一种葡萄糖-尿素-己二胺共缩聚树脂及其制备方法和应用

本发明属于木材胶粘剂，具体涉及一种葡萄糖-尿素-己二胺共缩聚树脂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、葡萄糖是自然界分布最广且最为重要的单糖，其广泛分布于动植物组织、细胞内，是一种储量丰沛、来源广泛的生物质资源材料。葡萄糖含五个羟基，一个醛基，具有多元醇和醛的性质。在一定条件下，葡萄糖上的醛基能发生氧化反应和还原反应。此外，其分子中有多个羟基，不仅能发生氧化反应，还能与羧酸发生酯化反应。葡萄糖在木材工业胶黏剂领域中的应用并不普遍，目前已报导利用其结构中的醛基，实现部分取代甲醛，用于尿素-甲醛、三聚氰胺-甲醛、苯酚-甲醛等合成树脂的制备。但由于葡萄糖中醛基活性明显低于甲醛，这使得该类葡萄糖替代甲醛制备的树脂在性能上并不是很理想。

2、另一种葡萄糖基木材胶黏剂的实践方法是在热、酸作用下经系列复杂化学变化，将其转化为5-羟甲基-2-糠醛(hmf)活性单体，并在催化剂、热及压力的作用下发生缩聚生成呋喃类树脂胶黏剂，具有优良的胶接强度及耐水性能。然而，同传统呋喃树脂一样，该葡萄糖基呋喃型树脂对固化的酸度要很高，需要在较强酸性条件下实现固化，并且在固化反应时会释放大量热量，反应激烈，放出较多水分易形成气泡，使固化后的制品抗渗性变差、脆性增大。此外，配制后呋喃型树脂适用期短，操作不便，加之较强的酸性固化体系使得树脂会对木材交接界面造成损害从而降低胶合效果，因此，其在木制品及人造板工业中的应用受到了很大限制。

3、除此以外，已有报道使用氧化剂处理葡萄糖后形成生物质醛，进而与胺类化合物通过席夫碱反应制备树脂胶黏剂，取得很好的实践效果。但该胶黏剂使用大量胺化合物，成本高，在木材工业领域大规模推广潜力不大。此外，该技术方案中基于席夫碱反应得到树脂产物，而根据有机化学基本理论，席夫碱结构不稳定，易水解，这会致使该胶黏剂在木材胶合中表现出耐水性不佳。

4、中国专利cn202410387154.4公开了一种尿素(u)-乙二醛(g)-壳聚糖(cs)-大豆蛋白共缩聚树脂木材胶黏剂，但该胶黏剂使用分子量大的壳聚糖、大豆蛋白为原料，致使所得所得胶黏剂存在固含量低、粘度大、耐水性一般的问题；此外，由于粘度大的原因，使得该胶黏剂适用于胶合板滚筒涂胶或淋涂施胶方式，而对于刨花板、纤维板生产使用的喷胶方式并不适用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提供了一种葡萄糖-尿素-己二胺共缩聚树脂及其制备方法和应用，该共缩聚树脂作为一种无醛胶黏剂具有优异的胶合性能，远优于目前木材工业领域中广泛使用的脲醛(uf)树脂胶黏剂，此外，葡萄糖-尿素-己二胺共缩聚树脂固化温度与uf相近，成本与三聚氰胺改性uf相近，因而具有较高工业化实践潜力。

2、为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

3、本发明的第一目的是提供一种葡萄糖-尿素-己二胺共缩聚树脂的制备方法，由如下重量份原料制成：葡萄糖30～50份、氧化剂0.9～2.7份、水30～50份、尿素10～30份和己二胺10～30份，所述的制备方法为将所述葡萄糖用所述溶剂溶解后，加入氧化剂搅拌第一预设时间后，依次加入尿素和己二胺，搅拌第二预设时间后，即得。

4、进一步的，所述氧化剂包括高锰酸钾、高碘酸钠、过硫酸铵、芬顿试剂或硝酸钠中至少一种。

5、进一步的，所述的第一预设时间为10～30min，所述的第二预设时间为10～20min。

6、进一步的，以葡萄糖的重量计，所述氧化剂的添加量为葡萄糖质量的3％～11％。

7、本发明的第二目的是提供采用上述的制备方法制备得到的葡萄糖-尿素-己二胺共缩聚树脂。

8、本发明的第三目的是提供一种胶黏剂，包含上述的葡萄糖-尿素-己二胺共缩聚树脂。

9、所述的胶黏剂产品的主料为所述的葡萄糖-尿素-己二胺共缩聚树脂木材胶黏剂，还可以包括助剂如固化剂、增韧剂、稀释剂、填料或改性剂等。

10、其中固化剂是促使黏结物质通过化学反应加快固化的组分，它是胶粘剂中最主要的配合材料。固化剂直接或通过催化剂与主体聚合物进行反应，使原来可溶、可熔的线型结构高分子化合物转变为不溶、不熔的体型结构。

