CN1786099A

CN1786099A - 利用树皮制备人造板用胶黏剂及其制造方法

Info

Publication number: CN1786099A
Application number: CN 200510010460
Authority: CN
Inventors: 高振华; 王向明; 顾继友
Original assignee: National Forest Products Industrial Technology Research Institute Of Canada; Northeast Forestry University
Current assignee: National Forest Products Industrial Technology Research Institute Of Canada; Northeast Forestry University
Priority date: 2005-10-21
Filing date: 2005-10-21
Publication date: 2006-06-14

Abstract

利用树皮制备人造板用胶黏剂及其制造方法。涉及胶黏剂及其制造方法。它解决了现有利用树皮作原料制备胶黏剂时树皮的大部分纤维素、木素和半纤维素等主要成分得不到有效利用的问题。它由液化产物A按重量份由苯酚90～100份、树皮粉35～75份、催化剂1～15份组成，溶液B由氢氧化钠、甲醛和水组成，按重量比氢氧化钠、甲醛、水分别占液化产物A的0.26～0.73、0.8～1.65和0.6～2。方法：取苯酚、树皮粉、氢氧化钠溶液、甲醛溶液、水放入反应釜中搅拌、加温后制成人造板用胶黏剂。本发明采用硫酸复合液能改进胶黏剂的性能，降低了胶黏剂的成本，避免了生物质材料资源的浪费和优化了环境。

Description

利用树皮制备人造板用胶黏剂及其制造方法

技术领域

本发明涉及胶黏剂及其制造方法。

背景技术

胶黏剂的种类很多，多采用化工原料，而化工原料价格高。树皮作为天然高分子材料具有丰富的资源贮量。据估计，树皮的体积含量是木材的15～20％，重量是木材的10～15％。然而，作为林产工业的加工剩余物，树皮的结构成分复杂，其物理化学特性因为种类不同、生长区域不同等原因差异和变异性很大，因此树皮资源在全球范围内尚未被充分有效的利用。除了少数富含单宁的树皮，如合金欢树皮、落叶松树皮等，通过提取其中的单宁成分或其它药用成分用于制造单宁胶和制药外，或者少量树皮被开发用于制备饲料、土壤改性剂、活性炭、盆景艺术品等用途外，绝大部分树皮都被遗弃或焚烧而没有被充分利用。目前，国内外对于利用树皮制备胶黏剂是通过抽提树皮中所含的单宁等提取物用以制备胶黏剂。上述方法存在着树皮的大部分纤维素、木素和半纤维素等的主要成分不能得到有效利用的问题。

发明内容

本发明为了解决现有利用树皮作原料制备胶黏剂时树皮的大部分纤维素、木素和半纤维素等的主要成分不能得到有效利用的问题，发明了一种利用树皮制备人造板用胶黏剂及其制造方法，解决该问题的具体技术方案如下：

本发明的胶黏剂由液化产物A和溶液B组成，液化产物A按重量份由苯酚90～100份、树皮粉35～75份、催化剂1～15份组成，溶液B由氢氧化钠、甲醛、水组成，按重量比氢氧化钠、甲醛、水分别占液化产物A的0.26～0.74、0.8～1.65、0.6～2。

利用树皮制备人造板用胶黏剂的方法过程如下：

步骤一、将含水率在5％以下的树皮粉碎成粉末，粉末的颗粒尺寸为10～120目；

步骤二、按重量取苯酚90～100份和催化剂1～8份加入到反应釜内，搅拌均匀并加温到110～140℃；

步骤三、向经步骤二得到的混合物中添加经步骤一得到的树皮粉15～50重量份，在反应釜中继续搅拌混合，在110～140℃下保温15～45分钟；

步骤四、向经步骤三后得到的混合物中再次添加催化剂0～7重量份和树皮粉的总添加量不超过75重量份，苯酚与树皮粉的重量比为1～2∶1，在120～150℃下保温1～4小时后，冷却到60～80℃，由此制得树皮液化产物A；

步骤五、向经步骤四后得到的液化产物中添加占液化产物A总重量8.5％～12.5％的浓度为30～60％的氢氧化钠溶液和占液化产物A总重量80％～165％的浓度为30～40％的甲醛溶液，搅拌并加温至40℃～50℃，保温15～20分钟后，再加温至65～70℃保持60～90分钟后，再次加温至85～95℃，保温30～90分钟；

步骤六、向经步骤五后得到的反应产物中添加占液化产物A总重量15％～35％的浓度为30～60％的氢氧化钠溶液和占液化产物A总重量30％～100％的水，于70～85℃反应直到黏度达160～200s(涂-4杯，25℃)；

步骤七、向经步骤六中得到的初级胶添加占液化产物A总重量2.5％～26.5％的浓度为30～60％的氢氧化钠溶液和占液化产物A总重量30％～100％的水，于70～85℃反应直到终点黏度控制在40～130s(涂-4杯，25℃)，降温至40℃以下，即制成了树皮人造板用胶黏剂。

