[发明专利]一种硫酸盐木质素改性脲醛树脂胶黏剂及其制备方法

说明书

本发明属于脲醛树脂胶黏剂技术领域，具体涉及一种硫酸盐木质素改性脲醛树脂胶黏剂及其制备方法。该胶黏剂由如下原料制备得到，按重量份数计，尿素100份、甲醛溶液149～154份、硫酸盐木质素8～15份、三聚氰胺2～3份、聚乙烯醇1～2份、碱性催化剂0.36～0.41份、酸性催化剂0.28～0.32份。本发明选用硫酸盐木质素改性脲醛树脂，同时采用弱酸‑弱碱‑弱酸‑弱碱合成工艺，合理配置第一份尿素、第二份尿素、第三份尿素与第四份尿素的含量，使能够生成更多的二羟甲基脲，有利于提高胶合强度，最后一批尿素加入较少，可捕捉未反应的游离甲醛，保证制得的胶合板甲醛释放量达到E₀级，胶合强度达到Ⅱ类胶合板标准。

技术领域

本发明属于脲醛树脂胶黏剂技术领域，具体涉及一种硫酸盐木质素改性脲醛树脂胶黏剂及其制备方法，本胶粘剂适用于胶合板加工所需用的胶黏剂。

背景技术

脲醛树脂（UF）具有原料来源丰富、成本低廉、固化快、操作性能好、胶接强度高、制造简单和综合性能优良等诸多优点，因而已成为我国人造板生产的主要胶种，占人造板用胶量的90%以上。但是，由于UF中的游离甲醛含量较高导致了环境污染和人体健康等问题，同时也使得UF胶黏剂耐水性不高且固化后脆性较大。因此，降低UF胶黏剂中游离甲醛含量以及提高产品UF胶黏剂的综合性能是UF胶黏剂的合成工艺研究最具前景的研究方向。特别地，胶黏剂的原料主要来源于不可再生的矿物资源，随着矿物资源的日趋减少和社会环保意识的加强，可再生资源的开发利用显得意义重大。

木质素是仅次于纤维素的第二大可再生资源，据估测全球每年以500亿吨左右的速度再生，人们很早就开始将木质素这种可再生生物资源应用到工业、农业等各种领域中。即使如此，被有效利用的木质素仍只占很少的一部分，大量的木质素被浪费被排放到江河湖泊中，对环境造成了严重的污染。木质素是聚酚类的三维网状高分子化合物，其基本结构单元为苯丙烷结构，共有三种基本结构（非缩合型结构），即愈创木基结构、紫丁香基结构和对羟基苯基结构；其结构中还含有酚羟基、醇羟基、羧基、硫醇基和甲氧基等官能团。因此，木质素既可以代替苯酚与甲醛反应，又可以代替甲醛与尿素反应。如果把木质素引入人造板胶黏剂中制作木材胶黏剂，则既可以节约苯酚，又可以节约甲醛。这不仅降低了脲醛树脂的成本，而且还可降低产品中游离甲醛含量，又达到了废物利用和保护环境的目的，因此在许多木质素利用技术开发中，木质素作为木材胶黏剂的潜力最大。

人类对木质素的综合利用开始于19世纪，早在19世纪80年代，从亚硫酸钙制浆废液中提取的木质素磺酸盐就已用作皮革鞣剂和燃料添加剂。而第一批关于用亚硫酸盐制浆废液作胶黏剂的专利要追溯到19世纪中末期。20世纪50年代以后，木质素应用于胶黏剂的专利开始大量出现，利用木质素改性脲醛树脂、酚醛树脂屡见报道。20世纪80年代以后，相关研究的重点放在木质素的提取纯化及化学改性上。

随着各种分析仪器的不断发展，20世纪90年代以后，对木质素基胶黏剂的反应机理和固化特性研究较多，为开发各种性能优良的新型复合材料提供了理论基础，一些木质素胶黏剂特别是制备木质素-酚醛树脂胶黏剂的技术也趋于成熟，但由于能耗大、工艺不合理、条件苛刻和强酸的腐蚀性等原因，目前仍停留在小试或中试阶段，并没有工业化生产。近几年来，随着人们环保意识的增强，出现了木质素在环保胶黏剂中应用的报道。但由于木质素的复杂性和低活性等原因，使得木质素胶黏剂性能不稳定或价格偏高，而始终没有得到大规模的工业应用。

我国在木质素方面研究与应用方面起步较晚，加工木质素胶粘剂的方法和设备尚不先进，而且制备木材胶粘剂的原料多数是不可再生资源，伴随着生物质资源代替化工石油资源的发展趋势。随着木质素胶黏剂的深入研究，各种新的改性方法和制备工艺将会不断的涌现，其品种和性能也将不断增加和提高，因而木质素胶黏剂的应用将会更广泛。

工业木质素按其生产工艺的不同可分为磺化木质素、碱木质素（没有经过磺化处理的木质素）、硫酸盐木质素、有机溶胶木质素和生物质炼制木质素五大类。目前国内外用木质素改性脲醛树脂胶黏剂的研究已有一些文献和专利报道，但主要是用碱木质素及木质素磺酸盐改性脲醛树脂。