11、增韧剂是为了改善黏结层的韧性、提高其抗冲击强度的组分。常用的增韧剂有邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛脂等。

12、稀释剂又称溶剂，主要起降低胶黏剂黏度的作用，以便于提高胶黏剂的湿润性和流动性。常用的稀释剂有丙酮、苯和甲苯等；填料一般在胶黏剂中不发生化学反应，但能提高胶接接头的强度、抗冲击韧性、耐磨性等性能。常用的填料有铝粉等。

13、为了满足特定的物理化学特性，还可以加入改性剂和其他助剂，如偶联剂、引发剂、促进剂、增稠剂、防老剂、阻聚剂、稳定剂等。

14、本发明的第四目的是提供上述的葡萄糖-尿素-己二胺共缩聚树脂或上述的胶黏剂在制备人造板产品中的应用。

15、进一步的，所述的人造板产品包括胶合板、刨花板、纤维板、细木工板、装饰板中的任一种。

16、本发明的第五目的是提供一种胶合板的制备方法，用上述的葡萄糖-尿素-己二胺共缩聚树脂胶合，按照260g/m2的涂胶量给备好的板材双面施胶，热压温度为150℃、压力为1.0mpa、热压时间5min，采用干热法制得。

17、本发明的第六目的是提供一种胶合板，采用上述的制备方法制得。

18、与现有技术比较，本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

19、(1)本发明提供的葡萄糖-尿素-己二胺共缩聚树脂是一种无醛胶，胶合强度、耐水性能优异，远优于目前木材工业领域生产中广泛使用的脲醛(uf)树脂胶黏剂。

20、(2)本发明提供的葡萄糖-尿素-己二胺共缩聚树脂固化温度与uf相近，原料总成本与三聚氰胺改性uf相近。加之整个合成反应过程在室温条件进行，工艺简单、无生产能耗，因而该木材胶黏剂具有较高的工业化实践潜力。

21、(3)本发明提供的葡萄糖-尿素-己二胺共缩聚树脂木材胶黏剂适用于粘接木质纤维粉末、颗粒、板材等。适用于人造板(胶合板、纤维板、刨花板)制备生产，且所制人造板产品可达enf等级环保要求。

技术特征：

1.一种葡萄糖-尿素-己二胺共缩聚树脂的制备方法，其特征在于，由如下重量份原料制成：葡萄糖30～50份、氧化剂0.9～2.7份、水30～50份、尿素10～30份和己二胺10～30份，所述的制备方法为将所述葡萄糖用所述溶剂溶解后，加入氧化剂搅拌第一预设时间后，依次加入尿素和己二胺，搅拌第二预设时间后，即得。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化剂包括高锰酸钾、高碘酸钠、过硫酸铵、双氧水或硝酸钠中至少一种。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的第一预设时间为10～30min，所述的第二预设时间为10～20min。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以葡萄糖的重量计，所述氧化剂的添加量为葡萄糖质量的3％～11％。

5.一种采用如权利要求1-4中任一项所述葡萄糖-尿素-己二胺共缩聚树脂的制备方法制备得到的葡萄糖-尿素-己二胺共缩聚树脂。

6.一种胶黏剂，其特征在于，包含如权利要求5所述的葡萄糖-尿素-己二胺共缩聚树脂。

7.如权利要求5所述的葡萄糖-尿素-己二胺共缩聚树脂或如权利要求6所述的胶黏剂在制备人造板产品中的应用。

8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述的人造板产品包括胶合板、刨花板、纤维板、细木工板、装饰板中的任一种。

9.一种胶合板的制备方法，其特征在于，用如权利要求5所述的葡萄糖-尿素-己二胺共缩聚树脂胶合，按照260g/m2的涂胶量给板材双面施胶，热压温度为150℃、压力为1.0mpa、热压时间5min，采用干热法制得。

10.一种胶合板，其特征在于，为采用如权利要求9所述的制备方法制得。

技术总结本发明涉及木材胶粘剂技术领域，具体公开了一种葡萄糖‑尿素‑己二胺共缩聚树脂及其制备方法和应用。该树脂是由如下重量份原料制成：葡萄糖30～50份、氧化剂0.9～2.7份、水30～50份、尿素10～30份和己二胺10～30份。葡萄糖‑尿素‑己二胺共缩聚树脂是一种无醛胶，胶合强度、耐水性能优异，远优于目前木材工业领域生产中广泛使用的脲醛(UF)树脂胶黏剂。而且本发明提供的制备方法在室温条件进行，工艺简单、无生产能耗，成本低，在木材加工行业具有广泛的应用前景。技术研发人员：席雪冬,张倩玉,周晓剑,雷洪,杜官本受保护的技术使用者：西南林业大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10