超高固含量的柠檬酸基胶合板用环保胶黏剂、制备方法及其应用
阅读说明：本技术 超高固含量的柠檬酸基胶合板用环保胶黏剂、制备方法及其应用 (Environment-friendly adhesive with ultrahigh solid content for citric acid-based plywood, preparation method and application thereof ) 是由 赵中元 孙世静 于 2019-10-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种超高固含量的柠檬酸基胶合板用环保胶黏剂,其组分按重量百分比包含以下成分：柠檬酸100份,蔗糖25～30份,氯化铜3～5份,氧化钙2～5份,无水乙醇10～15份,水15～28份；所述胶合板用环保胶黏剂的固含量为75.1～84.8％,粘度范围为277～537mPa·s。并公开了其制备方法,其在制备胶合板上的应用,以及制得的胶合板。本发明的提供的胶黏剂利用柠檬酸对蔗糖水解以及转化的催化作用,形成低分子量预聚物,胶黏剂的粘度适中,固含量可达75.1～84.8％,改善了传统胶合板用天然胶黏剂因粘度过大无法提高固含量的缺陷,本发明同时采用乙醇水溶液调节胶黏剂粘度,降低水分含量,提高了热固化效率,降低了热固化温度。(The invention discloses an environment-friendly adhesive with ultrahigh solid content for citric acid-based plywood, which comprises the following components in percentage by weight: 100 parts of citric acid, 25-30 parts of cane sugar, 3-5 parts of copper chloride, 2-5 parts of calcium oxide, 10-15 parts of absolute ethyl alcohol and 15-28 parts of water; the solid content of the environment-friendly adhesive for the plywood is 75.1-84.8%, and the viscosity range is 277-537 mPa. Also discloses a preparation method thereof, application thereof in preparing plywood and the prepared plywood. The adhesive provided by the invention utilizes the catalytic action of citric acid on hydrolysis and conversion of sucrose to form a low molecular weight prepolymer, the viscosity of the adhesive is moderate, the solid content can reach 75.1-84.8%, the defect that the solid content cannot be increased due to overlarge viscosity of the traditional natural adhesive for plywood is overcome, the viscosity of the adhesive is adjusted by adopting an ethanol aqueous solution, the moisture content is reduced, the thermosetting efficiency is improved, and the thermosetting temperature is reduced.)
技术领域
本发明涉及一种超高固含量的柠檬酸基胶合板用环保胶黏剂、制备方法及其应用。
背景技术
合成树脂类胶黏剂通常以石油提取物为主要原料进行制备，使用过程中会释放出挥发性有机物，对环境造成污染；同时，考虑到石油资源的逐渐匮乏，开发并应用以可再生资源为主要原料的环保型胶黏剂，已成为木材胶黏剂工业中亟需解决的关键问题；传统胶合板用天然胶黏剂多采用大豆分离蛋白改性或淀粉改性，该胶黏剂固含量低且粘度大，应用过程存在对材料平整度要求高，并且需调整粘度等问题，使用不方便，因此开发超高固含量且粘度低的天然胶黏剂，对拓展天然胶的应用具有重要的现实意义。传统的柠檬酸基胶黏剂采用添加蔗糖混合方式，所制备胶黏剂的粘度过低，仅可通过喷涂的方式进行刨花板的制备，无法展开胶合板的制备，因此，开发新型柠檬酸基胶黏剂能够拓展柠檬酸-蔗糖胶接体系的应用领域。
发明内容
本发明的目的是提供一种超高固含量的柠檬酸基胶合板用环保胶黏剂。
本发明的技术方案为：
一种超高固含量的胶合板用环保胶黏剂，其组分按重量百分比包含以下成分：
柠檬酸100份；
蔗糖25～30份；
氯化铜3～5份；
氧化钙2～5份；
无水乙醇10～15份；
水15～28份；
所述胶合板用环保胶黏剂的固含量75.1～84.8％，粘度范围为277～537mPa·s。
本发明还公开了上述的超高固含量的胶合板用环保胶黏剂的制备方法，其步骤包括：
(1)将蔗糖、氯化铜和水混合，在70～80℃低速搅拌反应1～1.5小时；
(2)添加柠檬酸到反应体系中，在90～100℃低速搅拌反应1～3小时；
(3)添加无水乙醇到反应体系中，在80～90℃高速搅拌反应0.5～1小时；
(4)待反应体系的温度降至室温后，添加氧化钙到溶液中，低速搅拌0.2～0.5小时。
优选的，所述低速搅拌为170～200r/min，所述高速搅拌为350～370r/min。
