[發明專利]一種生物油酚醛樹脂改性淀粉膠粘劑的制備方法

有效

• 申請號: 201010199929.3
• 申請日: 2010-06-13
• 公開（公告）號: CN101857787A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 常建民;夏碧華;張繼宗;許守強
• 申請（專利權）人: 北京林業大學
• 主分類號: C09J151/02
• 分類號: C09J151/02;C09J161/14
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

技術領域

本發明涉及一種生物油酚醛樹脂改性淀粉膠粘劑的制備方法，屬于木材加工中人造板技術領域。

技術背景

2007年，我國人造板總產量已經達到了7400多萬立方米，并成為世界上第一大人造板生產國。在人造板生產過程中，膠粘劑做為重要原料，是決定人造板性能的關鍵因素之一。目前，木材工業用膠粘劑主要為“三醛膠”，占整個行業用膠粘劑的80％以上。但這類膠粘劑不是污染嚴重，性能不佳，就是原料過于依賴石油資源，價格昂貴。開發環保，經濟，原料可再生，性能優異的膠粘劑成為木材工業膠粘劑的主要發展趨勢。

21世紀，新材料的一大特點是具有良好環境性能。淀粉作為一種無毒無害、價格低廉、可生物降解、對環境友好的天然可再生資源，在石油化石資源日漸匱乏的今天，已經廣泛應用于社會生活的方方面面，并發揮著不可替代的作用。近年，很多研究者嘗試把淀粉應用于木材膠粘劑。然而在應用過程中，一些淀粉基膠粘劑流動性，滲透性，耐水性，以及物理力學性能等不夠理想；一些淀粉基膠粘劑性能即使達標，但所用改性材料過于昂貴。這些都限制了淀粉基膠粘劑在木材工業中的應用。因此，為了使淀粉基膠粘劑能更加成熟的應用于木材工業，選用性能優良的材料對其改性成了必然的選擇。

發明內容

本發明的目的是提出一種生物油酚醛樹脂改性淀粉膠粘劑的制備方法，改變已有淀粉膠粘劑的成分和制備工藝，以充分利用自然可再生資源，并提高產品性能，降低生產成本，減少對環境的污染。

本發明提出的生物油酚醛樹脂改性淀粉膠粘劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)合成生物油-酚醛樹脂：先分別稱取苯酚和甲醛，苯酚和甲醛的摩爾比為：苯酚∶甲醛＝1∶1.8-2.0，在稱量的苯酚中加入上述稱量甲醛的70％-80％，用氫氧化鈉調pH值至9-11，在30分鐘內升溫到85℃-90℃，保溫反應30分鐘；

在上述反應物中加入占苯酚質量為30％-35％的生物油，在85℃保溫反應30分鐘，再加入上述稱量甲醛剩下的20％-30％，用氫氧化鈉調pH值至10-11，保溫反應15分鐘，將溫度降低至75℃-80℃，反應5-15分鐘，測定生物油-酚醛樹脂的粘度，使粘度為3秒，再降溫至70℃，用氫氧化鈉調pH值至10-11，攪拌反應10分鐘，降溫至45℃，得到生物油-酚醛樹脂；

(2)制備氧化淀粉：將淀粉配制成質量百分比濃度為40％-45％的淀粉乳液，升溫至35℃-50℃，加入占淀粉質量0.4％-0.6％的氫氧化鈉，反應15分鐘，再加入占淀粉質量1.2％-1.6％的高錳酸鉀進行一次氧化，氧化反應30-35分鐘，最后加入占淀粉質量2.5％-3％的硫酸，進行二次氧化，直至淀粉乳液變為白色，對淀粉乳液進行抽濾、洗滌、脫水、40℃干燥1小時，制得氧化淀粉；

(3)制備復合淀粉乳液：將上述制得的氧化淀粉配置成濃度為33％-35％的淀粉乳液，加入占淀粉質量8％-10％的丙烯酰胺和占丙烯酰胺質量1％的過硫酸鉀，升溫至75℃-80℃，接枝反應1-1.5小時，降溫至60℃，得到復合淀粉乳液；

(4)制備膠粘劑主劑：在上述復合淀粉乳液中加入上述生物油-酚醛樹脂，加入的質量比為：生物油-酚醛樹脂∶復合淀粉乳液＝1∶3，用氫氧化鈉調節乳液的pH值至9.5-10.5，反應20-30分鐘，降溫出料，最后調節pH值至10；

(5)在上述制備的膠粘劑主劑中加入固化劑，固化劑的加入量占膠粘劑主劑質量的12％，攪拌使兩者混合均勻。

本發明提出的生物油酚醛樹脂改性淀粉膠粘劑的制備方法，以生物油、苯酚、甲醛為原料，制備出生物油-酚醛樹脂；然后對一定濃度的淀粉進行氧化處理，并加入丙烯酰胺與氧化淀粉進行接枝反應，制備出復合淀粉乳液；最后利用制備的生物油-酚醛樹脂對氧化淀粉進行改性，得到一種新型而且環保的木材膠粘劑，其優點如下：

1、本發明制備方法的突出特點是采用天然可再生的淀粉和廉價易得的農林剩余物快速熱解產物生物油為主要原料，緩解了合成樹脂膠粘劑面臨的環境壓力和解決了石油資源匱乏帶來的原料緊缺問題，同時擴大了生物質資源的用途，提高了其附加值，大大增加了經濟效益。

2、本發明制備方法的工藝過程，所需的反應條件溫和、操作簡便，并且設備易得、容易實施。

3、本發明制備方法采用生物油酚醛樹脂做為改性劑，所制得的膠粘劑甲醛含量遠低于E₀級標準，環保性能十分優異。

4、本發明方法制備的膠粘劑，具有良好的膠接強度高和良好的耐水、耐熱、耐腐蝕等性能，并且在特定條件下，該膠粘劑還可進行生物降解，從而進一步減小對環境的壓力。

具體實施方式