[发明专利]一种碳水化合物衍生胶黏剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种碳水化合物衍生胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：（1）胶黏剂制备：将丙酮、水、催化剂、含碳水化合物原料加入反应釜进行反应，反应完成后，蒸馏去除混合物中的丙酮，获得固体剩余物，然后利用有机溶剂萃取固体剩余物，分离出萃取液，去除萃取液中有机溶剂后获得胶黏剂；（2）胶黏剂固化：将胶黏剂、固化剂、溶剂和助剂混合，得到可直接应用于热压固化的无醛生物基胶黏剂，即碳水化合物衍生胶黏剂。本发明可克服传统方法面临原材料结构和性质差异较大，胶黏剂性能不稳定等缺陷，可制备出性能稳定、对化石资源依赖度低、绿色的生物质基无醛胶黏剂。

背景技术

胶黏剂是制备人造板等木制品的重要中间原料，随着人类社会对木制品需求量和质量的提高，木材工业对高质量胶黏剂的需求量也持续增加。目前，木材工业使用的胶黏剂主要是脲醛树脂、 酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂等甲醛基胶黏剂。因具有较强胶合性能以及耐水、耐热等优点，甲醛基胶黏剂已广泛应用于木材工业中。但甲醛基胶黏剂不仅涉及胶层内应力大、表面易开裂等缺点，而且制备此类胶黏剂所需原材料均高度依赖于化石资源。随着化石资源的急剧消耗，甲醛基胶黏剂的原材料供应势必受到较大影响。此外，还需特别指出的是，甲醛基胶黏剂所含有的游离甲醛也可在胶黏剂制备及使用过程中长期释放，其不仅污染环境，还具有致癌和制畸变性，对生产者和使用者的健康产生严重威胁。由此，开发非化石基和无甲醛的胶黏剂已成为木材工业的研究热点。

生物质高分子，如木质素、大豆蛋白等作为可再生资源，产量丰富，具有可降解性、可再生性、低挥发性和环境友好性的优点。近年来，为减少对急剧消耗化石资源的依赖以及提高安全性，研究者逐步将可再生生物质大分子（如木质素和蛋白质）转化为胶黏剂。例如，研究者已开发不同技术来制备木质素基胶黏剂（如中国发明专利：一种木质素基酚醛树脂胶黏剂的合成方法，申请号202010466739.7；一种高替代率木质素基酚醛树脂及其制备方法，申请号202110775538.X；一种改性木质素基胶黏剂及其制备方法，申请号202110815318.5；一种利用酶法改性制备木质素基胶黏剂的方法，申请号202010435647.2）以及蛋白质基胶黏剂（如中国发明专利：无醛大豆蛋白胶黏剂及其制备方法，申请号202110854964.2；一种韧性大豆蛋白基胶黏剂及其制备方法与应用，申请号202110518176.6；一种高性能大豆蛋白胶黏剂的制备方法，申请号202110348486.8）。一方面，因大分子反应活性较低，木质素或蛋白质仅可替代少量化石原料（如苯酚等）来制备胶黏剂，对化石资源的依赖程度仍然较高；另一方面，尽管基本构成单元相似，但因大分子中复杂的化学连接键和空间构象，不同来源（如树种或树龄等）木质素或植物蛋白质的物理和化学性质差异较大，导致同种技术所制备胶黏剂的性能存在差异，限制了其工业化应用价值。

因此，为进一步克服生物质基大分子（如木质素或植物蛋白）反应活性较低、结构复杂以及产品性能不稳定等缺陷，基于天然生物质所衍生活性中间体来制备性能稳定的无醛胶黏剂则成为绿色胶黏剂领域所需解决的重要技术瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中木质素、植物蛋白等生物质大分子反应活性较低，不同来源大分子化学结构不同，以及不同来源原材料衍生胶黏剂性能不稳定等问题，提供一种直接从木材、秸秆等生物质中的碳水化合物制备胶黏剂的制备方法。

本发明的另一个目的在于提供上述制备方法所制备的碳水化合物衍生胶黏剂。

本发明的另一个目的在于提供上述固化方法所固化的碳水化合物衍生胶黏剂。

本发明的另一个目的在于提供上述碳水化合物衍生固化胶黏剂作为原木板或人造板生产用胶黏剂的应用。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种碳水化合物衍生胶黏剂的制备及固化方法，包括如下步骤：

胶黏剂制备：将丙酮、水、催化剂、含碳水化合物原料加入反应釜，一定温度下反应一定时间。反应完成后，通过蒸馏回收反应所得混合物中的丙酮，获得固体剩余物。然后，利用有机溶剂萃取固体剩余物，分离出萃取液，蒸馏去除萃取液中有机溶剂后获得胶黏剂。