CN101033382A - 不含甲醛的人造板胶粘剂的制备及其施胶方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种不含甲醛的人造板胶粘剂的制备及其施胶方法。以高密度聚乙烯等作为原料聚合物，以顺丁烯二酸酐等作为接枝单体，经氯化接枝制得的产物即是本发明的胶粘剂；使用时加入氯化石蜡－52等初粘剂作为助剂，胶合板、刨花板或刨花夹芯胶合板均在160－165℃、压力1.5Mpa的条件下热压成型。本发明方法原理可靠、操作方便，产品无毒，粘接强度高，用于制备胶合板其粘结强度达到I类板标准；制得刨花板的弯曲强度达到国家规定的3倍；比夹芯胶合板和普通胶合板在纵向强度上分别提高了52％和42％；在横向弯曲强度上分别提高了40％和41％。本发明方法适用于人造板各种产品的制备。
Description
技术领域：
本发明涉及一种人造板胶粘剂的制备及其施胶方法，特别是一种不含甲醛和其它挥发性有机有毒物质的人造板胶粘剂的制备及其施胶方法，可以应用于胶合板、刨花板和刨花夹芯板等人造板各种产品的制备。
技术背景：
众所周知，甲醛为具有较高毒性的物质。甲醛在我国有毒化学品优先控制名单上高居第二位，已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质，是公认的变态反应源，也是潜在的强致突变物质之一。甲醛的释放期可达3-10年之久。据相关资料统计：90％以上的幼儿白血病患者是住进新装修房一年内患病的，其中，甲醛被确认为头号有害物质。由于甲醛具有较强的黏合性和防虫功能，劣质装修和家具中大量使用的各类胶合板、刨花板、夹芯胶合板和纤维板等人造板大多使用高甲醛系列含量的胶粘剂。目前，在人造板制造过程中所使用的胶粘剂多属于含甲醛胶，如脲醛胶、酚类甲醛胶和三聚氰胺甲醛胶等。这些胶都含有甲醛和其它一些挥发性的有机有毒物质，这些物质对环境及人体健康构成严重的威胁，其中尤其以脲醛胶对环境及人体的毒害为最。脲醛胶因其胶粘性能好，价格低廉，故在人造板制造业中多被采用。但脲醛胶有个很大的缺陷，即在其制备过程中，会残留一些甲醛；在使用过程中因其性能不太稳定，遇到水、光、热等会发生水解，并伴随甲醛再次生成。随着水解过程连续不断地进行，甲醛的释放过程会长期持续，其危害性广泛且严重。虽然经过有关部门科研人员长期不懈的努力，人造板中甲醛的释放量已得到减少，但也只是相对的减少，甲醛仍然在不断地向外释放，其对环境造成的持续污染、对消费者健康造成的严重危害仍在继续。随着人们环保意识和对健康重视程度的逐渐增强，在装修、装潢中选择无毒、无害、无污染的板材将成为消费者的首选。在人造板制造中舍弃使用醛类胶，彻底解决甲醛释放问题，成为人造板胶粘剂研究发展的方向。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有的人造板胶粘剂毒性高的缺点，提供一种不含甲醛和其它挥发性有机有毒物质，具有绿色、环保特性的人造板胶粘剂的制备及施胶方法。
为了实现上述发明目的，本发明方法采用固相法“氯化接枝”技术，研制了适用于人造板的胶粘剂。所谓“氯化接枝”系指作为胶粘剂的原料聚合物与一定量可按自由基反应机理反应的单体，在共同存在下(存在同一反应体系中)进行氯化反应时，同时引发接枝共聚反应的过程称为氯化接枝反应。例如，以聚乙烯为原料聚合物，以顺丁烯二酸酐为接枝单体，进行氯化接枝反应，产物为“氯化的聚乙烯接枝顺丁烯二酸酐”共聚物。它的特征是：由于氯化接枝，使其具有显著的极性，更由于引入了酸酐基团，胶粘剂与木材之间有可能酯化，形成化学键，木材表面羟基数量可得到大大减少，这些都是使人造板粘接强度提高的因素。本发明的人造板胶粘剂即按上述过程进行制备的。
