本发明涉及木材加工中人造板生产，具体涉及一种等离子体改性壳聚糖固化环氧大豆油木材胶粘剂的配方及应用。
背景技术：
1、在现代人造板材如胶合板、细木工板、刨花板等的生产过程中，胶粘剂的作用至关重要。粘合剂不仅决定了木材制品的生产工艺和最终应用范围，而且直接影响到生产成本和最终产品的品质，堪称人造板产业技术创新的核心。对胶粘剂性能的不断追求，以及成本控制和环境影响最小化的需求，构成了推动该领域科技进步的主要动力。
2、目前，人造板制造业普遍依赖基于甲醛合成的树脂胶粘剂，主要包括脲醛(uf)、酚醛(pf)和三聚氰胺-甲醛(mf)树脂，以及这些基础树脂的共聚物如muf、puf、pmuf等。尤其是脲醛树脂，因其卓越的粘接性能和经济成本，成为了最广泛使用的树脂类型。然而甲醛的使用不仅导致了人造板产品中甲醛释放量的问题，而且由于其化学结构的固有不稳定性，限制了产品的应用性能。据研究表明，甲醛与人体接触后，可引起眼睛和上呼吸道的刺激性反应，并可能导致更严重的健康问题。世界卫生组织在2004年发布的第153号公报中明确指出甲醛具有致癌性。
3、为降低人造板产品中的甲醛释放量，行业内采取的最有效措施之一是调整树脂合成配方，特别是降低甲醛和尿素的摩尔比(f/u)。然而，这种改进策略伴随着胶合性能的显著下降，尤其是在耐水性方面，远远不能满足潮湿环境下的应用需求。虽然pf、mf和muf等树脂也在一定程度上缓解了甲醛释放问题，但未能完全根除甲醛释放的问题。开发真正的无醛树脂，成为行业的终极目标。例如，以异氰酸酯类胶粘剂(如pmdi)为代表的无醛胶粘剂虽在人造板生产中得到一定应用，但由于其成本昂贵(相比于脲醛树脂高出数十倍)和生产过程中的高防护要求，其应用范围受到了限制。目前，研究焦点转向利用可再生资源制备绿色胶粘剂，例如基于大豆蛋白和天然单宁的胶粘剂。以及通过酶催化或化学处理农业废弃物，木质素可以转化为具有良好粘接性能的酚类化合物，这些化合物可用作胶粘剂的基本组成部分。但以上生物基胶粘剂通常面临耐水性不足的问题，同时原料的可持续供应也是一大挑战。
4、壳聚糖作为一种从甲壳类动物中提取的天然高分子多糖，因其良好的生物相容性、生物降解性、非毒性和丰富的官能团而受到广泛关注。这些特性使得壳聚糖及其改性产品在胶粘剂领域的应用是可持续材料研究的重要方向之一。交联改性是提高壳聚糖粘合性能的一种常用方法，通过与多官能团交联剂如戊二醛、环氧氯丙烷或者异氰酸酯反应，壳聚糖分子链之间形成稳定的交联网络结构，从而提高其作为胶粘剂的粘接强度和耐水性。接枝共聚是另一种增强壳聚糖粘合性能的有效手段，通过在壳聚糖主链上接枝聚合物链，如聚丙烯酸、聚乙烯醇等，可以显著改善壳聚糖的粘接性能和柔韧性。酯化和醚化改性则主要通过引入酯基或醚基来改变壳聚糖的亲水性和化学稳定性，从而提高其在不同环境条件下的应用性能。此外，通过与其他天然高分子如淀粉、纤维素等的复合，也能显著提高粘接强度和环境耐受性。
5、另外，受环氧树脂类胶粘剂的启发，利用环氧油脂中的环氧基开环聚合制备胶粘剂也受到许多学者的关注，申请人就利用环氧大豆油开发了一种共固化的环氧大豆油基木材胶粘剂(cn202110377994.9)。其胶合原理利用脲醛树脂聚合物中的大量羟甲基(-ch2-oh)与环氧基发生开环反应，而开环反应生成的羟基又可以进一步与其他油脂的环氧基反应而聚合。因此，本发明利用壳聚糖中每个葡糖胺单元在去乙酰化过程中暴露出的一个氨基(-nh2)，及每个葡糖胺单元本身包含两个羟基(-oh)，这两种基团都作可为亲核试剂与环氧基团反应，环氧键与羟基反应形成一个新的醚键(-c-o-c-)，环开裂并形成一个新的羟基，从而加速反应。壳聚糖与氨基反应形成一个新的氨基醚键(-c-nh-c-)，同时氨基(-nh2)与环氧基(-o-)的开环反应可以发生在一级胺、二级胺或三级胺以及多官能胺中。壳聚糖与环氧油脂的多种反应导致立体网络结构的形成，使树脂交联固化而起到胶接作用。
6、为了促进壳聚糖与环氧油脂的反应，本发明使用低温等离子体攻击壳聚糖的高分子链的脆弱部位，如糖环之间的糖苷键或长碳链上的碳-碳键，使长链断裂并生成自由基，相对小分子量葡萄糖结构加大了与环氧大豆油之间的反应几率，增进了胶粘剂的固化进程。且本发明使用等离子处理可以有效提高被处理物质表面羟基、羧基等含氧基团的数量，高活性基团的引入进一步促进了环氧大豆油的固化。本发明解决了环氧大豆油固化困难，壳聚糖单体胶黏性差等一系列问题，断链壳聚糖作为环氧大豆油的固化剂促成了高分子胶联网络。使等离子体改性壳聚糖固化环氧大豆油胶粘剂具备了优异的胶合性能，实现了一种无醛全生物质胶粘剂的开发。
