專利名稱：玉米淀粉為主要原料的水性異氰酸酯膠粘劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及玉米淀粉為主要原料的水性異氰酸酯膠粘劑及其制備方法，屬化學(xué)中粘合劑技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水性異氰酸酯膠屬非甲醛系膠粘劑，徹底解決了甲醛釋放問題，但水性異氰酸酯膠仍存在著粘度大、活性期短、成本高等缺點，限制了它在木材膠合制品中的廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述不足提供一種玉米淀粉為主要原料的水性異氰酸酯膠粘劑。這種膠粘劑不但膠層固化后無毒無公害，而且與傳統(tǒng)的水性異氰酸酯膠粘劑相比，具有制造成本低、活性期長、表觀粘度低、預(yù)壓性好以及老化、耐水、耐熱性能優(yōu)異等特點。
本發(fā)明的另一目的是提供這種玉米淀粉為主要原料的水性異氰酸酯膠粘劑的制備方法。該制備方法的突出特點在于將玉米淀粉酯化處理成乳液，在一定酸堿度條件下與無毒無公害的接枝型穩(wěn)定劑共聚制成本發(fā)明膠粘劑主劑；將多異氰酸酯化合物的異氰酸酯基封閉處理后作為本發(fā)明膠粘劑的固化劑，由此制成雙組分無醛耐水性木材用膠粘劑。本發(fā)明方法不同于玉米淀粉通過氧化方法，加入增強劑調(diào)制的玉米淀粉膠粘劑，也不同于將玉米淀粉作為水性異氰酸酯膠粘劑的填充劑加入，本發(fā)明的膠粘劑是將玉米淀粉作為水性異氰酸酯膠粘劑的主要有效成分加入的。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是玉米淀粉為主要原料的水性異氰酸酯膠粘劑，屬雙組分膠粘劑，主劑、固化劑分別由下述重量份的原料制成主劑玉米淀粉100-150，過氧化物引發(fā)劑0.2-0.6，二元酸酯化劑8-12，糊化增粘劑17.5-26，接枝型穩(wěn)定劑聚乙烯醇6-12，復(fù)合改性劑11.2-12，交聯(lián)劑0.15-0.2，尿素1-3，水300-400；固化劑多亞甲基多異氰酸酯100-120，亞硫酸氫鈉1-2。
所述的過氧化物引發(fā)劑可以是過硫酸胺、過硫酸鉀、過硫酸鈉；二元酸酯化劑可以是順丁烯二酸、二亞甲基丁二酸；糊化增粘劑可以是氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇；交聯(lián)劑可以是硼酸、硼砂。
所述的復(fù)合改性劑由下述重量份的原料制成羧甲基纖維素鈉0.8-1.2，硫酸氫鈉0.2-0.6，水10.2-11。
將上述原料制成本發(fā)明膠粘劑的制備方法如下(1)復(fù)合改性劑的制備將所述重量份的羧甲基纖維素鈉、硫酸氫鈉和水，在常溫下攪拌混合均勻后備用；(2)主劑的制備將所述重量份的玉米淀粉原料加入200-250重量份的水置于搪瓷或白鋼容器內(nèi)攪拌制槳，在40-60℃條件下依次加入所述重量份的過氧化物引發(fā)劑、二元酸酯化劑、糊化增粘劑進行酯化反應(yīng)1.5-3.0小時，制得酯化玉米淀粉乳液A；將所述重量份的接枝型穩(wěn)定劑聚乙烯醇、復(fù)合改性劑加入100-150重量份的水中，在90-95℃條件下溶解成均一透明液體，制得復(fù)合增粘劑B；將A與B混合，加入所述重量份的交聯(lián)劑交聯(lián)至粘度400-800mPa.s，用氫氧化鈉調(diào)pH值至6-8，再加入所述重量份的尿素后，降至室溫得主劑；(3)固化劑的制備將所述重量份的亞硫酸氫鈉研磨至500目以上細粉后，在40-60℃條件下，緩慢均勻地分散加入多亞甲基多異氰酸酯溶液中，得固化劑。
