專(zhuān)利名稱(chēng)：酚醛樹(shù)脂的添加劑、含該添加劑的酚醛樹(shù)脂及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種粘合劑的添加劑、含該添加劑的基于有機(jī)高分子化合物的粘合劑及其制備方法，特別涉及一種人造板用酚醛樹(shù)脂的添加劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著建筑、裝飾裝修、包裝等行業(yè)的迅猛發(fā)展，我國(guó)人造板的產(chǎn)量飛速增長(zhǎng)，人造板用粘合劑也相應(yīng)得到了快速發(fā)展。我國(guó)人造板用粘合劑的種類(lèi)與國(guó)外大致相同，常用的“三醛膠”包括脲醛樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂和三聚氰胺甲醛樹(shù)脂粘合劑，占據(jù)著統(tǒng)治地位。其中，酚醛樹(shù)脂是木材粘合劑中性能優(yōu)異、使用廣泛的膠種，在生產(chǎn)耐候、耐熱的木制品時(shí)酚醛樹(shù)脂為首選的粘合劑。但是，由于苯酚價(jià)格昂貴，酚醛樹(shù)脂粘合劑價(jià)格也據(jù)高不下，價(jià)格問(wèn)題限制了酚醛樹(shù)脂粘合劑的廣泛應(yīng)用。
通過(guò)在酚醛樹(shù)脂粘合劑中加入低成本物質(zhì)，來(lái)降低酚醛樹(shù)脂粘合劑的成本，對(duì)于擴(kuò)大酚醛樹(shù)脂粘合劑的用途，提高產(chǎn)品效益具有重要意義。以往常常采用如豆粉、面粉以及尿素等來(lái)降低酚醛樹(shù)脂的成本。但是，這些物質(zhì)的添加不但消耗了大量食用資源，而且常常帶來(lái)諸如酚醛樹(shù)脂粘合劑固化速度降低、膠接強(qiáng)度降低、施工性能降低等缺點(diǎn)。
另外，蛋白質(zhì)作為粘合劑填料比普通小麥面粉效果好，其不但耐水，而且有消除甲醛的功能，因此非常適合用作木材粘合劑的填料。但一般蛋白質(zhì)的價(jià)格較高、且加入量過(guò)多時(shí)常常影響粘合劑的固化性能與膠接強(qiáng)度，這些都限制了其使用。目前，有一種富含蛋白質(zhì)與聚糖的胡蘆巴未得到充分的利用，對(duì)其的利用僅限于藥用與生物膠，而且其利用率大概在30％，70％左右的剩余物殘?jiān)粡U棄而還沒(méi)有得到有效利用。而這70％左右的殘?jiān)懈缓鞍踪|(zhì)與聚糖，其中蛋白質(zhì)和聚糖分別約占干物質(zhì)重量的41％和14％，完全可以用作酚醛樹(shù)脂粘合劑的添加劑。葫蘆巴殘?jiān)鳛楹J巴的開(kāi)發(fā)利用的副產(chǎn)品其價(jià)格便宜，作為酚醛樹(shù)脂粘合劑添加劑具有一定的優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種人造板用酚醛樹(shù)脂的添加劑。
本發(fā)明的另一目的是提供一種人造板用酚醛樹(shù)脂的添加劑的制備方法。
為實(shí)現(xiàn)上述本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供的酚醛樹(shù)脂的添加劑采用以下重量比配方3-25％濃度的碳酸鈉溶液70-80份、葫蘆巴殘?jiān)?0-30份。
特別是，該添加劑的重量比配方優(yōu)選碳酸鈉溶液75份、葫蘆巴殘?jiān)?5份。
