℃时搅拌反应30分钟；
三、将步骤二制得的胶剂中再加入面粉10g，室温下搅拌反应30分钟制得造纸黑液胶粘剂。
实施例3
一、在500ml容器中加入苯酚15g，升温到40℃时投加156g造纸黑液，搅拌下加入16g氢氧化钠，溶液的温度保持在45℃时反应30分钟，在溶液中加入36％的甲醛50g，溶液的温度保持在45℃时反应30分钟，然后在30分钟内将溶液升温到80℃，溶液保持该温度反应30分钟，再加入36％的甲醛40g，在80℃时搅拌反应120分钟，反应后在30分钟内将溶液升温到85℃，溶液保持该温度10分钟，然后在20分钟内将溶液降温到80℃，保持该温度40分钟，再加入80g造纸黑液，溶液的温度保持在80℃搅拌反应30分钟制得原胶；
二、在步骤一制得的1份原胶中加入三聚氰胺10g，溶液的温度保持在80℃时搅拌反应30分钟；
三、将步骤二制得的胶剂中再加入面粉10g，室温下搅拌反应30分钟制得造纸黑液胶粘剂。
造纸黑液胶粘剂分析结果：
Claims (5)
1.一种造纸黑液胶粘剂的制备方法，其特征在于：它是由以下步骤制得，
一、在500ml容器中加入缩聚剂0.15份，升温到40℃～50℃时投加1.56份造纸黑液，搅拌下加入0.16份催化剂，溶液的温度保持在45℃～55℃时反应30分钟，在溶液中加入36％的甲醛0.50份，溶液的温度保持在45℃～55℃时反应30分钟，然后在30分钟内将溶液升温到80℃～85℃，再加入36％的甲醛0.30份～0.40份，在80℃～85℃时搅拌反应120分钟，反应后在30分钟内将溶液升温到85℃～95℃，溶液保持该温度10分钟，然后在20分钟内将溶液降温到80℃～85℃，保持该温度40分钟，再加入0.50份～0.80份造纸黑液，溶液的温度保持在80℃～85℃搅拌反应30分钟制得原胶；
二、在步骤一制得的1份原胶中加入甲醛捕获剂0.06份～0.10份，溶液的温度保持在80℃～85℃时搅拌反应30分钟；
三、将步骤二制得的胶剂中再加入面粉0.05份～0.10份，室温下搅拌反应30分钟制得造纸黑液胶粘剂。
2.根据权利要求1所述的造纸黑液胶粘剂的制备方法，其特征在于：上述甲醛捕捉剂为尿素。
3.根据权利要求1所述的造纸黑液胶粘剂的制备方法，其特征在于：上述甲醛捕捉剂为乙撑基脲。
4.根据权利要求1所述的造纸黑液胶粘剂的制备方法，其特征在于：上述甲醛捕捉剂为者三聚氰胺。
5.根据权利要求1所述的造纸黑液胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述缩聚剂为苯酚，催化剂为氢氧化钠。
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