利用黄浆废液制备木材胶粘剂的方法

摘要

本发明公开了一种利用黄浆废液制备木材胶粘剂的方法，该方法主要以黄浆粉、硫酸、甲醛、三聚氰胺为原料，辅以交联剂在一定条件下反应制成木材胶粘剂。其中，黄浆粉来自木薯淀粉加工剩余物——黄浆废液。本发明的木材胶粘剂用于胶合板生产其胶合强度达到国家I类胶合板标准，与传统的三聚氰胺甲醛树脂木材胶粘剂相比，性能相似，贮存期更长，成本更低，制备工艺简单，树脂性能稳定，可代替三聚氰胺甲醛树脂应用于木材工业，具有较好的经济效益和环保效益。

说明书

技术领域

本发明属木材加工中人造板生产技术领域，涉及木材胶粘剂，尤其是一种利用黄浆废 液制备木材胶粘剂的方法。

背景技术

在木薯淀粉生产过程中，淀粉与木薯渣分离时会产生大量的汁液，即黄浆废液。黄浆 废液呈黄浆状，固体含量为8％～10％，这些废液处理成本高，若未经处理直接排入江河之 中，不仅浪费资源，大量废液累积后暴露在空气中易发酸发臭，将严重污染环境。

甘卫星等以木薯淀粉、三聚氰胺、甲醛为原料，再辅以交联剂合成了环保型木材胶粘 剂(木薯淀粉基环保型木材胶粘剂的合成研究(I)—基于均匀设计的配方优化[J].中南 林业科学大学学报，2011,31(9):128-132)，该胶粘剂的胶合强度均达到了国家标准 (GB/T14732-2006)Ⅱ类胶合板要求，制成品胶合板的游离甲醛释放量全部达到E₂级，部 分达到E₁级。黄浆废液富含淀粉、纤维素、蛋白质和矿物质，因此，若能以黄浆废液为原 料开发制备出高性能淀粉基木材胶粘剂，既能充分利用淀粉生产废弃物、减少废水排放， 又可减少不可再生的石油、化石或天然气产品的消耗，符合可持续发展理念和绿色环保要 求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种利用黄浆废液制备木材胶粘剂的方法，以有效利 用木薯淀粉加工中的废弃物，减少污染排放，所制备的木材胶粘剂产品性能良好。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：利用黄浆废液制备木材胶粘剂的方 法，主要以黄浆粉、硫酸、甲醛、三聚氰胺为原料，辅以交联剂反应制成木材胶粘剂。

制备木材胶粘剂的原料配方为：黄浆粉与水的质量比为0.5，硫酸与水的质量百分比 为2.5％～5.5％，黄浆粉与三聚氰胺的质量比为0.6～1.7，甲醛与三聚氰胺的物质量比为 2.0～3.3，交联剂占木材胶粘剂总量的0.1％～0.5％。

上述利用黄浆废液制备木材胶粘剂的方法，包括以下步骤：

<1>将硫酸、水、黄浆粉以重量份8～22份、400份、200份按先后顺序投料在反应釜 中，搅拌，升温至89～91℃，保持20min后测其粘度，当粘度达到20～22s时，降温至 40℃；

<2>加入151.4～707.8重量份质量分数为37％的甲醛水溶液，用碱溶液调节pH至8.5～ 9.5；

<3>加入0.3～5.2重量份交联剂，控制pH≥8.5；

<4>待交联剂完全溶解后依次加入117.6～333.3重量份三聚氰胺，在45～50min内升 温至90℃，且当温度升到70～75℃时，调控pH不低于8.5；

<5>恒温反应15分钟后，开始测定反应液粘度，当其粘度达到21～25s时，用碱溶液 调节pH至8.5～9.0，冷却至40℃以下出料，即得木材胶粘剂。

黄浆粉是从淀粉厂排出的黄浆废液通过过滤、蒸发、干燥后得到的黄浆块利用粉碎机 粉碎至100目以下的粉末。

碱溶液为质量分数30％的氢氧化钠溶液或氨水溶液。

交联剂为硼砂或二价碱金属类物质。

木材胶粘剂为灰色液体，固体含量为38.05％～53.24％，粘度为16.0～19.5s，pH值为 8.5～9.0，贮存期25天以上，用于胶合板生产其胶合强度≥0.7MPa，达到国家I类板标 准。

针对目前木薯淀粉加工剩余物——黄浆废液处理成本高、直接排放污染大的问题，发 明人建立了一种利用黄浆废液制备木材胶粘剂的方法，该方法主要以黄浆粉、硫酸、甲醛、 三聚氰胺为原料，辅以交联剂在一定条件下反应制成木材胶粘剂。本发明的木材胶粘剂用 于胶合板生产其胶合强度可达到国家I类胶合板标准，与传统的三聚氰胺甲醛树脂木材胶 粘剂相比，性能相似，贮存期更长，成本更低，制备工艺简单，树脂性能稳定，可代替三 聚氰胺甲醛树脂应用于木材工业，具有较好的经济效益和环保效益。