本发明的树皮制备人造板用胶黏剂及其制造方法，采用硫酸复合液能很好改进胶黏剂性能，树皮的大部分纤维素、木素和半纤维素等主要成分得到了充分有效的利用，降低了胶黏剂的成本，避免了生物质材料资源的浪费和优化了环境。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的胶黏剂由液化产物A和溶液B组成，液化产物A按重量份由苯酚90～100份、树皮粉35～75份、催化剂1～15份组成，溶液B由氢氧化钠、甲醛、水组成，按重量比氢氧化钠、甲醛、水分别占液化产物A的0.26～0.74、0.8～1.65、0.6～2。

具体实施方式二：本实施方式的胶黏剂由液化产物A按重量份由苯酚90份、树皮粉35份、催化剂3份组成，溶液B由氢氧化钠、甲醛、水组成，按重量比氢氧化钠、甲醛、水分别占液化产物A的0.26、0.8、0.6。

具体实施方式三：本实施方式的胶黏剂由液化产物A按重量份由苯酚95份、树皮粉50份、催化剂5份组成，溶液B由氢氧化钠、甲醛、水组成，按重量比氢氧化钠、甲醛、水分别占液化产物A的0.5、1.65、2。

具体实施方式四：本实施方式的胶黏剂由液化产物A按重量份由苯酚100份、树皮粉75份、催化剂7份组成，溶液B由氢氧化钠、甲醛、水组成，按重量比氢氧化钠、甲醛、水分别占液化产物A的0.74、1.2、1.3。

具体实施方式五：本实施方式利用树皮制备人造板用胶黏剂的方法的步骤如下：

树皮作为一种天然高分子材料，其主要化学成分为纤维素、木素、半纤维素以及具有一定量的抽提物。但是，树皮的液化程度与树皮的种类、催化剂用量、以及苯酚与树皮重量比之间具有密切关系。当苯酚与树皮重量比大于2时，可确保85％以上的树皮被液化，对于针叶材树皮，则可确保90％以上的树皮被液化，例如落叶松、云杉等针叶材树皮可以95％以上被液化。当苯酚与树皮重量比低于2时，应当适量增加催化剂用量，以确保80％以上的树皮被液化。对于液化程度高于75％以上的树皮都可用于制备胶黏剂。对于难于被液化的树皮粉，可适当添加催化剂。

步骤二、按重量取苯酚90～100份和催化剂(采用硫酸与磷酸、硫酸与甲苯磺酸或硫酸与其它酸的复合剂，重量比为0.2～2∶1的磷酸与硫酸或甲苯磺酸与硫酸的复合催化剂的效果好，)1～8份添加到带有温度计、搅拌器、冷凝回流的反应釜内，搅拌均匀并逐渐加温到110～140℃；

步骤三、向经步骤二得到的搅拌并加温后的苯酚、催化剂的混合物中添加经步骤一得到的15～50重量份的树皮粉，在反应釜内继续搅拌，使树皮粉完全与反应液体充分混合，在110～140℃下保温15～45分钟；

步骤四、向经步骤三后得到的苯酚、催化剂、树皮粉的混合物中再次添加0～7份的催化剂和总添加量不超过75重量份的树皮粉，苯酚与树皮粉的重量比为1～2∶1(苯酚与树皮粉的重量比决定了树皮胶黏剂在合成过程中甲醛的加成量，苯酚与树皮粉重量比越低，液化树皮能与甲醛添加反应的量越少，由此制得的树皮胶黏剂的胶接效果越差，为制备较高性能的胶黏剂，苯酚与树皮粉的重量比例不宜低于1，最好在1.5以上。)，温度保持在120～150℃，此阶段所加入的树皮粉应该分批添加，每次加入树皮粉前要补加催化剂，补加量占树皮粉重量的1～20％，保温1～4小时后，冷却到60～80℃，由此得到树皮粉液化产物A；

步骤五、向经步骤四后得到的液化产物A中添加占液化产物A总重量8.5％～12.5％的浓度为30～60％的氢氧化钠溶液和占液化产物A总重量80％～165％的浓度为30～40％的甲醛溶液，搅拌并加温至40℃～50℃，保温15～20分钟，再加温至65～70℃保温60～90分钟，再次加温至85～95℃，保温30～90分钟；

步骤六、向步骤五后得到的反应产物中和溶液的混合物中添加占液化产物A总重量15％～35％的浓度为30～60％的氢氧化钠溶液和占液化产物A总重量30％～100％的水，于70～85℃反应直到黏度达160～200s(涂-4杯，25℃)；

步骤七、向经步骤六后得到的黏度在160～200s(涂-4杯，25℃)的胶黏剂中再次添加占液化产物A总重量2.5％～26.5％的浓度为30～60％的氢氧化钠溶液和占液化产物A总重量30％～100％的水，于70～85℃进行反应直到终点黏度控制在40～130s(涂-4杯，25℃)，降温至40℃以下，即制成了人造板用胶黏剂。