本發(fā)明酚醛樹(shù)脂粘合劑的添加劑采用以下步驟制備按3-25％濃度的碳酸鈉溶液70-80份、葫蘆巴殘?jiān)?0-30份；將碳酸鈉溶液加入葫蘆巴殘?jiān)郏瑪嚢杈鶆?；加熱?0℃-80℃，反應(yīng)3-6小時(shí)；降溫至30℃，制得粘度為200-400cP的均勻粘液。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)葫蘆巴殘?jiān)鳛橐环N可再生的廢棄性植物資源，本發(fā)明對(duì)其進(jìn)行處理后作為酚醛樹(shù)脂的添加劑，不但可以使全部葫蘆巴殘?jiān)靡猿浞掷茫儚U為寶，而且能夠在保證不降低酚醛樹(shù)脂粘合劑固化速度、膠合強(qiáng)度前提下，大大降低酚醛樹(shù)脂粘合劑的制造成本，與現(xiàn)有技術(shù)中不采用葫蘆巴殘?jiān)钠胀ǚ尤?shù)脂粘合劑相比，其制造成本可降低8-40％；此外，由于本發(fā)明方法制備的酚醛樹(shù)脂粘合劑中酚醛樹(shù)脂含量下降，因此在涂膠量不變的條件下，樹(shù)脂量相對(duì)減少，且葫蘆巴蛋白中含有與甲醛可以反應(yīng)的氨基等基團(tuán)，因此甲醛釋放量減少。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例11)配制濃度為5％碳酸鈉溶液，在75kg的碳酸鈉溶液中，加入25kg葫蘆巴殘?jiān)?，攪拌加熱?0-80℃，反應(yīng)3-6小時(shí)，降溫至30℃，制得粘度為200-400cP的均勻葫蘆巴殘?jiān)骋骸?br> 2)將所得的葫蘆巴殘?jiān)骋号c苯酚和甲醛摩爾比為1∶2.1的堿性水溶性酚醛樹(shù)脂按重量比為30∶70的比例混合均勻，制成酚醛樹(shù)脂粘合劑。
其中，葫蘆巴殘?jiān)骋旱男阅苤笜?biāo)如下外觀黃棕色粘液pH值9-11固體含量25-30％
粘合劑的質(zhì)量指標(biāo)如下固體含量 30-40％pH值 10.0-11.0粘度(20℃)150-300mPa·s游離甲醛含量 ＜0.2％游離酚含量＜0.2％貯存期2-3月上述堿性水溶性酚醛樹(shù)脂的酚醛樹(shù)脂摩爾比范圍為苯酚∶甲醛∶氫氧化鈉＝1∶1.8-2.3∶0.2-0，甲醛與氫氧化鈉分兩次加入苯酚中。
具體制備過(guò)程如下1、將反應(yīng)釜升溫至50℃，加入預(yù)熱好的苯酚500公斤、水400公斤和濃度為40％的氫氧化鈉溶液250公斤，開(kāi)動(dòng)攪拌10分鐘；2、緩慢加入濃度為37％的甲醛溶液690公斤，升溫至90±2℃；3、在90±2℃保溫50分鐘，降溫至70℃；4、向反應(yīng)釜中緩慢加入甲醛179公斤，濃度為40％氫氧化鈉溶液50公斤，10分鐘升溫至92±2℃，不斷測(cè)粘度；5、反應(yīng)至粘度20℃，涂-4杯30-32秒后，立即降溫至40℃，出料。酚醛樹(shù)脂質(zhì)量指標(biāo)固體含量 40-46％粘度(20℃)100-200mPa·s游離甲醛含量 ＜0.1％游離苯酚含量 ＜0.1％貯存期＞2月本發(fā)明使用的水溶性酚醛樹(shù)脂不限于上述工藝合成的酚醛樹(shù)脂，工廠普遍采用的各種普通酚醛樹(shù)脂和改性酚醛樹(shù)脂也都適用。
實(shí)施例21)配制濃度為5％碳酸鈉溶液，在75kg溶液中，加入25kg葫蘆巴殘?jiān)?，攪拌加熱?0-80℃，反應(yīng)3-6小時(shí)，降溫至30℃，制得粘度為200-400cP的均勻葫蘆巴殘?jiān)骋骸?br> 2)將所得的葫蘆巴殘?jiān)骋汉团c實(shí)施例1相同的堿性水溶性酚醛樹(shù)脂，按重量比為50∶50的比例混合均勻，制成酚醛樹(shù)脂粘合劑。
該粘合劑質(zhì)量指標(biāo)固體含量30-40％pH值9.5-10.5粘度(20℃) 150-300mPa·s游離甲醛含量＜0.2％游離酚含量 ＜ 0.2％貯存期 60-90天比較例1采用與實(shí)施例1和2中相同的不添加葫蘆巴殘?jiān)骋旱摹⒛柋葹?∶2.1的堿性水溶性酚醛樹(shù)脂。