7、目前缺乏一种等离子体改性壳聚糖固化环氧大豆油的木材胶粘剂及其制备方法和应用。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种等离子体改性壳聚糖固化环氧大豆油的木材胶粘剂及其制备方法和应用。
2、为了解决现有技术的问题，本发明具有如下技术方案：本发明的一种等离子体改性壳聚糖固化环氧大豆油木材胶粘剂，所述等离子体改性壳聚糖固化环氧大豆油木材胶粘剂包括a组分和b组分，所述等离子体改性壳聚糖固化环氧大豆油木材胶粘剂按重量份计数的如下组分：
3、a组分包括：
4、去离子水 70-76份，
5、壳聚糖粉末 4-6份，
6、无水乙酸 20-24份，
7、b组分为环氧大豆油eso。
8、进一步地，所述去离子水满足gb/t 11446.1-2013的ew—iv级及以下标准，壳聚糖的mw为30000，dac degree≥85％，无水乙酸为分析纯；所述环氧大豆油的环氧值≥6.0。
9、本发明的等离子体改性壳聚糖固化环氧大豆油木材胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
10、(1)按所述重量份称取a组分；
11、(2)将壳聚糖粉末及无水乙酸融入去离子水，在常温下持续搅拌3-5h至混合均匀，制得壳聚糖水溶液为组分a；
12、(3)b组分是环氧大豆油，a组分和b组分分别待用，制得等离子体改性壳聚糖固化环氧大豆油木材胶粘剂。
13、本发明的等离子体改性壳聚糖固化环氧大豆油木材胶粘剂的使用方法，包括如下步骤：
14、(1)在待胶接木材表面按300g/m2均匀涂刷a组分后，在60℃环境下干燥7-10min，重复以上步骤1-4次；
15、(2)采用滑动弧放电等离子体对涂刷a组分的木材表面进行处理，处理时间为5-10s；
16、(3)在经等离子体处理过的a组分涂层上，按160-180g/m2均匀涂刷b组分并静置5min；
17、(4)将待胶接面叠合放入温度150-180℃，压力1mpa的热压环境压合5min。
18、进一步地，所述等离子体射流宽度＞待处理单板，等离子体喷口距单板为2-3cm。
19、进一步地，调节低温等离子体电源放电功率至2000w，处理后30min内可对活化表面施胶。
20、进一步地，所述等离子体放电方式包含且不止于滑动弧放电方式，原则为经过处理后能显著增加待胶接木板表面的羟基等含氧基团及破坏壳聚糖长链结构。
21、本发明所述等离子体改性壳聚糖固化环氧大豆油木材胶粘剂在制备人造板材中的应用。
22、有益效果：本发明的木材胶粘剂制备方法简单，胶接强度好，同时具有耐水性，胶粘剂全部组分为生物质材料，是全绿色环保胶粘剂。成本相对低廉。使用方法无苛刻条件，与现有人造板产线生产条件高度吻合，可实现与现有技术的有效融合，降低了胶粘剂成本。所有原料均为生物质资源，且均已实现工业化量产。
23、与现有技术相比，本发明具有如下优点：
24、(1)本发明通过在木材胶接面首先形成一层壳聚糖膜，再通过等离子体改性壳聚糖膜表面来固化环氧大豆油，最终实现胶接木材的目的。本发明的胶粘剂胶接强度与主流的化学胶粘剂相当且具有防水性能。该胶粘剂的制备充分利用了可再生资源——壳聚糖和大豆油，其中壳聚糖为自然界中仅次于纤维素的第二大高分子物质，这不仅降低了对传统石化资源的依赖，也减少了生产、使用过程中的环境影响，无醛绿色胶粘剂的理念，符合当前的绿色化学和可持续发展趋势。
25、(2)该胶粘剂的发明提供了一种固化环氧油脂的方案，本发明中环氧大豆油固化彻底且具有良好的耐水性，不仅提高了即时的胶合强度，还有助于提升胶粘剂粘接界面的长期稳定性和耐久性，该发明方案为后续环氧油脂的固化方法提供了可行的开发、应用路径。
26、(3)本发明在胶粘剂的使用过程中引入了等离子体处理技术，该技术的引入替换了复杂的化学反应流程，是一种操作简便、绿色环保的方法，这一创新方法有效提升了胶粘剂的胶合强度。本发明的等离子体改性方法，所述等离子体为滑动弧放电等离子体。所述等离子体使用方法是：对涂覆a组分木材表面进行活化处理5-10秒。
27、(4)本发明制备的树脂压制的胶合板可到达国标gb/t 9846-2015《普通胶合板》对二类板耐水性能的要求，可满足人造板产品在高湿环境中的使用要求。同时得益于其良好性能和环保易用，该胶粘剂不仅适用于人造板行业，还有望在家具制造及其他需要木材粘接的领域发挥重要作用。