本發(fā)明膠粘劑在使用時將主劑、固化劑按比例混合后應(yīng)用，熱壓膠接主劑∶固化劑＝100∶8-10；冷壓膠接主劑∶固化劑＝100∶15-20。
本發(fā)明具有構(gòu)思獨特、工藝規(guī)范、操作簡便、設(shè)備易得、無環(huán)境污染、容易實施、價格低廉等特點，用于多層膠合板、三層實木(竹、竹木)復(fù)合地板、多層實木復(fù)合地板、細木工板、彎曲木家具等產(chǎn)品加工中具有良好的理化性能，推廣應(yīng)用后將產(chǎn)生較大的社會環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述，但本發(fā)明的保護范圍不限于實施例，本專業(yè)人員以本發(fā)明技術(shù)方案所作的等效改變，均應(yīng)屬本發(fā)明保護范圍內(nèi)。
實施例1-3本發(fā)明膠粘劑用原料復(fù)合改性劑的制備各實施例所用原料及用量如表1。
表1

制備方法(以實施例1為例，其它實施例除原料用量外與實施例1相同)將8kg羧甲基纖維素鈉、2kg硫酸氫鈉和102kg水在常溫下混合攪拌均勻得復(fù)合改性劑，備用。
實施例4-6本發(fā)明膠粘劑的制備各實施例所用原料及用量如表2。
表2

實施例4制備方法(1)主劑的制備將100kg玉米淀粉加入200kg的水中在搪瓷釜中攪拌制漿，在40℃條件下依次加入0.2kg過硫酸胺、8kg順丁烯二酸、17.5kg氫氧化鈉進行酯化反應(yīng)1.5小時得酯化玉米淀粉乳液A；將6kg聚乙烯醇、11.2kg復(fù)合改性劑加入100kg水中，在90℃條件下溶解成均一透明液體，得復(fù)合增粘劑B；將A與B混合后，再加入0.15kg硼酸至粘度650mPa.s，用氫氧化鈉調(diào)pH值至7后再加入1kg尿素以及常規(guī)防腐劑季胺鹽0.9kg、抗凍劑己二醇0.9kg后，降至室溫得主劑；(2)固化劑的制備將1kg亞硫酸氫鈉研磨至500目細粉，在50℃條件下緩慢均勻地分散加入100kg多亞甲基多異氰酸酯溶液中，得固化劑。
(3)將主劑、固化劑分別包裝后得本發(fā)明膠粘劑產(chǎn)品。
實施例5制備方法(1)主劑的制備將130kg玉米淀粉加入230kg的水中在搪瓷釜中攪拌制漿，在60℃條件下依次加入0.4kg過硫酸鉀、10kg順丁烯二酸、21kg氫氧化鉀進行酯化反應(yīng)2小時得酯化玉米淀粉乳液A；將9kg聚乙烯醇、11.9kg復(fù)合改性劑加入120kg水中，在95℃條件下溶解成均一透明液體，得復(fù)合增粘劑B；將A與B混合后，再加入0.19kg硼砂至粘度650mPa.s，用氫氧化鈉調(diào)pH值至7后再加入2kg尿素以及常規(guī)防腐劑季胺鹽1.3kg、抗凍劑己二醇1.9kg后，降至室溫得主劑；(2)固化劑的制備將1.5kg亞硫酸氫鈉研磨至600目細粉，在40℃條件下緩慢均勻地分散加入110kg多亞甲基多異氰酸酯溶液中，得固化劑。
(3)將主劑、固化劑分別包裝后得本發(fā)明膠粘劑產(chǎn)品。
實施例6制備方法(1)主劑的制備將150kg玉米淀粉加入250kg的水中在搪瓷釜中攪拌制漿，在45℃條件下依次加入0.6kg過硫酸鈉、12kg二亞甲基丁二酸、26kg氫氧化鋇進行酯化反應(yīng)3小時得酯化玉米淀粉乳液A；將12kg聚乙烯醇、12kg復(fù)合改性劑加入150kg水中，在95℃條件下溶解成均一透明液體，得復(fù)合增粘劑B；將A與B混合后，再加入0.2kg硼酸至粘度650mPa.s，用氫氧化鈉調(diào)pH值至7后再加入3kg尿素以及常規(guī)防腐劑亞硝酸鈉1.8kg、抗凍劑甘油3kg后，降至室溫得主劑；(2)固化劑的制備將2kg亞硫酸氫鈉研磨至600目細粉，在60℃條件下緩慢均勻地分散加入120kg多亞甲基多異氰酸酯溶液中，得固化劑。
