[发明专利]一种改性生物基胶黏剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种改性生物基胶黏剂及其制备方法和应用，属于胶黏剂制备技术领域；所述改性生物基胶黏剂基于对污泥提取物改性处理得到，所述改性生物基胶黏剂在使用过程中完全不释放甲醛且与木材界面反应活性高，具有很强的粘结力；所述改性生物基胶黏剂的制备方法简单，在人造板的粘结中具有很好的应用。

技术领域

本发明属于胶黏剂制备技术领域，具体涉及一种改性生物基胶黏剂及其制备方法和应用。

背景技术

目前，市面上常用的胶合板胶黏剂是脲醛基、三聚氰胺甲醛基、酚醛基胶黏剂，尽管上述胶黏剂具有优异的粘结强度和良好的防潮耐水性，但是其在使用的过程中会释放出对环境和人体有害的甲醛。此外，此类胶黏剂原料来自于化石资源，还具有资源有限、不可再生的缺点。因此，需要研发一种可持续、无毒无害的生物基胶黏剂。

目前市场上的无醛生物基胶黏剂有淀粉胶黏剂、单宁胶黏剂、大豆蛋白基胶黏剂等，其中大豆蛋白胶粘剂研究最为广泛。蛋白质具有来源广，价格低，可加工性高等优点，是用来做生物基胶黏剂的理想材料。但是，蛋白质通过范德华力、疏水相互作用、分子间氢键等构成稳定的多级结构，相当一部分活性基团隐藏在分子内部导致蛋白质的反应活性较低，与胶粘底物形成的胶粘不牢固。

近年来，污泥产量逐年递增，污泥产量巨大，现有技术中污泥的处理方法包括填埋、厌氧消化、堆肥、热解焚烧等。上述方法污泥处理手段单一，且没有有效利用污泥中的有机质，造成了资源浪费和环境污染。例如，污泥在焚烧过程中会产生大量的能量消耗，同时还会造成二氧化碳以及氮氧化物的排放。将污泥堆肥作用于土地利用虽然能减少能量消耗和温室气体的排放，但是污泥中的高氮、磷、钾含量以及重金属则会造成水体富营养化以及土地污染。因此，需要开发一种利用污泥中有机质进行高附加值生产的方法。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种改性生物基胶黏剂及其制备方法和应用；所述改性生物基胶黏剂基于对污泥提取物改性处理得到，所述改性生物基胶黏剂在使用过程中完全不释放甲醛且与木材界面反应活性高，具有很强的粘结力；所述改性生物基胶黏剂的制备方法简单，在人造板的粘结中具有很好的应用。

本发明首先提供了一种改性生物基胶黏剂，所述改性生物基胶黏剂具有致密的空间网状结构；所述改性生物基胶黏剂的原料组成以重量份计包括：污泥提取物30～40份、水45～60份、交联剂30～40份、添加剂按干物质计1～9份。

优选地，所述污泥提取物中，蛋白质含量为60％～75％，糖类含量为20％～30％。

本发明还提供了上述改性生物基胶黏剂的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)污泥提取物的制备：

向市政污泥中加入低共熔溶剂，搅拌混合均匀得混合物，然后将混合物静置一段时间取上清液，过滤，烘干，研磨，过筛，得污泥提取物；

(2)改性生物基胶黏剂的制备：

将污泥提取物溶于水中，然后加入交联剂和添加剂，研磨至混合均匀后得到所述改性生物基胶黏剂。

优选地，步骤(1)中，所述市政污泥与低共熔溶剂的重量份比为50:50。

优选地，步骤(1)中，所述低共熔溶剂包括氢键受体和氢键供体，所述氢键供体包括尿素、马来酸酐、硫脲中的一种或几种，所述氢键受体包括氢氧化钾，氢氧化钠，碳酸钠中的一种或几种；

所述氢键供体的浓度为0.4～0.8mol/L，所述氢键受体的浓度为2.5～4mol/L。

优选地，步骤(1)中，所述静置的时间不少于24h；

所述过滤的步骤为：将上清液采用800～1000目的滤布过滤多余泥沙，然后将过滤后的滤液经截留分子量为3000～10000Da的中空纤维超滤膜组件再次过滤，当pH值为7时停止过滤；