本發(fā)明涉及一種木材膠粘劑及其制備方法，尤其涉及一種由生物基質(zhì)材料和無毒聚合物組成的木材膠粘劑及其制備方法和應用。

背景技術(shù)：
眾所周知，木材行業(yè)需要使用大量的膠粘劑用于產(chǎn)品加工。目前工業(yè)中最常用的木材膠粘劑是苯酚-甲醛樹脂(PF)、脲-甲醛樹脂(UF)和三聚氰胺-甲醛膠(MF)。這三種膠統(tǒng)稱為三醛膠，具有各自的優(yōu)缺點。其中，使用最廣泛的是脲醛膠(UF)，其特點是價格低廉，性能優(yōu)良，但耐水性差。酚醛膠(PF)雖然耐水性好，但其深褐顏色和較高的價格決定其適用范圍較為有限，一般為室外。三聚氰胺膠(MF)性能優(yōu)良，耐水性好，但是價格高，因此其市場接受度較低。同時，由于三醛膠均使用了醛類化合物，因此由其制成的成品，以及這些產(chǎn)品在生產(chǎn)、運輸、使用過程中都會產(chǎn)生揮發(fā)性有機化合物(VOC)。近年來，對于散發(fā)的VOC，特別是甲醛對人體健康的影響受到越來越多的關(guān)注，世界衛(wèi)生組織(WHO)確認甲醛對人具有毒害、致癌、致畸形等危害。使用三醛膠特別是脲醛膠生產(chǎn)的家具和地板，可持續(xù)釋放甲醛10-15年。同時，傳統(tǒng)的三醛膠在生產(chǎn)過程中消耗大量的石油產(chǎn)品，石油的儲量也必然是有限的。因此，為了從根本上解決這些問題，就必須研發(fā)出一種無毒環(huán)保膠粘劑產(chǎn)品，其生產(chǎn)過程為從原料到產(chǎn)品以及其使用都不涉及到任何有毒和不環(huán)保的物質(zhì)和過程。目前，環(huán)保無毒膠最理想的候選者就是基于天然豆類蛋白的蛋白基膠粘劑。蛋白基膠粘劑最早出現(xiàn)在上世紀二十、三十年代，當時人們使用大豆蛋白和其它添加劑制成木材膠粘劑。這種膠粘劑無毒并且環(huán)保；但是限于當時的技術(shù)，這類膠粘劑的強度低，防水性能差。五六十年代，隨著石油化工的發(fā)展，蛋白基膠粘劑迅速被三醛膠所替代。近些年來，隨著環(huán)保意識的日趨深入，人們對環(huán)保的要求也越來越高。2007年美國CaliforniaAirResourcesBoard(CARB)對木制產(chǎn)品中使用的粘合劑有了嚴格的環(huán)?？刂茦藴?，并且此標準于2013年在全美都開始實施。因此，蛋白基膠又重新走入了人們的視線，許多科研單位進行了相關(guān)的研發(fā)工作。其中技術(shù)上比較突出的有Dr.Li研究小組的天然豆膠產(chǎn)品，例如US7,722,712B2等；其報道的產(chǎn)品的膠合強度和耐水性都超過了脲醛膠，現(xiàn)已大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。但是，由于該粘膠劑使用聚酰胺聚胺-環(huán)氧氯丙烷(Polyamidoamine-Epichlorohydrin，PAE)作為固化劑，大大增加了產(chǎn)品的成本，使得最終的木材成品在市場上的價格較高。因此尋求各種替代的固化劑成為蛋白基膠的又一研究方向。由于環(huán)氧樹脂為分子中含有兩個或兩個以上環(huán)氧基團的有機高分及化合物，因此環(huán)氧樹脂能與大豆蛋白中的很多官能團例如羥基、氨基、巰基、羧基等官能團發(fā)生反應，這些特點使得環(huán)氧樹脂成為一種潛在的固化劑。但是，由于傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂存在價格較高，反應時間長等因素，因此很少有人將其應用在板材加工業(yè)中。1996年，Dolbey小組報道(DolbeyR.etc.Recentdevelopmentsinepoxyresins.RapraRev.Rep.8：176pp，1996)，季銨鹽、銨鹽能加速環(huán)氧樹脂的反應；這一報道使得環(huán)氧樹脂有被應用于板材加工業(yè)的可能性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，而提供一種以生物基質(zhì)為基料和無毒聚合物共同組成的木材膠粘劑及其制備方法。