CN100441651C

CN100441651C - 超强耐水竹木板材制备用的氨基树脂胶粘剂及板材加工工艺

Info

Publication number: CN100441651C
Application number: CNB2006100484077A
Authority: CN
Inventors: 谢海泉; 张书申; 郭戈; 吴彦
Original assignee: Nanyang Normal University
Current assignee: Nanyang Normal University
Priority date: 2006-07-07
Filing date: 2006-07-07
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2026-07-07
Also published as: CN1884418A

Abstract

本发明提供一种用于超强、耐水竹、木板材生产的氨基树脂胶粘剂及板材的加工和后处理技术，其所采用的技术方案是在强酸体系下合成脲醛树脂，使脲醛树脂分子具有大量的活性支链结构；施胶前在胶粘剂中配加适量的高效潜伏型交联剂，板材在经加热或放置的过程中释放出具有活性基团的化合物，这些化合物在固化过程中在脲醛树脂分子之间以及脲醛树脂分子与木材纤维之间起交联作用，从而提高板材的胶合强度和耐水性；使用本发明技术加工生产的竹、木板材具有机械强度高和优异的耐水性能和耐候性能，还具有成本低、工艺简单的特点；适用于要求具有高耐水性的竹、木板材的生产。

Description

超强耐水竹木板材制备用的氨基树脂胶粘剂及板材加工工艺

技术领域：

本发明属于竹、木板材的加工领域，是一种使用醛类和氨基化合物生产氨基树脂胶粘剂，用于具有超强、耐水竹、木板材的生产加工和后处理技术；可以运用于胶合板、细木工板、刨花板、纤维板等人造板的生产加工；还可以用于秸秆纤维板材的成型加工。

背景技术：

在耐水性竹、木板材，如：建筑模板，集装箱底板，车用板材，强化复合木地板等的生产加工技术上，国内外一直使用一些耐水性高的胶粘剂，如：酚醛树脂，聚氨酯，三聚氰胺甲醛树脂等。这些胶粘剂在板材的加工过程中，能与木材纤维发生交联反应，形成网状结构，从而提高了板材的耐水性能。但使用这些胶粘剂普遍存在成本高，耗费大量石油化工资源等问题。同时在胶粘剂合成中使用大量的苯酚，异氰酸酯，三聚氰胺等毒性较大的化工原料，不但污染环境，而且对生产人员危害较大。因此，迫切需要开发出成本低、污染小、强度高、耐水性好的新型胶粘剂和板材加工技术。

脲醛树脂胶粘剂具有较好的粘接强度，无色，成本低等特点，一直是木材加工行业的首选胶粘剂。但是，脲醛树脂胶粘剂的强度偏低，耐水性差，限制了它在耐水性竹、木板材生产上的应用。因此，在生产这类板材时当前国内外都不采用脲醛树脂基胶粘剂。

如果能够采用适当技术，提高脲醛树脂的综合性能，使其具有相当的强度，同时又能达到很好的耐水性能，那么就可以解决耐水型竹、木板材胶粘剂成本过高和消耗石化资源大的问题。

发明内容：

本发明提供一种用于超强、耐水竹、木板材生产的氨基树脂基胶粘剂的生产技术、板材加工及后处理技术。

本发明通过对脲醛树脂胶粘剂的生产技术、配胶技术和板材后处理技术的设计和相互配合，达到提高脲醛树脂胶粘剂对木材的粘接能力和耐水性的目的；具体所采用的技术方案是：(1)在强酸体系下合成脲醛树脂，使脲醛树脂分子具有大量的活性支链结构；(2)施胶前在胶粘剂中配加适量的高效潜伏型交联剂，板材在经加热或放置的过程中释放出具有活性基团的化合物，这些化合物在固化过程中在脲醛树脂分子之间以及脲醛树脂分子与木材纤维之间起交联作用，从而提高板材的胶合强度和耐水性；(3)使用预压-热压，或者预压-加热(或常温放置)陈化的工艺；(4)在板材成型后，使用碱性材料处理板材，改善胶层的物理化学结构，进一步提高板材的整体性能。

使用本发明技术加工生产的竹、木板材具有成本低、强度高、超级耐水、工艺简单的特点；适用于要求具有高耐水性的竹、木板材的生产加工以及秸秆纤维板材的生产加工。

具体实施方式

本发明所述的氨基树脂胶粘剂是由以下方法制成的：

(1)脲醛树脂基胶粘剂的合成：

首先，在温度为20～100℃，pH值为1～7的条件下，将醛类原材料与氨基化合物以(8～1)∶1的摩尔比进行聚合反应，反应时间控制在5～120min；然后，用氢氧化钠，碳酸钠，氢氧化钾或碳酸钾的水溶液将反应介质的pH值调到7～10；加入与醛类原材料摩尔比为(0.1～2)∶1的氨基化合物；同时加入与醛类原材料摩尔比为(0～1.0)∶1的酚类材料；控制反应时间，至出现浑浊点时，调节pH值＝8.0～8.5，停止反应；降温至40℃以下，出料。

