一种纸浆基人造板胶黏剂及其制备方法

1.本发明涉及人造板胶黏技术领域，具体地说，涉及一种纸浆基人造板胶黏剂及其制备方法。


背景技术：

2.胶合板、纤维板、刨花板等人造板产品在人们的日常生活中占据重要地位，而产品性能与人造板胶黏剂密切相关。目前，国内外人造板胶黏剂主要以甲醛系列树脂胶黏剂为主体，这类胶黏剂以石油化工原料为基础，同时生产使用过程存在甲醛释放等问题。近年来，伴随着人类环保意识的不断增强以及化石能源短缺问题的不断出现，以可再生生物质为原料制备人造板胶黏剂成为热点。
3.植物纤维素是地球上最丰富的可再生资源，利用植物纤维素资源是解决目前化石资源枯竭和生态恶化的有效途径。纸浆是以植物纤维为原料，经不同加工方法制得的纤维状物质。根据加工方法分为机械纸浆、化学纸浆和化学机械纸浆，根据所用纤维原料分为木浆、草浆、麻浆、苇浆、蔗浆、竹浆、破布浆等。纸浆一般多用于制造纸张和纸板。精制纸浆除用于制造特种纸外，也常常作为制造纤维素酯、纤维素醚等纤维素衍生物的原料。还用于人造纤维、塑料、涂料、胶片、火药等领域。本发明旨在使用纸浆制备人造板胶黏剂，一方面应对人造板胶黏剂的面临的原料范围窄、产品存在甲醛释放等挑战，同时也为纸浆的利用提供了新的思路。
4.2020年中国纸浆产量为7378万吨，进口数量为3135万吨，属于大宗工业原料，以纸浆作为人造板胶黏剂原料，来源丰富。组成纤维素的单体为葡萄糖，未经处理的纸浆，由于受官能团制约，难以交联形成具有胶合特征的聚合物。本发明针对纸浆的化学结构特征，发明了氧化处理方法，经氧化处理后得到醛化的纸浆，为后续交联反应提供了化学基础，再经醛胺交联反应实现分子链扩充与延展，并可形成致密的网状交联结构，大幅提升了生物质基胶黏剂整体性能。