上述人造板用胶黏剂的制备通过控制工艺过程中的加碱量和黏度，可以制备不同性能的胶黏剂。对于胶合板用胶黏剂，黏度控制在100～130s(涂-4杯，25℃)；对于纤维板用胶黏剂、普通刨花板用胶黏剂或者定向刨花板(OSB)用胶黏剂，黏度应控制在40～60s(涂-4杯，25℃)。无论制造哪种胶黏剂，胶黏剂的固体含量应控制在35～50％之间。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五的不同点在于步骤二按重量份取苯酚100份，6.5份的硫酸与磷酸，硫酸与磷酸重量比为1∶1，步骤三取60份的糖枫树皮粉，步骤四得到158份树皮液化产物A，步骤五、六、七取78.1份的浓度为50％的氢氧化钠溶液和196.2份浓度为36％的甲醛溶液，再取197.5份水，黏度达到50s。适合刨花板用胶黏剂。其它步骤与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六的不同点在于步骤二按重量份取苯酚90份，4份的硫酸与甲苯磺酸，硫酸与甲苯磺酸的重量比为3∶1，步骤三取35份的落叶树皮粉，步骤四得到133份树皮液化产物A，步骤五、六、七取65.9份浓度为45％的氢氧化钠溶液和198.4份浓度为36.5％的甲醛溶液，取166.5份的水，黏度达到120s。适合制备胶合板用胶黏剂。其它步骤与具体实施方式五相同。

在不同种类树皮中，如针叶材树皮和富含单宁的阔叶材树皮的液化产物比较适于制备胶黏剂，如落叶松树皮、云杉树皮、合金欢树皮等。

Claims

1、胶黏剂由液化产物A和溶液B组成，其特征在于液化产物A按重量份由苯酚90～100份、树皮粉35～75份、催化剂1～15份组成，溶液B由氢氧化钠、甲醛和水组成，按重量比氢氧化钠、甲醛、水分别占液化产物A的0.26～0.74、0.8～1.65、0.6～2。

2、根据权利要求1所述的胶黏剂，其特征在于液化产物A按重量份由苯酚90份、树皮粉35份、催化剂3份组成，溶液B按重量比氢氧化钠、甲醛、水分别占液化产物A的0.26、0.8、0.6。

3、根据权利要求1所述的胶黏剂，其特征在于液化产物A按重量份由苯酚95份、树皮粉50份、催化剂5份组成，溶液B按重量比氢氧化钠、甲醛、水分别占液化产物A的0.5、1.65、2。

4、根据权利要求1所述的胶黏剂，其特征在于液化产物A按重量份由苯酚100份、树皮粉75份、催化剂7份组成，溶液B按重量比氢氧化钠、甲醛、水分别占液化产物A的0.74、1.2、1.3。

5、树皮制备人造板用胶黏剂的方法过程如下：

步骤六、向经步骤五后得到的反应产物中添加占液化产物A总重量15％～35％的浓度为30～60％的氢氧化钠溶液和占液化产物A总重量30％～100％的水，于70～85℃反应直到黏度达160～200s；

步骤七、向经步骤六中得到的初级胶添加占液化产物A总重量2.5％～26.5％的浓度为30～60％的氢氧化钠溶液和占液化产物A总重量30％～100％的水，于70～85℃反应直到终点黏度控制在40～130s，降温至40℃以下，即制成了树皮人造板用胶黏剂。

6、根据权利要求5所述的树皮制备人造板用胶黏剂的方法，其特征在于催化剂采用硫酸与磷酸或硫酸与甲苯磺酸，硫酸与磷酸重量比为0.2～2∶1，硫酸与甲苯磺酸的重量比为0.2～2∶1。

7、根据权利要求5所述的树皮制备人造板用胶黏剂的方法，其特征在于氢氧化钠溶液的浓度为30～60％，甲醛溶液的浓度为30～40％。

8、根据权利要求5所述的树皮制备人造板用胶黏剂的方法，其特征在于胶黏剂的固体含量控制在35～50％。

9、根据权利要求5或6或7所述的树皮制备人造板用胶黏剂的方法，其特征在于步骤二按重量份取苯酚100份，6.5份的硫酸与磷酸，硫酸与磷酸重量比为1∶1，步骤三取出60份的糖枫树皮粉，步骤四得到158份树皮液化产物A，步骤五、六、七取78.1份的浓度为50％的氢氧化钠溶液和196.2份浓度为36％的甲醛溶液，再取197.5份水，黏度达到50s。

10、根据权利要求5或6或7所述的树皮制备人造板用胶黏剂的方法，其特征在于步骤二按重量份取苯酚90份，4份的硫酸与甲苯磺酸，硫酸与甲苯磺酸的重量比为3∶1，步骤三取35份的落叶树皮粉，步骤四得到133份树皮液化产物A，步骤五、六、七取65.9份浓度为45％的氢氧化钠溶液和198.4份浓度为36.5％的甲醛溶液，取166.5份的水，黏度达到120s。