一种胶合板基材用自交联湿固化木质素基胶黏剂的制作方法

本发明涉及一种胶合板基材用自交联湿固化木质素基胶黏剂，属于建筑材料领域。

背景技术：

1、随着科技的飞速发展和工业领域的不断拓展，人们对材料性能的要求也日益提高。胶合板作为一种重要的建筑和工业材料，其基材用胶黏剂的性能直接关系到产品的质量和应用效果。因此，开发一种性能优异、环保且成本较低的胶黏剂显得尤为重要。在此背景下，自交联湿固化木质素基胶黏剂应运而生，其独特的性能优势和广阔的应用前景引起了广泛关注。

2、自交联湿固化反应是胶黏剂制备过程中的关键步骤，它使得胶黏剂在湿润状态下能够通过交联反应形成三维网络结构，从而实现从液态或半固态到固态的转变。这种转变不仅提高了胶黏剂的粘接力，还增强了其耐水性和耐候性，使得胶合板在复杂多变的环境条件下仍能保持良好的性能。

3、木质素作为一种天然高分子化合物，具有来源广泛、可再生、生物降解性好等优点。然而，由于其结构复杂，木质素的直接利用受到很大限制。因此，对木质素进行解聚活化处理，将其转化为低分子量、高活性的化合物，是提高木质素利用效率和拓宽其应用领域的关键。近年来，随着催化技术的不断发展，木质素的解聚活化研究取得了显著进展，为木质素基胶黏剂的制备提供了有力支撑。

技术实现思路

1、为了克服现有技术领域存在的上述技术问题，本发明的目的在于，提供一种胶合板基材用自交联湿固化木质素基胶黏剂。

2、本发明提供一种胶合板基材用自交联湿固化木质素基胶黏剂，制备方法具体包含以下步骤：

3、步骤（1）木质素的预处理

4、取适量的植物茎，利用破碎机，快速破碎废弃物，然后通过筛分获得所需的粒径分布的木质素颗粒；将木质素颗粒进行超声处理，将处理后的木质素中加入木质素降解酶，反应一段时间后用清水洗涤，干燥；

5、步骤（2）木质素的纳米化修饰

6、s21取适量预处理后的木质素，并加入适量纤维素纳米纤维，并在一定温度、时间和超声频率下不断进行搅拌进行预修饰；

7、s22将用预修饰后的木质素中加入适量亚麻油作为生物基纳米改性剂，并且在一定温度、时间下对木质素进行进一步的纳米化修饰，结束后离心去除剩余的亚麻油和其他副产物，随后进行干燥；

8、步骤（3）超声破碎

9、将纳米化修饰后的木质素分散在水中，并在一定的功率和频率下进行超声破碎，之后进行离心、过滤，并且经过筛分获得一定粒径的木质素纳米化颗粒；

10、步骤（4）pfal-des溶剂的制备

11、将适量糠醇和苯酚溶解在丙酮溶剂中，不断搅拌，随后并加入适量对甲苯磺酸作为反应催化剂，在一定温度下，反应一段时间，反应完成后通过蒸馏方法去除溶剂和未反应原料制备得到pfal-des，并在一定条件下进行冷冻干燥进一步去除残留的水分和杂质；

12、步骤（5）木质素解聚活化

13、将适量木质素纳米化颗粒加入到pfal-des中，充分搅拌，并且在适当温度下，进行木质素的解聚活化反应，反应一段时间后完成木质素的解聚活化；

14、步骤（6）gmf共缩聚浸渍树脂的制备

15、s61将甲醛溶液倒入反应釜中，加热至设定温度；

16、s62按照一定的摩尔比加入三聚氰胺，并不断搅拌；之后加入占甲醛量一定质量分数的乙二醛，分次加入反应釜中，并不断搅拌；

17、s62在反应釜中加入适量硅酸铝催化剂，并在一定温度和时间下反应，反应结束后冷却至室温，固化后进行破碎处理，最终筛分得到合适粒径的gmf共缩聚浸渍树脂；

18、步骤（7）自交联湿固化反应

19、s71取适量解聚活化后的木质素和gmf共缩聚浸渍树脂共同溶于适量二甲基甲酰胺中，并充分搅拌；

20、s72在反应体系中加入适量甲苯磺酸作为催化剂，并在一定的温度和湿度的条件下进行自交联湿固化反应，反应一段时间后制备得到胶合板基材用自交联湿固化木质素基胶黏剂。