技术实现要素：

5.针对现有技术的上述缺陷，本发明提供一种安全环保的纸浆基人造板胶黏剂及其制备方法。
6.为了解决现有技术的问题，本发明提供了如下技术方案：本发明的一种纸浆基人造板胶黏剂，所述的纸浆基人造板胶黏剂包括氧化纸浆和支化多元胺，所述的氧化纸浆和支化多元胺的质量比为1：0.5-3。
7.进一步地，所述的纸浆基人造板胶黏剂为dac-pa
4n
胶黏剂，dac-pa
4n
胶黏剂的化学结构式如(i)所示：
[0008][0009]
进一步地，所述的纸浆基人造板胶黏剂为dac-pa
5n
胶黏剂，dac-pa
5n
胶黏剂的化学结构式如(ii)所示：
[0010][0011]
进一步地，所述的纸浆基人造板胶黏剂为dac-pa
6n
胶黏剂，dac-pa
6n
胶黏剂的化学结构式如(iii)所示：
[0012][0013]
本发明所述的纸浆基人造板胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：
[0014]
(1)纸浆氧化：以高碘酸盐作为氧化剂，纸浆和高碘酸盐按1：0.3-0.8的比例进行氧化，固含量维持在10-40％之间，以水为溶剂，在常温常压下避光机械搅拌，反应72h后以乙二醇猝灭反应，避光静置24h；后处理：离心除去溶解杂质，去离子水洗涤至上清液ph为中性，获得样品；
[0015]
(2)醛胺交联：将氧化后的纸浆样品与支化多元胺按照质量比1：0.5-3进行反应，按固含量10-40％添加去离子水，常压下，95℃反应半小时，期间用冰醋酸调节ph至8，之后70℃回流反应10-12h；反应后称量生成物的质量，制得纸浆基人造板胶黏剂。
[0016]
进一步地，在步骤(2)中，所述的支化多元胺为pa
4n
、pa
5n
、pa
6n
或pa
7n
。
[0017]
进一步地，在步骤(2)中，所述的支化多元胺pa
4n
、pa
5n
、pa
6n
、pa
7n
是以乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺为起始原料通过迈克尔加成反应和亲核取代反应两步反应合成得到。
[0018]
进一步地，在步骤(2)中，所述离心的转速为10000rpm，离心时间为5min。
[0019]
进一步地，在步骤(2)中，可通过调整支化多元胺的支化度赋予胶黏剂不同性能，使用过程中的固化温度为100～160℃。
[0020]
有益效果：本发明拓展了人造板胶黏剂的原料范围，并为纸浆的利用提供了新的思路。本发明的胶黏剂以纸浆为主要原料，属于生物基胶黏剂，环境友好，无甲醛释放，且制备工艺简单、胶合性能优异，并可通过调整支化多元胺的支化度赋予胶黏剂不同性能。本发明拓展了人造板胶黏剂的原料范围，并为纸浆的利用提供了新的思路。
[0021]
与现有技术相比，本发明具有如下优点：(1)本发明的人造板胶黏剂及其制备方法，以纸浆为主要原料，经氧化处理后得到醛化的纸浆，再与支化多元胺混合反应，制得所述的纸浆基人造板胶黏剂。具有绿色、环保、胶合性能优异等特点。
附图说明
[0022]
图1为本发明的支化多元胺(pa4n，pa5n，pa6n，pa7n)化学结构图。
具体实施方式
[0023]
以下将配合实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
[0024]
本发明的一种纸浆基人造板胶黏剂，所述的纸浆基人造板胶黏剂包括氧化纸浆和支化多元胺，所述的氧化纸浆和支化多元胺的质量比为1：0.5-3。
[0025]
本发明所述的纸浆基人造板胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：
[0026]
(1)纸浆氧化：以高碘酸盐作为氧化剂，纸浆和高碘酸盐按1：0.3-0.8的比例进行氧化，固含量维持在10-40％之间，以水为溶剂，在常温常压下避光机械搅拌，反应72h后以乙二醇猝灭反应，避光静置24h；后处理：离心除去溶解杂质，去离子水洗涤至上清液ph为中性，获得样品；
[0027]
(2)醛胺交联：将氧化后的纸浆样品与支化多元胺按照质量比1：0.5-3进行反应，按固含量10-40％添加去离子水，常压下，95℃反应半小时，期间用冰醋酸调节ph至8，之后70℃回流反应10-12h；反应后称量生成物的质量，制得纸浆基人造板胶黏剂。所述离心的转速为10000rpm，离心时间为5min。可通过调整支化多元胺的支化度赋予胶黏剂不同性能，使用过程中的固化温度为100～160℃。所述的支化多元胺pa
4n
、pa
5n
、pa
6n
、pa
7n
是以乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺为起始原料通过迈克尔加成反应和亲核取代反应两步反应合成得到。