(3)將主劑、固化劑分別包裝后得本發(fā)明膠粘劑產(chǎn)品。
以上各實施例中原料來源均選用市售工業(yè)級產(chǎn)品，質(zhì)量指標應(yīng)達到下述要求玉米淀粉符合GB12309-90國家標準要求，過硫酸胺等過氧化物引發(fā)劑，含量98％以上；順丁烯二酸等二元酸酯化劑含量98％以上；氫氧化鈉等糊化增粘劑，含量96％；聚乙烯醇，1799型；硼酸等交聯(lián)劑，含量98％；尿素，含氮量46％；亞硫酸氫鈉，含量99％；多亞甲基多異氰酯，PM-400型。
試驗例1本發(fā)明膠粘劑性能對比試驗日本光洋公司1974年成功開發(fā)的水性乙烯基異氰酸酯(API)膠粘劑，并成功地應(yīng)用于木材加工，提高了耐水性能，其主劑成分為苯乙烯—丁二烯乳膠、聚丙烯酸乳液、乙酸乙烯酯—乙烯共聚乳液、聚乙烯醇；固化劑主要成分為多官能度異氰酸酯(P-MDI)。
本發(fā)明的膠粘劑主劑主要成分為玉米淀粉；固化劑的主要成分為多亞甲基多異氰酸酯(PM-400)。
兩產(chǎn)品膠合性能等對比試驗，結(jié)果如表3。
表3

試驗例2本發(fā)明膠粘劑膠合性能試驗將本發(fā)明膠粘劑分別用于膠合板、細木工板、三層實木復(fù)合地板等熱壓膠接，以及膠合木冷壓膠接等生產(chǎn)性試驗。膠粘劑主劑與固化劑的配比分別為膠合板100∶6；細木工板芯板100∶8，表板100∶6；三層實木復(fù)合地板100∶10；膠合木100∶15。試驗均采用現(xiàn)有設(shè)備及工藝。經(jīng)試驗顯示，采用本發(fā)明的膠粘劑，在室溫下，僅需8-15分鐘的冷壓，板坯即可成型，明顯高于其他木材膠粘劑(一般需要30-60分鐘)的預(yù)壓性。
試驗所得各膠合制品送國家人造板質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢測，檢測結(jié)果見表4。
表4

結(jié)論經(jīng)試驗證明，本發(fā)明膠粘劑的制備方法可操作性強，膠粘劑性能穩(wěn)定。采用本發(fā)明膠粘劑無論熱壓膠接還是冷壓膠接的膠合制品的各項理化性能指標，完全達到相應(yīng)的標準要求，特別是甲醛釋放量均達到日本JAS標準(農(nóng)、林、漁部第920號通告，2000年6月28日最新修訂)要求的零醛級水平。
試驗例3本發(fā)明膠粘劑產(chǎn)品性能測試將實施1-3所得膠粘劑，送國家人造板質(zhì)量監(jiān)督檢測中心測試，測試結(jié)果如表5。
表5

結(jié)論本發(fā)明的雙組份膠粘劑主劑固體份含量較高，而表觀粘度較低。完全能夠滿足木材工業(yè)大面積用膠的工藝要求。pH值適中，調(diào)膠時膠液處于中性不損傷木材纖維，有利于提高木材膠合制品的耐老化性。
權(quán)利要求
1.玉米淀粉為主要原料的水性異氰酸酯膠粘劑，屬雙組分膠粘劑，其特征在于主劑、固化劑分別由下述重量份的原料制成主劑玉米淀粉100-150，過氧化物引發(fā)劑0.2-0.6，二元酸酯化劑8-12，糊化增粘劑17.5-26，接枝型穩(wěn)定劑聚乙烯醇6-12，復(fù)合改性劑11.2-12，交聯(lián)劑0.15-0.2，尿素1-3，水300-400；固化劑多亞甲基多異氰酸酯100-120，亞硫酸氫鈉1-2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玉米淀