生態(tài)板環(huán)保粘合劑發(fā)展和可替代新品種

甲醛目前消費者比較擔(dān)心的一類化合物，特別是家具中，消費者對健康環(huán)保的家具需求激增，而傳統(tǒng)的生態(tài)板中甲醛釋放量很大，如何改進(jìn)生產(chǎn)工藝，降低甲醛是否成為板材行業(yè)一大難題。而如今木質(zhì)素，單寧，蛋白質(zhì)和淀粉作為環(huán)保的粘合劑替代品，是值得嘗試的一個領(lǐng)域。

    一、生態(tài)板環(huán)保粘合劑發(fā)展

    目前生態(tài)板行業(yè)中使用的粘合劑幾乎是合成的，來自石油衍生的熱固性粘合劑，主要基于甲醛與尿素，三聚氰胺，苯酚或共縮合物的反應(yīng)。這些粘合劑成本低，使用方便，使得新的生物基替代品如木質(zhì)素，單寧，淀粉，蛋白質(zhì)難以進(jìn)入市場。環(huán)保粘合劑不僅需要以低成本提供，而且還需要易于分配使用，具有一定強度，才能完全替代傳統(tǒng)粘合劑。

    隨著消費者對甲醛釋放的關(guān)注，用于人造板制造不使用甲醛基合成樹脂，還需要嚴(yán)格的立法支持。甲醛如今已經(jīng)從“可能的人類致癌物”歸類為“已知的人類致癌物”。人造板行業(yè)需要開發(fā)低排放三聚氰胺強化脲醛粘合劑，使用其他不含甲醛的合成粘合劑來替代。

    作為揮發(fā)性有機化合物，大多數(shù)甲醛通常在生產(chǎn)過程中會排放出來。生產(chǎn)生態(tài)板時有兩種甲醛來源，主要為粘合劑中的甲醛和木質(zhì)材料中的甲醛。通過使用甲醛清除劑降低甲醛基團的數(shù)量，可以減少排放。

    目前生態(tài)板行業(yè)常用的清除劑是尿素。也可以使用其他化合物如氨和銨鹽，添加到合成樹脂中降低甲醛含量，一些有機清除劑，如單寧粉，小麥粉和木炭也可以減少甲醛排放。此外各種類型的基于碳納米材料如活性納米碳，碳納米管，膨脹石墨的納米顆粒也可以降低甲醛。

    二、生態(tài)板環(huán)保粘合劑的新品種

    1、木質(zhì)素

    大多數(shù)可用的木質(zhì)素都是制漿過程的副產(chǎn)品，這些木質(zhì)素價值低，通常用作紙漿和造紙廠的回收燃料，它們的結(jié)構(gòu)非常不均勻，結(jié)構(gòu)單元高度退化，木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)在交聯(lián)后發(fā)生變化，可以衍生粘合劑的粘合性能。

    商業(yè)木質(zhì)素類型分為兩大類，含硫木質(zhì)素和非硫生物精煉木質(zhì)素。含硫木質(zhì)素主要是木質(zhì)素和亞硫酸鹽合成的，非硫生物精煉木質(zhì)素是木質(zhì)素通過有機溶劑水解稀酸熱解精煉制成的。

    木質(zhì)素由交聯(lián)的酚單元組成，化學(xué)基團包括羥基，甲氧基，羰基和羧基基團。來自不同過程的木質(zhì)素的性質(zhì)和水溶性存在很大差異，來自無硫提取的木質(zhì)素通常具有相對高的質(zhì)量。具有比硫木質(zhì)素更高量的基能團，木質(zhì)素?fù)饺敕尤┱澈蟿┲校捎诜辑h(huán)的活化，酚羥基增加了木質(zhì)素對甲醛的反應(yīng)性，并提供形成醌甲基化物中間體的可能性。

    2、單寧

    單寧天然存在于植物的樹皮，木材，葉子和果實中，單寧用于各種工業(yè)應(yīng)用，主要用于制造油墨，紡織染料和作為腐蝕抑制劑。單寧具有足夠高的濃度，可以從松樹，白樺，橡樹，栗子，荊樹，桉樹，桃金娘，楓樹，樺樹和柳樹中提取。

    單寧根據(jù)其酚性質(zhì)大致分為兩大類，縮合和可水解的單寧。縮合單寧具有由羥基化酮制成的化學(xué)結(jié)構(gòu)，其中形成類黃酮單元之間的鍵合的位點發(fā)生變化。在縮合單寧的基本結(jié)構(gòu)中，具有對甲醛更高的反應(yīng)性。可溶于極性溶劑中，縮合單寧的多環(huán)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致快速固化速率，粘度也很高。

    可水解的單寧，是羧酸和糖的酯。易溶于水，產(chǎn)生苯甲酸衍生物和糖。

    3、蛋白質(zhì)

    常見的蛋白質(zhì)來源是油，大豆，棕櫚油，菜籽油，棉籽油溶劑萃取，蛋白質(zhì)也可廣泛用作生物乙醇生產(chǎn)的副產(chǎn)品，大豆蛋白的粘合性能受顆粒大小，表面性質(zhì)，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，粘度和pH的影響。大豆蛋白的高粘度是由于分子解開引起的分子間相互作用增加所致。離子環(huán)境削弱了靜電相互作用，因此用鹽或還原劑處理可以降低粘度而不影響粘合強度。此外高pH值會增加水解速率，從而提高粘合強度和耐水性，但會縮短使用壽命，粘度根據(jù)待粘合的材料而變化。

    蛋白質(zhì)是由氨基酸單體組成的復(fù)雜大分子，其化學(xué)連接在一起形成多肽鏈。化學(xué)鍵主要是酰胺鍵，可以使用強酸降解。大豆蛋白是用于生態(tài)板粘合劑的主要蛋白質(zhì)，其他蛋白質(zhì)由于氨基酸組的不同組成，如油菜，小麥面，玉米，豌豆性質(zhì)差別很大。不同的組合物使粘合劑性質(zhì)不同，應(yīng)用方面還有待研究。小麥面作為生物乙醇的淀粉生產(chǎn)的副產(chǎn)物獲得，如今已被研究作為人造板的粘合劑。

    4、淀粉

    淀粉是源自植物的種子，葉多糖，可以在酸催化劑存在下干燥淀粉以形成糊精，糊精可溶于水，粘度比淀粉容易調(diào)節(jié)。淀粉由通過糖苷鍵連接的葡萄糖單元組成，淀粉粘合劑通常用于造紙行業(yè)，烹飪形成糊化淀粉粘合劑，這種膠凝淀粉形式具有大量分布在聚合物鏈上的糖苷和羥基，由于具有高的氫鍵能力，也非常親水，使得天然淀粉粘合劑的耐水性差。淀粉還具有相對低的粘合強度，適合部分生態(tài)板產(chǎn)品，但是需要高度改性或交聯(lián)。淀粉基粘合劑的主要改性類型是化學(xué)，物理，酶。主要的化學(xué)改性，氧化，酯化和醚化，由于高分子量大分子的纏結(jié)，淀粉粘合劑具有非常高的粘度。