具体实施方式

实施例1

原料配方：黄浆粉与水的质量比为0.5，硫酸与水的质量百分比为2.5％，黄浆粉与三 聚氰胺的质量比为0.6，甲醛与三聚氰胺的物质量比为3.3，交联剂(硼砂)占木材胶粘 剂总量的0.45％。其中，黄浆粉是从淀粉厂排出的黄浆废液通过过滤、蒸发、干燥后得到 的黄浆块利用粉碎机粉碎至100目以下的粉末(《变性淀粉制造与应用》，第二版，张燕萍 主编，化学工业出版社，2007年7月)。

工艺步骤：

<1>将硫酸10公斤、水400公斤、黄浆粉200公斤按先后顺序投料在反应釜中，搅拌， 升温至89～91℃，保持20min后测其粘度，当粘度达到20～22s(涂-4杯，30℃)时，降 温至40℃；

<2>加入707.8公斤质量分数为37％的甲醛水溶液，用质量分数30％的氢氧化钠溶液调 节pH至8.5～9.5；

<3>加入4.7公斤硼砂作为交联剂，此时pH≥8.5；

<4>待交联剂完全溶解后依次加入333.3公斤三聚氰胺，在45～50min内升温至90℃， 且当温度升到70～75℃时，调控pH不低于8.5；

<5>恒温反应15分钟后，开始测定反应液粘度，当其粘度达到21～25s(涂-4杯，30℃) 时，用质量分数30％的氢氧化钠溶液调节pH至8.5～9.0，冷却至40℃以下出料，即得木 材胶粘剂。

产品性能：所得木材胶粘剂为灰色液体，水溶性好，固体含量为45％～52％，粘度为 16.0～19.5s(涂-4杯，30℃)，pH值为8.5～9.0，贮存期25天以上，用于胶合板生产其 胶合强度≥0.7MPa，达到国家I类胶合板标准。

实施例2

原料配方：黄浆粉与水的质量比为0.5，硫酸与水的质量百分比为3％，黄浆粉(来源 同实施例1)与三聚氰胺的质量比为1.7，甲醛与三聚氰胺的物质量比为2.5，交联剂(硼 砂)占木材胶粘剂总量的0.3％。

工艺步骤：

<1>将硫酸12公斤、水400公斤、黄浆粉200公斤按先后顺序投料在反应釜中，搅拌， 升温至89～91℃，保持20min后测其粘度，当粘度达到20～22s(涂-4杯，30℃)时，降 温至40℃；

<2>加入189.2公斤质量分数为37％的甲醛水溶液，用质量分数30％的氢氧化钠溶液调 节pH至8.5～9.5；

<3>加入0.9公斤硼砂作为交联剂，此时pH≥8.5；

<4>待交联剂完全溶解后依次加入117.6公斤三聚氰胺，在45～50min内升温至90℃， 且当温度升到70～75℃时，调控pH不低于8.5；

<5>恒温反应15分钟后，开始测定反应液粘度，当其粘度达到21～25s(涂-4杯，30℃) 时，用质量分数30％的氢氧化钠溶液调节pH至8.5～9.0，冷却至40℃以下出料，即得木 材胶粘剂。

产品性能：所得木材胶粘剂为灰色液体，水溶性好，固体含量为40％～49％，粘度为 16.0～19.5s(涂-4杯，30℃)，pH值为8.5～9.0，贮存期25天以上，用于胶合板生产其 胶合强度≥0.7MPa，达到国家I类胶合板标准。

实施例3

原料配方：黄浆粉与水的质量比为0.5，硫酸与水的质量百分比为5.5％，黄浆粉(来 源同实施例1)与三聚氰胺的质量比为1，甲醛与三聚氰胺的物质量比为2.0，交联剂(硼 砂)占木材胶粘剂总量的0.1％。

工艺步骤：

<1>将硫酸22公斤、水400公斤、黄浆粉200公斤按先后顺序投料在反应釜中，搅拌， 升温至89～91℃，保持20min后测其粘度，当粘度达到20～22s(涂-4杯，30℃)时，降 温至40℃；

<2>加入257.4公斤质量分数为37％的甲醛水溶液，用质量分数30％的氢氧化钠溶液调 节pH至8.5～9.5；

<3>加入0.46公斤硼砂作为交联剂，此时pH≥8.5；

<4>待交联剂完全溶解后依次加入200公斤三聚氰胺，在45～50min内升温至90℃， 且当温度升到70～75℃时，调控pH不低于8.5；

<5>恒温反应15分钟后，开始测定反应液粘度，当其粘度达到21～25s(涂-4杯，30℃) 时，用质量分数30％的氢氧化钠溶液调节pH至8.5～9.0，冷却至40℃以下出料，即得木 材胶粘剂。