21、作为优选，步骤（1）木质素的预处理包括取200~280g的植物茎，利用破碎机，快速破碎废弃物，然后通过筛分获得100~160目的木质素颗粒；将木质素颗粒进行超声处理30~60min，将处理后的木质素中加入5~8g木质素降解酶，反应1~4h后用清水洗涤，再60~75℃干燥6~9h。

22、本方法中，机械破碎和筛分处理能够将木质素原料破碎成合适粒径的颗粒，这一步骤为后续处理提供了便利。合适的粒径不仅有利于木质素的均匀分散和充分反应，还能够提高后续处理过程中木质素的利用率和反应效率。同时，筛分过程能够去除杂质和过大或过小的颗粒，确保木质素的纯度和质量。超声处理能够利用超声波的能量对木质素进行进一步的物理和化学改性。超声波的振动和空化效应能够促进木质素分子间的相互作用和反应，从而改变其结构和性质。这有助于增强木质素的反应活性和可加工性，为后续的自交联湿固化反应奠定基础。加入木质素降解酶进行处理能够进一步降解木质素中的复杂结构，使其转化为更易于反应和利用的低分子量化合物。木质素降解酶能够特异性地作用于木质素中的化学键，实现高效的降解和转化。这一过程不仅提高了木质素的利用率，还能够改善胶黏剂的性能和品质。

23、作为优选，步骤（2）木质素的纳米化修饰包含以下步骤：s21取20~35g预处理后的木质素，并加入3~6g纤维素纳米纤维，并在45~60℃，20~50khz下不断搅拌反应20~50min完成预修饰；s22将用预修饰后的木质素中加入8~11ml亚麻油作为生物基纳米改性剂，并且在70~100℃下反应4~7h对木质素进行进一步的纳米化修饰，结束后离心去除剩余的亚麻油和其他副产物，随后进行60~75℃干燥2~5h。

24、本方法中，纳米化修饰是提升木质素基胶黏剂性能的关键步骤。通过将木质素纳米化，可以显著提高其比表面积和反应活性，从而增强其与基材的粘结能力和湿固化效果。同时，纳米化修饰还有助于改善胶黏剂的均匀性和稳定性，使其在使用过程中更加可靠和持久。加入纤维素纳米纤维进行预纳米修饰，可以进一步提升木质素基胶黏剂的性能。纤维素纳米纤维具有优异的机械性能和生物相容性，与木质素结合后能够形成更加紧密和稳定的结构。这不仅可以提高胶黏剂的强度和耐久性，还有助于改善其抗水性和耐候性，使其在不同环境条件下都能保持良好的性能。使用亚麻油作为生物基纳米改性剂进行修饰，为木质素基胶黏剂带来了额外的优势。亚麻油是一种天然植物油，具有可再生、环保和生物降解性好的特点。将其作为纳米改性剂引入胶黏剂中，不仅可以提高胶黏剂的柔韧性和延展性，还有助于改善其润湿性和渗透性，使胶黏剂能够更好地渗透到基材中，形成更加牢固的粘结。上述修饰手段共同作用，能够显著提升木质素基胶黏剂的综合性能。它们不仅提高了胶黏剂的粘结强度、耐久性和抗水性，还降低了生产成本，减少了环境污染，符合绿色发展的要求。因此，在制备胶合板基材用自交联湿固化木质素基胶黏剂的流程中，对木质素进行纳米化修饰，并加入纤维素纳米纤维和亚麻油进行修饰，是一种非常具有前景和优势的方法。