所使用醛类原材料可以是：甲醛、三聚甲醛和多聚甲醛中的一种或两种以上化合物，也可以使用脲醛树脂浓缩液；所使用的氨基化合物有：尿素、硫脲和三聚氰胺中的一种或两种以上物质；所使用的酚类材料有：苯酚、间二苯酚、单宁或其它多元酚；为了更好地控制氨基树脂胶粘剂的生产成本，最好使用甲醛、尿素和苯酚作为原料。

合成步骤：首先，在温度为20～100℃，最好为60～90℃，pH值为1～7，最好为2～3的条件下，将甲醛与尿素以(8～1)∶1，最好为(5～2)∶1的摩尔比进行聚合反应，反应时间控制在5～120min，最好为10～40min；然后，用氢氧化钠，碳酸钠，氢氧化钾或碳酸钾等的水溶液将反应介质的pH值调到7～10，最好调至7～8；加入与甲醛摩尔比为(0.1～2)∶1，最好为(0.3～1)∶1的尿素；同时加入与甲醛摩尔比为(0～1.0)∶1，最好为(0.1～0.5)∶1的苯酚；控制反应时间，至出现浑浊点(1ml反应液滴入20℃的水中出现云雾状)时，调节pH值＝8.0～8.5，停止反应；降温至40℃以下，出料。

以下是一种实施本发明的具体实例，但本发明不限于该实例：

在反应釜中加入质量浓度为37％的甲醛1000Kg，调节pH＝7.0～7.5；开动搅拌，升温，控制温度为50℃；加入尿素211.5Kg，溶解完全后，调节pH＝3.0，控制反应时间15分钟；反应结束后，调节pH＝7.0～8.0，加入370Kg尿素，溶解后加入10Kg苯酚；升温至80℃，控制反应介质的pH值为7.0～8.0；反应至出现浑浊点，粘度约200～400mPa.s；调节pH值＝8.0～8.5，降温至40℃以下，出料。

以下是本发明另一种具体实施例，但本发明也不限于该实例：

首先，在温度为70℃，pH值为2～3的条件下，将甲醛与尿素以3∶1的摩尔比进行聚合反应，反应时间控制在40min；然后，用氢氧化钠，碳酸钠，氢氧化钾或碳酸钾等的水溶液将反应介质的pH值调到7～8；加入与甲醛摩尔比为0.8∶1的尿素；同时加入与甲醛摩尔比为0.4∶1的苯酚；控制反应时间，至出现浑浊点(1ml反应液滴入20℃的水中出现云雾状)时，调节pH值＝8.0～8.5，停止反应；降温至40℃以下，出料。

(2)粘接工艺

将本发明的胶粘剂100Kg加入调胶机中，然后加入活性填料1～70Kg，活性填料如：面粉，木粉，豆粉，树皮粉，花生壳粉等；充分搅拌至完全均匀，调节胶液的0.1＜pH＜7.0，最好为1.0＜pH＜6.0，然后加入占脲醛树脂质量百分比为0.01～20％，最好为0.1～5％的氨基甲酸酯交联剂，其分子式为：

其中：R₁为苯基，甲苯基，萘基，烷基等；

R₂为酚基，醇基，亚胺基等。

可以使用通常的预压-高温热压的工艺条件进行板材加工，使用通常的施胶方法和施胶量；所使用的热压温度为80～230℃；压力为：0.5～3.0MPa；热压时间：5～120min；

或使用预压-加热(或常温放置)陈化的工艺加工板材，使用该工艺可以省去耗能、耗时的热压工序，降低能耗，提高生产效率。具体实施方法是，使用上述的配胶方法和通常的施胶方法和施胶量。首先实施预压，在压力为0.5～3.0Mpa；温度为0～230℃，最好为室温；预压时间可以为任何时间段，但最好为20～40min。然后，预压成型后的板材可以使用温度为0～200℃，最好为室温条件下放置陈化，陈化时间可以为任何时间段，最好为48小时。

(3)后处理工艺

为了进一步提高板材的综合性能，采用在板材成型后，对板材进行后处理，具体采用的方法是，使用碱性气体、液体或固体对板材进行碱性处理，其特征是可以明显地改善脲醛树脂材料的物理化学性能，提高板材的强度、耐水性和耐候性；所使用的碱性材料包括：碳酸钠、氢氧化钠、碳酸钾、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化镁、氨水、氨气、碳酸氨、碳酸氢铵、尿素、甲胺、乙胺、乙二胺、二乙胺、三乙胺、二乙醇胺、三乙醇胺等化合物；可以使用单一的以上化合物，也可以使用它们两者以上的混合物的原液或它们的水溶液；其主要特点是它们水溶液的pH值大于7；当使用的碱性材料为气体时，采用在密闭的容器中用该碱性气体对板材进行循环加压熏蒸处理；当使用的碱性材料为液体或其水溶液时，采用把板材浸入该碱性溶液中浸泡的方法进行处理，或者浸泡后再对板材进行热压处理，也可以在密闭容器中将固体或液体碱性材料汽化后熏蒸板材；处理时使用循环的气体或液体可以取得最佳的效果；同时为了增加处理效果，在熏蒸气体或浸泡液中加入一定量的助剂，如：渗透剂(表面活性剂)；所使用的密闭容器和液体处理容器可以采用所有能够使用的密闭环境；处理时间可以是大于0小时的任意时间段，最好为0.5～4.0小时；处理温度范围可以为-50～250℃，最好为-10～60℃；处理压力为0～200个大气压，最好为1～5个大气压；碱处理工艺完成后，板材可以使用任意可能的方法进行干燥，干燥后的板材即为成品。