本發(fā)明的膠粘劑不涉及任何甲醛、酚醛膠合脲醛膠等成分，也無甲醛和苯酚等成分的檢出，同時在制備過程中也沒有固體催化劑的加入，同時本發(fā)明膠粘劑的各項技術(shù)指標均能達到傳統(tǒng)膠粘劑的技術(shù)性能指標。本發(fā)明通過以下具體技術(shù)方案實現(xiàn)本發(fā)明目的：一種木材用膠粘劑組合物，其包括式I聚合物10～100重量份，基質(zhì)50～300重量份，液化劑60～100重量份；其中式I聚合物如下所示：其中Mw為9.08×106，Mn為5.8×106，分子量分布指數(shù)為1.6。優(yōu)選地，所述基質(zhì)為玉米秸稈、麥稈、稻草、木屑、玉米淀粉、棉花和紙漿中的一種或幾種；液化劑選自木糖醇、山梨醇、聚乙二醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇和季戊四醇中的一種或幾種。優(yōu)選地，式I聚合物50～100重量份，基質(zhì)100～300重量份，液化劑80～100重量份。優(yōu)選地，式I聚合物80～100重量份，基質(zhì)200～300重量份，液化劑80～100重量份。本發(fā)明還提供了上述組合物的制備方法。所述制備方法，包括下述步驟：將基質(zhì)除雜、粉碎，加入液化劑在100～200℃、常壓～15atm壓力下，液化0.5～10h，再加入式I聚合物，加熱熔化，攪拌均勻得到所述組合物。本發(fā)明還提供了一種式I所示的聚合物，其特征在于如下所示其中Mw為9.08×106，Mn為5.8×106，分子量分布指數(shù)為1.6。式I聚合物可用于木材膠粘劑領(lǐng)域。上述木材膠粘劑的應用，所述的木材膠粘劑可用于木質(zhì)人造板例如膠合板、木工板、竹膠合板、刨花板(OSB)、大片刨花板、纖維板(包括中密度和高密度纖維板)、平行成材(PSL)、夾層成材(LSL)、單板層積材(LVL)，以及各類復合地板、竹地板、強化地板等。一種上述木材膠粘劑在粘結(jié)木材中的使用方法，將所述木材膠粘劑通過輥涂、刮刀涂布、簾式涂布，或噴灑涂于木質(zhì)人造板的單板表面；然后多個所述單板堆積以形成所需厚度的片材；再將所得片材陳放，冷壓、熱壓得到復合木質(zhì)人造板。所述木質(zhì)人造板包括膠合板、木工板、竹膠合板、刨花板、大片刨花板、纖維板、平行成材、夾層成材、單板層積材、各類復合地板、竹地板、或強化地板。所述的熱壓時間為0.5-0.8min/mm，熱壓溫度為100℃-190℃，熱壓壓力為9-15公斤/平方厘米。本發(fā)明所述的木材膠粘劑在用于粘合生產(chǎn)膠合板時，通過輥涂、刮刀涂布、簾式涂布，或噴灑涂于木質(zhì)人造板單板的表面；然后多個單板堆積以形成所需厚度的片材；再將片材陳放、冷壓、熱壓得到復合木質(zhì)人造板。纖維板可通過濕氈/濕壓法、干氈/干壓方法，或濕的氈/干壓方法制得。上述片材的陳放時間為室溫下1-3小時；冷壓壓力一般為6-10公斤/平方厘米(室溫)，熱壓壓力一般為9-15公斤/平方厘米。其中熱壓時間為0.5-0.8min/mm，熱壓溫度可以在90℃-200℃之間變化，優(yōu)選為100℃-190℃。所得復合木質(zhì)人造板的干狀膠合強度＞4MPa，一般來說，經(jīng)60℃熱水中浸泡3h后的濕強可達到1.2MPa以上，完全達二類膠的使用標準。在本技術(shù)領(lǐng)域，按照國家標準中人造板及飾面人造板理化性能測試方法的規(guī)定，在濕法檢測中，所得膠合板的干狀膠合強度＞2MPa即為合格的膠合板；并且，膠合板的干狀膠合強度為4-5MPa時說明該粘膠劑的粘合能力很好。本發(fā)明中式I聚合物的合成方法簡單，原料廉價，水溶性好。因此，本發(fā)明以其為原料制備得到的木材膠粘劑的成本低廉；并且在生產(chǎn)和使用過程中無污染；其主要原料均來自可再生資源；膠合強度高；沸水煮后的濕強度可與酚醛膠相比；并且操作工藝簡單，節(jié)能等優(yōu)點。因此...