25、作为优选，步骤（3）超声破碎包括将纳米化修饰后的木质素分散200~260ml水中，并在500~800w的功率和50~80khz的频率下进行超声破碎，之后进行离心、过滤，并且经过筛分获得100~160目的木质素纳米化颗粒。

26、本方法中，将纳米化修饰后的木质素分散在水中，是实现其均匀分布和后续处理的关键步骤。水作为良好的分散介质，能够有效地将纳米化木质素颗粒分散开来，防止其团聚和沉淀。这不仅能够保证木质素颗粒在胶黏剂中的均匀分布，提高胶黏剂的均匀性和稳定性，还有助于增强木质素与基材之间的接触面积和粘结效果。超声破碎能够进一步细化木质素颗粒的粒径，并打破可能存在的团聚体。超声波的高能量作用能够在水中产生强烈的振动和冲击，对木质素颗粒进行高效的破碎和分散。这一步骤不仅有助于提高木质素颗粒的比表面积和反应活性，还能够改善其在水中的分散性和稳定性，为后续的处理和应用提供更好的条件。筛分至合适粒径是确保胶黏剂性能和质量的重要步骤。通过筛分，可以去除过大或过小的颗粒，保留具有合适粒径的木质素颗粒。这不仅能够保证胶黏剂的均匀性和稳定性，还能够提高其在基材上的渗透性和粘结力。同时，合适粒径的木质素颗粒还能够提高胶黏剂的加工性能和流动性，使其更易于涂布和固化。

27、作为优选，步骤（4）pfal-des溶剂的制备包括将10~25g糠醇和20~35g苯酚溶解在100~140ml丙酮溶剂中，不断搅拌，随后并加入5~8g对甲苯磺酸作为反应催化剂，在80~110℃下，反应1~4h，反应完成后通过蒸馏方法去除溶剂和未反应原料制备得到pfal-des，并在-20~-35℃进行冷冻干燥进一步去除残留的水分和杂质。

28、本方法中，糠醇和苯酚作为低共熔溶剂的组成部分，与丙酮形成均相体系，能够提供良好的溶解环境。糠醇和苯酚的分子结构使其具有对木质素等天然高分子化合物的良好溶解能力，有助于在后续步骤中充分溶解和活化木质素。这种溶解能力不仅提高了木质素的利用率，还有助于木质素与其他反应物的充分接触和反应。对甲苯磺酸作为催化剂的加入，显著加速了pfal-des溶剂的制备过程。对甲苯磺酸具有优良的催化活性，能够降低反应的活化能，促进反应的快速进行。这使得pfal-des溶剂的制备过程更加高效，减少了能源消耗和时间成本。使用本方法的制备方法制备的pfal-des溶剂具有优良的性能和稳定性。糠醇、苯酚和丙酮的组合使得溶剂具有较低的粘度和良好的流动性，便于在后续步骤中的操作和使用。同时，对甲苯磺酸的催化作用使得溶剂在制备过程中不易发生副反应和分解，保证了溶剂的质量和稳定性。

29、作为优选，步骤（5）木质素解聚活化包括将10~16g木质素纳米化颗粒加入到20~35mlpfal-des中，充分搅拌，并且在120~150℃下，进行木质素的解聚活化反应，反应6~12h后完成木质素的解聚活化。

30、本方法中，使用了pfal-des溶剂对木质素纳米化颗粒进行木质素的解聚活化，其中pfal-des溶剂能够有效地溶解木质素，使其分子结构中的化学键得以充分暴露，进而促进解聚反应的进行。木质素分子结构复杂，包含多种化学键，而pfal-des溶剂的低共熔特性和良好的溶解性能，使得木质素能够在其中充分溶解，为后续的解聚活化提供有利条件。pfal-des溶剂中的催化剂成分能够加速木质素的解聚反应。通过对木质素分子中特定化学键的催化作用，降低反应活化能，使得解聚反应能够在较低的温度和压力下进行，提高了解聚效率和木质素的利用率。pfal-des溶剂对木质素的解聚活化作用还能够改善胶黏剂的性能。解聚后的木质素分子片段具有更高的反应活性，能够更好地参与自交联湿固化反应，从而提高胶黏剂的粘结强度、耐久性和耐水性等性能。这使得制备得到的胶黏剂在胶合板制造过程中具有更好的应用效果。

