• 改性豆胶胶合板热压工艺优化及固化机理分析

  • 时间2013-11-03 07:18作者admin浏览次数

 

摘要:为了减少含甲醛胶黏剂和推广环境友好型胶黏剂在胶合板中的应用,该文对脱脂豆粉进行改性后制成具有耐水 性的大豆胶黏剂,用于生产胶合板,分析了热压工艺对胶合板性能的影响;并辅以仪器分析结果阐述改性豆胶的固化机 理。结果表明,热压工艺的影响因素大小排序为热压温度>热压压力>热压时间;较佳热压工艺为:140’C、1.0 MPa和4.69 min,胶合板的耐水胶合强度(0.91 MPa)符合国家标准GB/T9846-2004中II类胶合板的要求(彡0.80 MPa)。傅里叶变 换红外光谱分析表明,固化后的改性豆胶亲水性基团减少,酰胺键有所增加;豆胶在固化过程中内部基团发生反应,形 成交联。X-射线光电子能谱分析表明,改性豆胶固化过程不仅发生酰胺化反应,还发生胺化作用,使豆胶交联成体型结 构。热重-微分热重分析表明,升温至140〜150°C时,豆胶的吸附水和官能团间缩合反应产生的水分蒸发完毕,豆胶完全 固化;继续升温,豆胶发生热分解。该研究可为豆胶的工业化应用提供参考。

关键词:优化,固化,机理,改性豆胶,胶合强度,压缩率 doi: 10.3969/j.issn. 1002-6819.2012.11.040


绿色环保是21世纪可持续发展的主题。目前,人造 板生产仍以“三醛”胶为主,生产的产品在使用中会不断 ±也释放出甲醛,污染环境,危害人们的身体健康;而且,

“三醛”胶的原料多为石油化工产品,难以做到可持续发 展。因此,以天然可再生资源为原料,开发从生产到应用 过程都无毒、无污染的胶黏剂是行业发展的趋势[1_5]。

以植物的某些成份(如淀粉、纤维素、蛋白质等) 为原料制成的胶黏剂在古代早有应用,但此类胶黏剂的 耐水性差,使用范围有限随着时代的发展与进步,对 植物源胶黏剂的研究得到了广泛的关注,此类胶黏剂的耐 水性有了明显的改善,应用范围也扩大到人造板行业[5,7_9]。 大豆榨油后的脱脂豆粕含大量大豆蛋白,具有来源丰富、 加工易得、价格低廉等特点,是用于制备胶黏剂的首选 原料。目前大豆蛋白常用的改性方法有交联改性、化学 修饰、仿生改性、生物酶改性等,主要是提高大豆胶黏 剂的耐水性[i(M'但不同的胶黏剂性能不同,在应用中 需采用与之相适应的胶合工艺,用各种改性方法制备的 豆胶在人造板中的使用方式也不尽相同。ZhikaiZhong等[15] 以盐酸狐(guanidine hydrochloride, GuHCl)改性大豆分

 

离蛋白(soy protein isolate, SPI)制成胶黏剂,用于纤维 板制作,研究了纤维板性能与热压温度和成型时间的关 系。Jian Huang 等[16]将聚乙稀亚胺(polyethyleneimine, PEI)、顺丁烯二酸酐(maleic anhydride, MA)配合豆粉

制备胶黏剂,应用于室内型胶合板的制作,分析了热压 工艺与胶合板性能的关系。张洋等[17]以杨木单板为试材, 研究了豆胶压制胶合板的胶合工艺,在施胶量为360 g/m2, 热压压力1.4 MPa,热压温度160°C,热压时间70 s/mm 时,压制的胶合板达到II类胶合板的标准。方坤等[18]研 究了豆胶竹刨花板的制作工艺后,生产出物理力学性能 达到国家标准要求的竹刨花板。但绝大部分研究均以大 豆分离蛋白为原料,成本昂贵;且热压工艺温度高,热 压压力大,木材压缩率高,难于工业化推广。

本文以大豆榨油后的下脚料——脱脂豆桕制成的脱 脂豆粉为原料,以发明专利(专利号:ZL 200810072142) 中的配方和方法制备大豆胶黏剂[19],用于马尾松胶合板 的制作,以胶合强度和木材压缩率评价胶合板性能,研 究该种改性豆胶生产胶合板的合适工艺;并通过仪器分 析,揭示改性豆胶在较佳固化条件下内部结构的变化, 分析其固化机理,为改性豆胶的推广应用提供参考依据。