[發明專利]一種新型無醛木材膠粘劑及其制備方法

有效

• 申請號: 200710164080.4
• 申請日: 2007-10-18
• 公開（公告）號: CN101412898A
• 公開（公告）日: 2009-04-22
• 發明（設計）人: 朱錦;高玲玲
• 申請（專利權）人: 朱錦;高玲玲
• 主分類號: C09J189/00
• 分類號: C09J189/00;C09J197/00
• 代理公司: 北京元中知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 王明霞

技術領域

本專利涉及一種由植物蛋白制成的木材膠粘劑，植物蛋白經過化學變性和加入交聯劑以達到耐水性的要求。

背景技術

目前，膠粘劑大量用于木材加工行業，如膠合板、大芯板、中密度纖維板和刨花板等。在市場上主要木材膠粘劑是“三醛膠”(脲醛膠，酚醛膠，三聚氰胺一甲醛膠)。脲醛膠因其價格低廉，性能優良，而用量最大。但其耐水性差，尤其是耐沸水性非常差。大多數該類膠合板在沸水中兩小時會自動打開。因此，脲醛膠主要用于對其耐水、耐候性能要求不高的室內環境。例如用于生產刨花板、纖維板和膠合板。酚醛膠是一種比脲醛膠性能優良的膠粘劑。其耐沸水性好，但價格比較高。主要用于室外環境，例如用于生產混凝土膠合板模板，部分用于高壓裝飾層積板中底層紙的浸漬。三聚氰胺-甲醛膠具有優良的耐水性和耐熱性，但其價格較貴。

然而，無論哪一種含醛膠，都存在一個共同問題，就是釋放甲醛。這也是為什么人造板是造成室內空氣中甲醛超標的主要因素。甲醛是現在人體健康的一大殺手，是被世界衛生組織確認為對人體有毒害、致癌、致畸形的化學物質，是公認的變態反應源，在我國有毒化學品控制名單上高居第二位。研究表明，裝修和家具中含有的甲醛，其釋放期長達5-15年。盡管有很多措施可以降低甲醛釋放量以達到國家標準，如地板行業中E1級穿孔萃取法為≤9毫克/100克，但是要根本消除甲醛的危害必須找到無醛膠粘劑。市場上的無醛膠粘劑如聚異氰氨酯類雖然可以達到性能要求，但是其價格昂貴，無法大面積應用。而且，這類膠粘劑都是石化產品。近幾年來，由于人們對天然石油資源的短缺，環境污染，以及石油類膠粘劑的制造，運輸，存儲和應用所引起的健康問題的關注度逐步提升，用再生資源制作環境友好型膠粘劑是我們努力的方向。

以豆類蛋白代替石油原料來制作膠粘劑的具有很多優勢，例如豆類資源豐富，可以再生，并且具有生物降性等。豆類蛋白膠不是新技術，早在1923年，就出現首個豆粉類膠粘劑專利。早期的開發著重將大豆蛋白粉混合在苛性堿溶液中，從而使豆類蛋白中的氨基集團參加蛋白的變性，進而達到最大的膠粘性。但是此類膠粘劑極不耐水，另外，粘結強度很低。且隨著石化類膠粘劑開發和推廣，豆類蛋白膠粘劑失去市場占有率。

近幾年，隨著人們環保意識的提高，豆類蛋白膠粘劑重新引起人們地注意。而且其粘結強度和耐水性也獲得了極大地改善。例如Hettiarachchy等人以堿改性方法提高了粘膠強度和耐水性(Hettiarachchy，N.S.et?al.J.Am.Oil.Chem.Soc.1995，72，1461)。SUN和BIAN發現以尿素改性豆類蛋白粘膠劑比堿改性有更好的效果(Sun，S.X.and?Bian，K.et?al.J.Am.Oil.Chem.Soc.1999，76，977)。

其它改性劑有胰蛋白酶，鹽酸胍(GuHCl，CH5N3.Hcl)，十二烷基磺酸鈉(SDS)，和十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)，其基本原理是利用這些有機鹽把大豆蛋白分子完全伸展而不至于破壞蛋白分子，不像用堿伸展蛋白分子時蛋白常會被水解。雖然這些改性能提高蛋白膠的耐水性，但與酚醛膠相比，其耐水性仍很差，尤其是沸水煮后的濕強度相差很多，還不能代替酚醛膠。

Li等(Li，k.et?al.J.Am.Oil.Chem.Soc.2004，8，487，US申請專利，US2006/0156954A1)用陽離子高聚物，聚胺酰胺環氧氯丙烷(PAE)，與大豆蛋白交聯，也在很大程度上提高了粘結強度和耐水性。PAE是濕強樹脂，廣泛用于紙漿工業.PAE是用水溶的聚胺酰胺與3-氯-1，2-環氧丙烷反應而成的陽離子高聚物，含活性的雜氮環丁基功能團，此功能團可與含活性氫的功能團反應，例如-COOH，-OH，-NH₂等，反應產生不溶水的表面網絡以及樹脂和基物間的交聯.該方法大大提高蛋白膠的耐水性，其沸水煮后的濕強度也達到了酚醛膠的性能。但由于所加PAE量比較大，該膠的成本非常高，這極大限制了其應用。

最近，Li又在以上專利基礎上加以改進獲得了加拿大專利CA2458159.該專利用豆粉和PAE作為原材料，在堿性氫氧化物或硼酸鹽作用下以達到耐水的要求.其后，SUN等在此基礎上加以改進并降低了PAE的用量(US申請專利，US2005/0166796A1)，該改性蛋白膠仍能達到了酚醛膠的性能.這樣，膠的成本也大大下降，從而讓蛋白膠代替酚醛膠成為可能。但該膠的缺點是在酸性條件下，蛋白和PAE形成的復合物懸浮在溶液中。膠液不穩定，而且膠不易滲透木材表面。該蛋白膠也不易涂裝。