31、作为优选，步骤（6）gmf共缩聚浸渍树脂的制备包含以下步骤：s61将50~80ml甲醛溶液倒入反应釜中，加热至40~55℃；s62按照1.3~1.6的摩尔比（f/m）加入三聚氰胺，并不断搅拌；之后加入占甲醛量10~40%的乙二醛，分1~4次加入反应釜中，并不断搅拌；s62在反应釜中加入5~8g硅酸铝催化剂，并在70~90℃下反应1~4h，反应结束后冷却至室温，固化后进行破碎处理，最终筛分得到80~110目的gmf共缩聚浸渍树脂。

32、本方法中，gmf共缩聚浸渍树脂具有出色的热稳定性和化学稳定性。由于三聚氰胺、乙二醛和甲醛之间的共缩聚反应，树脂分子内部形成了稳定的交联结构，使得其能够在高温和恶劣的化学环境下保持稳定的性能，不易发生分解或降解。硅酸铝作为催化剂在共缩聚反应中发挥了关键作用。它能够促进反应的进行，提高反应速率，并有助于形成更加均匀和致密的树脂结构。硅酸铝的加入还能够改善树脂的流动性和浸润性，使其更好地渗透到基材中，提高浸渍效果。gmf共缩聚浸渍树脂还具有优异的力学性能和粘结强度。由于树脂分子间的强相互作用和交联结构的形成，使得树脂具有较高的硬度和韧性，能够有效抵抗外界冲击和振动。同时，树脂与基材之间形成良好的化学键合，提供了强大的粘结力，确保胶合板的稳定性和耐久性。

33、作为优选，步骤（7）自交联湿固化反应包含以下步骤：s71取6~9g解聚活化后的木质素和6~9mlgmf共缩聚浸渍树脂共同溶于20~26ml二甲基甲酰胺中，并充分搅拌；s72在反应体系中加入1~4g甲苯磺酸作为催化剂，并在40~70℃和60~75%的相对湿度条件下进行自交联湿固化反应，反应2-5h后制备得到胶合板基材用自交联湿固化木质素基胶黏剂。

34、本方法中，将木质素进行解聚活化处理，能够打破其原有的复杂结构，暴露出更多的活性基团，从而提高木质素的反应活性。这一步骤使得木质素能够更好地与gmf共缩聚浸渍树脂发生自交联湿固化反应，形成稳定而牢固的化学键合。gmf共缩聚浸渍树脂本身具有出色的热稳定性、化学稳定性和力学性能。它与木质素结合后，能够进一步提高胶黏剂的这些性能，使得制备得到的木质素基胶黏剂具有更高的耐热性、耐化学腐蚀性和更强的粘结强度。此外，自交联湿固化反应是一种无需额外添加交联剂或固化剂的化学反应，能够简化制备流程，降低生产成本。同时，该反应还能够在较为温和的条件下进行，有利于实现环保和可持续生产。最后，从创新性的角度来看，将木质素解聚活化后与gmf共缩聚浸渍树脂结合制备木质素基胶黏剂，不仅提高了胶黏剂的性能，还实现了对可再生资源木质素的充分利用。这一方法不仅拓宽了木质素的应用领域，也为胶黏剂行业的绿色化发展提供了新的思路。

35、本方法制备的胶合板基材用自交联湿固化木质素基胶黏剂具有具有粘接力强、耐湿性好、环保且成本效益高等优点，这些优点使得它在胶合板制造领域具有广阔的应用前景。