粘合劑質(zhì)量指標(biāo)固體含量 35-45％pH值 11.0-12.0粘度(20℃) 150-200mPa·s游離甲醛含量 ＜0.2％游離酚含量 ＜0.2％貯存期 60-90天比較例2將未處理葫蘆巴殘?jiān)鄯稚⒃谒?，制?5％的水分散液，將其與比較例1的酚醛樹(shù)脂按20∶80重量比例混合均勻。
實(shí)驗(yàn)例分別利用本發(fā)明實(shí)施例1、2方法和比較例1的酚醛樹(shù)脂和比較例2方法制備的酚醛樹(shù)脂粘合劑來(lái)制造七層膠合板，采用以下制備工藝參數(shù)單板楊木，厚1.6mm；調(diào)膠各膠種按總重量的10％加入面粉，調(diào)和均勻；施膠芯板涂膠，涂膠量為220～300g/m2；陳化時(shí)間10～30分鐘；熱壓130℃，1.5MPa，70s/mm。
按上述工藝制造的七層膠合板的性能檢測(cè)結(jié)果如表1所示，其中按GB/T17657-1999《人造板及飾面人造板理化性能試驗(yàn)方法》的規(guī)定測(cè)定膠合強(qiáng)度。
表1膠接膠合板的甲醛釋放量與膠合強(qiáng)度

由表1可見(jiàn)，對(duì)用本發(fā)明實(shí)施例1和2方法制備的酚醛樹(shù)脂粘合劑制備的膠合板以及采用比較例1方法和比較例2方法制備的粘合劑制備的膠合板進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明實(shí)施例1和2較比較例1的甲醛釋放量分別下降了29.8％和47.9％；實(shí)施例1和2較比較例2的甲醛釋放量分別下降了16.7％和35.5％，因此，經(jīng)過(guò)本發(fā)明方法處理的葫蘆巴殘?jiān)河米鞣尤?shù)脂添加劑時(shí)，膠液中能夠有效降低膠接制品的甲醛釋放量。
此外，由表1中還可以看出，采用經(jīng)過(guò)本發(fā)明方法處理后的葫蘆巴殘?jiān)骋号c酚醛樹(shù)脂混合后，可以獲得膠接性能與普通酚醛樹(shù)脂相當(dāng)?shù)姆尤?shù)脂粘合劑，能夠保證膠合板的膠合強(qiáng)度；比較例2方法制備的酚醛樹(shù)脂粘合劑由于添加有未經(jīng)處理的葫蘆巴殘?jiān)郏虼擞闷淠z接膠合板時(shí)會(huì)導(dǎo)致膠合板開(kāi)膠。
由采用實(shí)施例2粘合劑的試件檢測(cè)結(jié)果可知，當(dāng)葫蘆巴殘?jiān)骋号c堿性水溶性酚醛樹(shù)脂的重量比為50∶50，即酚醛樹(shù)脂粘合劑中葫蘆巴殘?jiān)旱暮窟_(dá)到50％時(shí)，膠合強(qiáng)度略有下降，但仍符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(不低于0.7MPa)。
成本分析目前，苯酚價(jià)格在10000元/噸，40％固體含量的PF樹(shù)脂粘合劑的成本約3000元/噸，而葫蘆巴殘?jiān)鼮榧庸じ碑a(chǎn)物，售價(jià)只有1600元/噸(干物質(zhì))，葫蘆巴殘?jiān)?固體含量25-30％)的成本約為500元/噸。因此，可以計(jì)算得到如表2所示的各種混合液的成本。
表2葫蘆巴殘?jiān)?25％)與酚醛樹(shù)脂混合膠液的成本


由表2可知，本發(fā)明的酚醛樹(shù)脂粘合劑與普通純酚醛樹(shù)脂粘合劑相比，成本價(jià)格可大幅度降低，下降了8-40％。
權(quán)利要求
1.一種酚醛樹(shù)脂的添加劑，其特征是通過(guò)以下步驟制成a)按催化劑溶液70-80重量份、葫蘆巴殘?jiān)?0-30重量份備料；b)將所述催化劑溶液加入葫蘆巴殘?jiān)?，攪拌均勻；c)加熱至70℃-80℃，反應(yīng)3-6小時(shí)；d)降溫至30℃，制得粘度為200-400cP的均勻粘液。