优选的，所述水为蒸馏水。
本发明还公开了上述的超高固含量的胶合板用环保胶黏剂在制备胶合板上的应用。
优选的，其步骤包括：将胶合板用环保胶黏剂涂刷在单板上，基于垂直纹理方式组坯多层胶合板，热压成型，双面施胶量为160～200g/m2,热压温度为135～155℃，压力为1～1.5MPa，热压时间为4～5min。
优选的，所述多层胶合板为3层胶合板
本发明还公开了一种胶合板，采用上述的胶合板用环保胶黏剂与单板热压而成。
本发明的有益效果如下：
本发明的胶黏剂利用柠檬酸和氯化铜对蔗糖焦糖化反应的催化作用，形成低分子量预聚物，改善了传统胶合板用天然胶黏剂因粘度过大无法提高固含量的缺陷，通过添加无水乙醇，调配胶黏剂的粘度，提高热固化速率与胶合强度。
本发明所使用原料均具有良好的水溶性，其本体饱和水溶液的粘度较低，固含量低，不适于木质胶合板的使用，因此，本发明通过改进合成工艺，使得蔗糖在少量蒸馏水中发生水解反应，使得所合成胶黏剂的固含量可达75.1～84.8％，粘度范围为277～537mPa·s，该方法改善了传统胶合板用天然胶黏剂因粘度过大无法提高固含量的缺陷，通过添加无水乙醇，调配胶黏剂的粘度，在氧化钙作用下促进蔗糖脱水反应的发生，促进蔗糖脱水产物与柠檬酸的缩合反应速率，提高热固化速率与胶合强度。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
实施例1
一种超高固含量的胶合板用环保胶黏剂，其组分按重量比由以下成分组成：
柠檬酸100份；
蔗糖30份；
氯化铜5份；
氧化钙5份；
无水乙醇10份；
水15份；
胶黏剂制备工艺：
按重量份计称取相应的原料组分，胶黏剂制备时，首先将蔗糖、氯化铜和水混合，在70℃低速搅拌反应1.5小时，然后添加柠檬酸到反应体系中，在90℃低速搅拌反应3小时，之后添加无水乙醇到反应体系中，在80℃高速搅拌反应1小时后关闭加温装置，待反应体系的温度降至室温后，添加氧化钙到溶液中，低速搅拌0.5小时。
所制备胶黏剂固含量为84.8％。
所述水为蒸馏水。
所述低速搅拌为170r/min，所述较高速搅拌为350r/min。
所制备胶黏剂的粘度为25℃粘度值为537mPa·s,测试方法为旋转粘度计。
实施例2
一种超高固含量的胶合板用环保胶黏剂，其组分按重量比由以下成分组成：
柠檬酸100份；
蔗糖25份；
氯化铜3份；
氧化钙2份；
无水乙醇15份；
水28份；
胶黏剂制备工艺：
按重量份计称取相应的原料组分，胶黏剂制备时，首先将蔗糖、氯化铜和水混合，在75℃低速搅拌反应1.2小时，然后添加柠檬酸到反应体系中，在95℃低速搅拌反应2小时，之后添加无水乙醇到反应体系中，在85℃高速搅拌反应0.8小时后关闭加温装置，待反应体系的温度降至室温后，添加氧化钙到溶液中，低速搅拌0.4小时。
所制备胶黏剂固含量为84.8％。
所述水为蒸馏水。
所述低速搅拌为180r/min，所述较高速搅拌为360r/min。
所制备胶黏剂的粘度为25℃粘度值为277mPa·s,测试方法为旋转粘度计。
实施例3
一种超高固含量的胶合板用环保胶黏剂，其组分按重量比由以下成分组成：
超高固含量的胶合板用环保胶黏剂，其组分按重量百分比包含以下成分：
柠檬酸100份；
蔗糖28份；
氯化铜4份；
氧化钙3份；
无水乙醇13份；
水22份；
胶黏剂制备工艺：
按重量份计称取相应的原料组分，胶黏剂制备时，首先将蔗糖、氯化铜和水混合，在80℃低速搅拌反应1小时，然后添加柠檬酸到反应体系中，在100℃低速搅拌反应1小时，之后添加无水乙醇到反应体系中，在90℃高速搅拌反应0.5小时后关闭加温装置，待反应体系的温度降至室温后，添加氧化钙到溶液中，低速搅拌0.2小时。
所制备胶黏剂固含量为79.4％。
所述水为蒸馏水。
所述低速搅拌为200r/min，所述较高速搅拌为370r/min。
所制备胶黏剂的粘度为25℃粘度值为435mPa·s,测试方法为旋转粘度计。
对比例1：与实施例1区别仅在于将蔗糖替换为葡萄糖。
对比例2：与实施例1区别仅在于将无水乙醇替换为蒸馏水。
对比例3：与实施例1区别仅在于将氧化钙替换为五氧化二磷。
实施例4：胶合板制备
按照GB/T9846.7-2004标准热压制备杨木胶合板，压板工艺参数为：试件尺寸300mm×300mm×9mm，采用手工改涂刷方式将上述制备的实施例1与对比例1胶黏剂均匀涂布于杨木单板，基于垂直纹理方式组坯3层胶合板，双面施胶量为200g/m2,热压温度为145℃，压力为1.5MPa，热压时间为5分钟。
实施例5：胶合板制备
按照GB/T9846.7-2004标准热压制备杨木胶合板，压板工艺参数为：试件尺寸300mm×300mm×9mm，采用手工改涂刷方式将上述制备的实施例2与对比例2胶黏剂均匀涂布于杨木单板，基于垂直纹理方式组坯3层胶合板，双面施胶量为160g/m2,热压温度为135℃，压力为1.2MPa，热压时间为4.5分钟。
实施例6：胶合板制备
按照GB/T9846.7-2004标准热压制备杨木胶合板，压板工艺参数为：试件尺寸300mm×300mm×9mm，采用手工改涂刷方式将上述制备的实施例3与对比例3胶黏剂均匀涂布于杨木单板，基于垂直纹理方式组坯3层胶合板，双面施胶量为180g/m2,热压温度为155℃，压力为1.0MPa，热压时间为4分钟。
性能测试与表征
采用本发明合成胶黏剂制备的杨木胶合板相关性能依据GB/T 17657-2013中4.17所规定的Ⅱ类胶合板胶合强度测试方法进行测试，甲醛释放量依据GB18580-2017标准进行测试。产品胶合强度满足国家Ⅱ类胶合板的相关标准，
表1是实施例1-3与对比例1-3的超高固含量胶黏剂制得的杨木胶合板的性能测试结果与GB/T 9846-2015和GB18580-2017标准规定值(简称：标准值)的比较。
表1实施例1-3与对比例1-3的超高固含量胶黏剂制得的杨木胶合板的性能测试结果
以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。