粉為主要原料的水性異氰酸酯膠粘劑，其特征在于所述的過氧化物引發(fā)劑可以是過硫酸胺、過硫酸鉀、過硫酸鈉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玉米淀粉為主要原料的水性異氰酸酯膠粘劑，其特征在于所述的二元酸酯化劑可以是順丁烯二酸、二亞甲基丁二酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玉米淀粉為主要原料的水性異氰酸酯膠粘劑，其特征在于所述的糊化增粘劑可以是氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玉米淀粉為主要原料的水性異氰酸酯膠粘劑，其特征在于所述的交聯(lián)劑可以是硼酸、硼砂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玉米淀粉為主要原料的水性異氰酸酯膠粘劑，其特征在于所述的復(fù)合改性劑由下述重量份的原料制成羧甲基纖維素酯0.8-1.2，硫酸氫鈉0.2-0.6，水10.2-11。
7.如權(quán)利要求1所述的玉米淀粉為主要原料的水性異氰酸酯膠粘劑的制備方法，其特征在于制備方法如下(1)復(fù)合改性劑的制備將所述重量份的羧甲基纖維素酯、硫酸氫鈉和水，在常溫下攪拌混合均勻后備用；(2)主劑的制備將所述重量份的玉米淀粉原料加入200-250重量份的水置于容器內(nèi)攪拌制槳，在40-60℃條件下依次加入所述重量份的過氧化物引發(fā)劑、二元酸酯化劑、糊化增粘劑進行酯化反應(yīng)1.5-3.0小時，制得酯化玉米淀粉乳液A；將所述重量份的接枝型穩(wěn)定劑聚乙烯醇、復(fù)合改性劑加入100-150重量份的水中，在90-95℃條件下溶解成均一透明液體，制得復(fù)合增粘劑B；將A與B混合，加入所述重量份的交聯(lián)劑交聯(lián)至粘度400-800mPa.s，用氫氧化鈉調(diào)pH值至6-8，再加入所述重量份的尿素后，降至室溫得主劑；(3)固化劑的制備將所述重量份的亞硫酸氫鈉研磨至500目以上細粉后，在40-60℃條件下，緩慢均勻地分散加入多亞甲基多異氰酸酯溶液中，得固化劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及玉米淀粉為主要原料的水性異氰酸酯膠粘劑及其制備方法，屬化學(xué)中粘合劑技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的突出特點在于將玉米淀粉酯化處理成乳液，在一定酸堿度條件下與無毒無公害的接枝型穩(wěn)定劑共聚制成本發(fā)明膠粘劑主劑；將多異氰酸酯化合物的異氰酸酯基封閉處理后作為本發(fā)明膠粘劑的固化劑，由此制成雙組分無醛耐水性木材用膠粘劑。本發(fā)明具有構(gòu)思獨特、工藝規(guī)范、操作簡便、設(shè)備易得、無環(huán)境污染、容易實施、價格低廉等特點，用于多層膠合板、三層實木(竹、竹木)復(fù)合地板、多層實木復(fù)合地板、細木工板、彎曲木家具等產(chǎn)品加工中具有良好的理化性能，推廣應(yīng)用后將產(chǎn)生較大社會環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。
文檔編號C09J103/02GK1673304SQ20051001657
公開日2005年9月28日 申請日期2005年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月7日
發(fā)明者時君友 申請人:時君友