材料技术篇
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无醛时代即将到来
日期:2011-07-26
目前,市场上用于人造板胶粘剂主要是“三醛胶”,即脲醛胶,酚醛胶和三聚氰胺-甲醛胶,它们虽各有优缺点,但是存在的共同特点就是都必须要以甲醛为主要原料之一。甲醛是一种没有颜色的强烈剌激性气体,已被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质。长期接触低剂量甲醛可引起慢性呼吸道疾病,鼻咽癌、结肠癌、脑瘤、细胞核的基因突变、妊娠综合症、白血病等一系列健康问题。研究表明,当前室内甲醛污染主要来自家具、装饰装潢等所用的甲醛基胶粘剂和涂料,且其所含甲醛的释放期长达3-15年之久,严重影响了我们的健康生活。生产和使用性能更好,甲醛释放量低或完全不含甲醛的胶粘剂将是解决室内甲醛污染问题的根本途径之一。
豆粕是大豆提取完豆油之后的一种副产品。我国年加工豆粕约为1000万吨,其中85%以上都用来制作牲畜与家禽的饲料,只有少数用于制作糕点食品,健康食品以及化妆品等。早在1923年,O.Johnson等人就提出豆粕制作胶黏剂的基本理论,但由于大豆蛋白胶黏剂强度较低、耐水性差而未能大量推广使用。近年来,基于可再生资源的生物胶黏剂和环境友好型生物材料的研究越来越得到重视,大豆蛋白改性胶黏剂再次成为研究热点。
我们研究团队创造性的将高分子复合材料与胶黏剂胶接原理有机结合,在胶黏剂中加入层状硅酸盐等无机填料,利用硅酸盐层间无机阳离子(如钠离子或钾离子)可以被蛋白质结构中的有机铵阳离子交换,从而形成插层或剥离型层状硅酸盐/蛋白纳米复合结构的原理,极大地改善了蛋白胶的初始粘度和预压效果,率先解决了蛋白胶的胶接强度底和耐水性差的问题。在此基础上,我们于2010年3月26号与宁波八益实业有限公司正式签署合作协议,成功实现了“生物基无醛木材胶黏剂技术”成果向企业的技术转移。
此后,我们利用半年时间完成了中试车间的基础设施建设并进行了大量的试验,摸索并优化了一整套大豆胶合板材制备工艺,使其与目前常用的“三醛胶”板材制备工艺相似,便于工厂实际操作。在此期间,试制出了一系列五层、七层、九层、十一层等多规格标准的商业化无醛胶合板材。经过国家人造板与木制品质量监督检验中心检测,我们产品的甲醛释放量远低于E0标准(≤0.5mg/L),检测结果为≤0.1mg/L,同时干态胶合强度达到2.0 MPa以上,63℃水煮3小时之后湿态胶合强度达到1.0MPa,产品质量完全满足国家二类板材的强度要求。中试期间,我们多次赴兔宝宝公司等国内大型板材生产厂家参观、学习、交流,产品质量得到企业界充分认可和高度肯定。2010年底,我们生产的30M3标准化商用板材成功出口美国,产品经过某跨国公司严格的质量检验,各项指标完全合格,目前大批量的购买订单正在商议之中。
今年3月27号,“大豆基无醛胶合板胶黏剂”产业化项目通过专家鉴定。以中国工程院张齐生院士为主任的鉴定委员会在认真听取了该项目的技术报告、检测报告、科技查新报告和用户意见等有关材料的汇报,并实地考察了中试现场和相关产品后,一致认为该技术成果达到国际先进水平。目前,宁波中科八益新材料股份有限公司正在建设年产2万吨标准自动化无醛胶黏剂生产线和标准无醛胶合板生产线各一条。大豆基无醛胶合板胶黏剂将于今年5月正式进入批量化生产阶段。该产品的大量推广使用,有望从根本上解决目前人们面对的家庭装修带来的甲醛危害之苦,具有极的经济价值和良好的社会效益。