产品技术指标，使用本专利技术生产的耐水板材(以28cm厚的集装箱底板为例)，根据相关国家标准检测，胶合板的性能可以达到：

(1)干胶合强度：使用本专利技术生产的耐水板材(以28cm厚的集装箱底板为例)，使用7.5吨重汽车来回碾压9次无变型。

(2)耐水性能：使用本专利技术生产的耐水板材(以28cm厚的集装箱底板为例)，沸水煮4小时，在(63±3)℃的烘箱中干燥20小时后，再用沸水煮4小时，残余强度大于3.0MPa。

或沸水中连续水煮72小时后，在(63±3)℃的烘箱中干燥20小时后，残余强度大于3.0MPa。

(3)甲醛释放量：符合E1标准

Claims

1、一种用氨基树脂胶粘剂制备超强耐水竹木板材的加工处理工艺，其加工处理工艺如下：

在温度为60～90℃，pH值为2～3的条件下，将醛类原材料与氨基化合物以(5～2)∶1的摩尔比进行聚合反应，反应时间控制在10～40min；然后，用氢氧化钠，碳酸钠，氢氧化钾或碳酸钾的水溶液将反应介质的pH值调到7～8；加入与醛类原材料摩尔比为(0.3～1)∶1的氨基化合物；同时加入与醛类原材料摩尔比为(0.1～0.5)∶1的酚类材料；控制反应时间，至出现浑浊点时，调节pH值＝8.0～8.5，停止反应；降温至40℃以下，出料，即得胶粘剂；

将上述胶粘剂100Kg加入调胶机中，然后加入活性填料1～70Kg，充分搅拌至完全均匀，调节胶液的0.1＜pH＜7.0，然后加入占脲醛树脂质量百分比为0.01～20％的交联剂；

使用通常的工艺条件进行板材加工，使用通常的施胶方法和施胶量，所使用的热压温度为80～230℃；压力为0.5～3.0MPa；单面施胶量为100～600g/m²；热压时间5～120分钟；

或使用预压-加热陈化的工艺加工板材，使用上述的配胶方法和通常的施胶方法和施胶量；首先实施预压，在压力为0.5～3.0Mpa；温度为0～230℃；预压时间为20～40min；然后，预压成型后的板材使用温度为0～100℃条件下放置陈化，陈化时间为任何时间段；

其后处理工艺：

使用碱性气体或液体对板材进行碱性处理，明显地改善脲醛树脂材料的物理化学性能，提高板材的强度、耐水性和耐候性，它们水溶液的pH值大于7；当使用的碱性材料为气体时，采用在密闭的容器中用该碱性气体对板材进行循环加压熏蒸处理；当使用的碱性材料为液体或为其水溶液时，采用把板材浸入该碱性溶液中浸泡的方法进行处理，或者浸泡后再对板材进行热压处理；或者在密闭容器中将液体碱性材料汽化后熏蒸板材；同时为了增加处理效果，在熏蒸气体或浸泡液中加入一定量的助剂，碱处理工艺完成后，板材使用任意可能的方法进行干燥，干燥后的板材即为成品。

2、根据权利要求1所述的制备超强耐水竹木板材的加工处理工艺，其特征在于所述的醛类原材料是甲醛、三聚甲醛和多聚甲醛中的一种或两种以上物质，或用脲醛树脂浓缩液体；所述的氨基化合物是尿素、硫脲和三聚氰胺中的一种或两种以上物质；所述的酚类材料是苯酚、间二苯酚或单宁。

3、根据权利要求2所述的制备超强耐水竹木板材的加工处理工艺，其特征在于所述的醛类原材料是甲醛；所述的氨基化合物是尿素；所述的酚类材料是苯酚。

4、根据权利要求1所述的制备超强耐水竹木板材的加工处理工艺，其特征在于所述的活性填料为面粉、木粉、豆粉、树皮粉和花生壳粉；所述的交联剂为氨基甲酸酯化合物，其分子式为：

其中：R₁为苯基，甲苯基，萘基，烷基；

R₂为酚基，醇基，亚胺基。

5、根据权利要求1所述的制备超强耐水竹木板材的加工处理工艺，其特征在于所述的碱性材料为碳酸钠、氢氧化钠、碳酸钾、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化镁、氨气、碳酸氨、碳酸氢铵、尿素、甲胺、乙胺、乙二胺、二乙胺、三乙胺、二乙醇胺、三乙醇胺化合物的原液或它们的水溶液；使用单一的以上化合物或使用它们两者以上的混合物的水溶液，其水溶液的pH值大于7。