[0028]
实施例1
[0029]
本发明的一种纸浆基人造板胶黏剂及其制备方法，包括以下步骤：向反应器中加入反应物纸浆＝5.0g、高碘酸盐＝4.0g；纸浆和高碘酸盐的质量比为1：0.8；加入去离子水250ml；机械搅拌，避光反应72h，乙二醇猝灭反应后避光静置24h；离心除去溶解杂质，获得样品；向反应器中加入3.0g氧化纸浆、1.5g支化多元胺(pa
4n
)；质量比＝2：1；按固含量40％加去离子水，调节ph为8，置于70℃油浴锅中反应10h；反应后称量生成物的质量，得到所制备的纸浆基人造板胶黏剂。
[0030]
所述的纸浆基人造板胶黏剂为dac-pa
4n
胶黏剂，dac-pa
4n
胶黏剂的化学结构式如(i)所示：
[0031][0032][0033]
实施例2
[0034]
本发明的一种纸浆基人造板胶黏剂及其制备方法，包括以下步骤：向反应器中加入反应物纸浆＝5.0g、高碘酸盐＝4.0g；纸浆和高碘酸盐的质量比为1：0.8；加入去离子水250ml；机械搅拌，避光反应72h，乙二醇猝灭反应后避光静置24h；离心除去溶解杂质，获得样品；向反应器中加入3.0g氧化纸浆、3.0g支化多元胺(pa
5n
)；质量比＝1：1；按固含量40％加去离子水，调节ph为8，置于70℃油浴锅中反应10h；反应后称量生成物的质量，得到所制备的纸浆基人造板胶黏剂。
[0035]
所述的纸浆基人造板胶黏剂为dac-pa
5n
胶黏剂，dac-pa
5n
胶黏剂的化学结构式如(ii)所示：
[0036][0037][0038]
实施例3
[0039]
本发明的一种纸浆基人造板胶黏剂及其制备方法，包括以下步骤：向反应器中加入反应物纸浆＝5.0g、高碘酸盐＝4.0g；纸浆和高碘酸盐的质量比为1：0.8；加入去离子水250ml；机械搅拌，避光反应72h，乙二醇猝灭反应后避光静置24h；离心除去溶解杂质，获得样品；向反应器中加入3.0g氧化纸浆、6.0g支化多元胺(pa
6n
)；质量比＝1：2；按固含量40％加去离子水，调节ph为8，置于70℃油浴锅中反应10h；反应后称量生成物的质量，得到所制备的纸浆基人造板胶黏剂。
[0040]
所述的纸浆基人造板胶黏剂为dac-pa
6n
胶黏剂，dac-pa
6n
胶黏剂的化学结构式如(iii)所示：
[0041][0042]
实施例4
[0043]
本发明的一种纸浆基人造板胶黏剂及其制备方法，包括以下步骤：向反应器中加入反应物纸浆＝5.0g、高碘酸盐＝4.0g；纸浆和高碘酸盐的质量比为1：0.8；加入去离子水250ml；机械搅拌，避光反应72h，乙二醇猝灭反应后避光静置24h；离心除去溶解杂质，获得样品；向反应器中加入3.0g氧化纸浆、6.0g支化多元胺(pa
7n
)；质量比＝1：2；按固含量40％加去离子水，调节ph为8，置于70℃油浴锅中反应10h；反应后称量生成物的质量，得到所制备的纸浆基人造板胶黏剂。
[0044]
对照例1
[0045]
本发明的一种纸浆基人造板胶黏剂及其制备方法，包括以下步骤：向反应器中加入反应物纸浆＝5.0g、高碘酸盐＝4.0g；纸浆和高碘酸盐的质量比为1：0.8；加入去离子水250ml；机械搅拌，避光反应72h，乙二醇猝灭反应后避光静置24h；离心除去溶解杂质，获得样品；向反应器中加入4.0g氧化纸浆、6.0g去离子水；固含量40％；调节ph为8，置于80℃油浴锅中反应10h；反应后称量生成物的质量，得到所制备的纸浆基人造板胶黏剂。
[0046]
试验例1
[0047]
为了验证合成的一种纸浆基人造板胶黏剂的性能特征，进行了以下试验：
[0048]
取实施例中所制备一种纸浆基人造板胶黏剂，用厚度为2mm的杨木单板压制三层胶合板，按照国标gb/t 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》的要求，进行
板材物理力学性能进行测试，主要测试板材耐水性能。具体步骤如下：将合成的一种纸浆基人造板胶黏剂按施胶量160g/m2涂于单层杨木板上，热压温度为120℃，热压8分钟，然后将板材裁剪为36个试件，平均分为3份分别测试其胶合强度1(干强度)、胶合强度2(将试件放于63℃水中浸泡3小时)、胶合强度3(将试件放于沸水中浸泡3小时)等，测试结果如下表1所示：
[0049]
表1
[0050][0051][0052]
如表1所示，纯纸浆基胶黏剂的干态胶合强度较弱且没有湿强度，本发明添加支化多元胺后干强度和湿强度都大幅提升，且胶合强度随着添加的支化多元胺的支化度增加而升高。
[0053]
以上所述，对本发明通过说明及具体实施方式进行了阐述，在本发明的基础上，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。