2.如權(quán)利要求1所述的添加劑，其特征是所述催化劑溶液為75重量份，所述葫蘆巴殘?jiān)蹫?5重量份。
3.一種酚醛樹(shù)脂的添加劑的制備方法，其特征是包括以下步驟a)按催化劑溶液70-80重量份、葫蘆巴殘?jiān)?0-30重量份備料；b)將所述催化劑溶液加入葫蘆巴殘?jiān)?，攪拌均勻；c)加熱至70℃-80℃，反應(yīng)3-6小時(shí)；d)降溫至30℃，制得粘度為200-400cP的均勻粘液。
4.如權(quán)利要求3所述的添加劑的制備方法，其特征是所述催化劑溶液為75重量份，所述葫蘆巴殘?jiān)蹫?5重量份。
5.一種酚醛樹(shù)脂的添加劑，其特征是通過(guò)以下步驟制成a)按3-25％濃度的碳酸鈉溶液70-80重量份、葫蘆巴殘?jiān)?0-30重量份備料；b)將所述碳酸鈉溶液加入葫蘆巴殘?jiān)?，攪拌均勻；c)加熱至70℃-80℃，反應(yīng)3-6小時(shí)；d)降溫至30℃，制得粘度為200-400cP的均勻粘液。
6.如權(quán)利要求5所述的添加劑，其特征是所述碳酸鈉溶液為75重量份，所述葫蘆巴殘?jiān)蹫?5重量份。
7.如權(quán)利要求5或6所述的添加劑，其特征是所述碳酸鈉溶液的濃度為5％。
8.一種酚醛樹(shù)脂的添加劑的制備方法，其特征是包括以下步驟a)按3-25％濃度的碳酸鈉溶液70-80重量份、葫蘆巴殘?jiān)?0-30重量份備料；b)將碳酸鈉溶液加入葫蘆巴殘?jiān)郏瑪嚢杈鶆?；c)加熱至70℃-80℃，反應(yīng)3-6小時(shí)；d)降溫至30℃，制得粘度為200-400cP的均勻粘液。
9.如權(quán)利要求8所述的添加劑的制備方法，其特征是所述碳酸鈉溶液為75重量份，所述葫蘆巴殘?jiān)蹫?5重量份。
10.如權(quán)利要求8或9所述的添加劑，其特征是所述碳酸鈉溶液的濃度為5％。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種人造板用酚醛樹(shù)脂粘合劑的添加劑及其制備方法。通過(guò)將3－25％濃度的碳酸鈉溶液70－80重量份和葫蘆巴殘?jiān)?0－30重量均勻混合后，加熱至70℃－80℃反應(yīng)3－6小時(shí)，然后降溫至30℃，制得粘度為200－400mPa·s的均勻葫蘆巴殘?jiān)骋海撜骋嚎勺鳛榉尤?shù)脂的添加劑；將堿性水溶性酚醛樹(shù)脂與該葫蘆巴殘?jiān)骋喊?0－50∶10－50重量比例混合均勻后可制得酚醛樹(shù)脂粘合劑。本發(fā)明可以使全部葫蘆巴殘?jiān)靡猿浞掷?，與普通酚醛樹(shù)脂粘合劑相比，制造成本降低了8－40％，而且能夠保證酚醛樹(shù)脂粘合劑的膠合強(qiáng)度滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；此外，由于本發(fā)明酚醛樹(shù)脂粘合劑中酚醛樹(shù)脂含量下降，且葫蘆巴蛋白中含有與甲醛可以反應(yīng)的氨基等基團(tuán)，因此降低了甲醛釋放量。
文檔編號(hào)C08L61/06GK101089034SQ20071010572
公開(kāi)日2007年12月19日 申請(qǐng)日期2006年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月22日
發(fā)明者李建章, 周文瑞, 任強(qiáng), 趙金平, 王建中, 陳欣, 趙強(qiáng), 母軍 申請(qǐng)人:北京林業(yè)大學(xué)