产品性能：所得木材胶粘剂为灰色液体，水溶性好，固体含量为44％～50％，粘度为 16.0～19.5s(涂-4杯，30℃)，pH值为8.5～9.0，贮存期25天以上，用于胶合板生产其 胶合强度≥0.7MPa，达到国家I类胶合板标准。

实施例4

原料配方：黄浆粉与水的质量比为0.5，硫酸与水的质量百分比为2.5％，黄浆粉(来 源同实施例1)与三聚氰胺的质量比为1.2，甲醛与三聚氰胺的物质量比为3.0，交联剂(硼 砂)占木材胶粘剂总量的0.5％。

工艺步骤：

<1>将硫酸10公斤、水400公斤、黄浆粉200公斤按先后顺序投料在反应釜中，搅拌， 升温至89～91℃，保持20min后测其粘度，当粘度达到20～22s(涂-4杯，30℃)时，降 温至40℃；

<2>加入463.3公斤质量分数为37％的甲醛水溶液，用质量分数30％的氢氧化钠溶液调 节pH至8.5～9.5；

<3>加入3.5公斤硼砂作为交联剂，此时pH≥8.5；

<4>待交联剂完全溶解后依次加入240公斤三聚氰胺，在45～50min内升温至90℃， 且当温度升到70～75℃时，调控pH不低于8.5；

<5>恒温反应15分钟后，开始测定反应液粘度，当其粘度达到21～25s(涂-4杯，30℃) 时，用质量分数30％的氢氧化钠溶液调节pH至8.5～9.0，冷却至40℃以下出料，即得木 材胶粘剂。

产品性能：所得木材胶粘剂为灰色液体，水溶性好，固体含量为44％～51％，粘度为 16.0～19.5s(涂-4杯，30℃)，pH值为8.5～9.0，贮存期25天以上，用于胶合板生产其 胶合强度≥0.7MPa，达到国家I类胶合板标准。

实施例5

原料配方：黄浆粉与水的质量比为0.5，硫酸与水的质量百分比为4％，黄浆粉(来源 同实施例1)与三聚氰胺的质量比为1.5，甲醛与三聚氰胺的物质量比为2.0，交联剂(MgCl₂) 占木材胶粘剂总量的0.3％。

工艺步骤：

<1>将硫酸16公斤、水400公斤、黄浆粉200公斤按先后顺序投料在反应釜中，搅拌， 升温至89～91℃，保持20min后测其粘度，当粘度达到20～22s(涂-4杯，30℃)时，降 温至40℃；

<2>加入386.1公斤质量分数为37％的甲醛水溶液，用质量分数30％的氨水溶液调节pH 至8.5～9.5；

<3>加入2.1公斤MgCl₂作为交联剂，此时pH≥8.5；

<4>待交联剂完全溶解后依次加入300公斤三聚氰胺，在45～50min内升温至90℃， 且当温度升到70～75℃时，调控pH不低于8.5；

<5>恒温反应15分钟后，开始测定反应液粘度，当其粘度达到21～25s(涂-4杯，30℃) 时，用质量分数30％的氨水溶液调节pH至8.5～9.0，冷却至40℃以下出料，即得木材胶 粘剂。

产品性能：所得木材胶粘剂为灰色液体，水溶性好，固体含量为48％～53％，粘度为 16.0～19.5s(涂-4杯，30℃)，pH值为8.5～9.0，贮存期25天以上，用于胶合板生产其 胶合强度≥0.7MPa，达到国家I类胶合板标准。

实施例6

原料配方：黄浆粉与水的质量比为0.5，硫酸与水的质量百分比为2.5％，黄浆粉(来 源同实施例1)与三聚氰胺的质量比为0.6，甲醛与三聚氰胺的物质量比为2.8，交联剂(MgO) 占木材胶粘剂总量的0.4％。

工艺步骤：

<1>将硫酸10公斤、水400公斤、黄浆粉200公斤按先后顺序投料在反应釜中，搅拌， 升温至89～91℃，保持20min后测其粘度，当粘度达到20～22s(涂-4杯，30℃)时，降 温至40℃；

<2>加入600.5公斤质量分数为37％的甲醛水溶液，用质量分数30％的氢氧化钠溶液调 节pH至8.5～9.5；

<3>加入3.7公斤MgO作为交联剂，此时pH≥8.5；

<4>待交联剂完全溶解后依次加入333.3公斤三聚氰胺，在45～50min内升温至90℃， 且当温度升到70～75℃时，调控pH不低于8.5；

<5>恒温反应15分钟后，开始测定反应液粘度，当其粘度达到21～25s(涂-4杯，30℃) 时，用质量分数30％的氨水溶液调节pH至8.5～9.0，冷却至40℃以下出料，即得木材胶 粘剂。

产品性能：所得木材胶粘剂为灰色液体，水溶性好，固体含量为47％～52％，粘度为 16.0～19.5s(涂-4杯，30℃)，pH值为8.5～9.0，贮存期25天以上，用于胶合板生产其 胶合强度≥0.7MPa，达到国家I类胶合板标准。