本发明的人造板胶粘剂的制备步骤如下：在一个带有搅拌器、温度计和具有气体进出口的三口圆底烧瓶中加入氯化接枝所需的原料聚合物、接枝单体、白炭黑等，接枝单体的使用量为原料聚合物用量的0～10％重量份；开动搅拌器，通入氯气，反应温度调节在60-130℃，渐渐升温；尾气(含HCl和余氯)经出口进入吸收瓶，其中HCl被吸收瓶中水吸收，余氯溢出，用稀碱中和之；停止反应时，把烧瓶出口换接上减压装置，停止通氯气，开始降温、减压(勿让空气漏入)，自然降温至100℃，然后保持在100℃左右减压2个小时以上；原料聚合物经氯化接枝后的氯含量根据需要可以是氯化聚合物的0～65％重量份；得到的产物就是本发明的不含甲醛和其它挥发性有机有毒物质用于人造板的胶粘剂。本发明的胶粘剂可以用于人造板各种产品的制备。
本发明制备方法中的氯化接枝反应的原料聚合物选自聚烯烃类、聚氯乙烯、天然橡胶、氯化橡胶、合成橡胶、氯化聚乙稀、氯磺化聚乙烯等的一种或多种。
本发明制备方法中的接枝单体选自顺丁烯二酸、顺丁烯二酸酐、甲基代顺丁烯二酸、甲基代顺丁烯二酸酐、甲叉丁二酸、甲叉丁二酸酐，丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、α-甲基巴豆酸、不饱和二元酸单酯类、丙烯腈、甲基丙烯腈等的一种或多种。
本发明制备方法中原料聚合物的氯化接枝反应是在固相中进行，原料聚合物必须呈粉体状态，粉粒径以过80目为宜，如果是块状物，要加工成粉状物并过筛后才能用。
本发明方法制备的胶粘剂系以粉体状态进行施胶，故需要一种“初粘剂”为助剂，其作用是把施好的胶粉固定住，不让其被流动的空气流吹散。进行胶合板粘合时，先用初粘剂在待粘面上薄涂一层，然后在涂层表面均匀地抛撒上一层本发明的胶粘剂；制备刨花板时先将初粘剂和刨花混合均匀，然后加入胶粘剂充分搅拌；胶合板、刨花板或刨花夹芯胶合板在160-165℃、压力1.5Mpa的条件下热压成型。初粘剂是氯化石蜡-52、氯化石蜡-43、环氧大豆油、环氧棉籽油；或由石蜡、植物油为原料，经氯化接枝处理制得，其中接枝单体为顺丁烯二酸酐。
本发明的不含甲醛的人造板胶粘剂的施胶方法，用于胶合板胶粘时，其用量为：胶粘剂50～150g/m2(双面)，初粘剂50g/m2(双面)。用于刨花板制备时，其用量的重量份比为：刨花∶胶粘剂∶初粘剂＝100∶5～200∶5。用于木塑夹芯胶合板制备时，芯板用胶情况同刨花板的制备，芯板和单板胶粘操作同胶合板的制备。
木材具有以下的特征：呈极性、结构上具有大量羟基、亲水性。木材胶粘剂必须具有与木材相适应的极性。为了提高木材疏水性应尽可能降低木材表面羟基的数量。
本发明方法原理可靠，操作方法简单。采用了氯化接枝技术，使作为胶粘剂的原料聚合物改性为具有极性和化学反应性。即将热塑性的、非极性的聚合物改性为极性和含有反应基团的聚合物，从而使其与木材相容，提高与木材的粘接强度；此外，本发明胶粘剂的原料不含甲醛和其它挥发性有机有毒物质，因此其胶粘剂也不含甲醛，不含挥发性的有机有毒物质。把本发明胶粘剂用于胶合板、刨花板和刨花夹芯板的制备，测试了产物的弯曲强度。结果表明：本发明的胶粘剂其粘接强度高，用为试制胶合板其粘结强度达到I类板标准；制得刨花板的弯曲强度达到国家规定的3倍(国家规定一级品刨花板的弯曲强度大于180公斤/厘米2)；比夹芯胶合板和普通胶合板在纵向强度上分别提高了52％和42％；在横向弯曲强度上分别提高了40％和41％。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明方法作进一步的说明。
实施例1：无甲醛人造板胶粘剂的制备方法
原材料：高密度聚乙烯、顺丁烯二酸酐、氯、白炭黑。
操作步骤：在一个带有搅拌器、温度计和具有气体进出口的500ml三口圆底烧瓶中，装入高密度聚乙烯50g、顺丁烯二酸酐(经研细)3g、白炭黑5g；开动搅拌器，通入气体氯，反应温度调节在80-130℃；尾气(含HCl和余氯)经出口，进入吸收瓶，HCl被吸收瓶中的水吸收，余氯溢出，用稀碱中和之。当吸收瓶增重达到3g，把烧瓶出口换接上减压装置，停止通氯，开始降温减压(勿让空气漏入)，自然降温至100℃，然后保持在100℃减压2个小时以上。产物就是本发明的不含甲醛和其它挥发性有机有毒物质用于人造板的胶粘剂。
实施例2：无甲醛胶合板胶合试验
原材料：马尾松单板(0.15cm×25cm×25cm 3张)、胶粘剂(实施例1产物)、初粘剂(氯化石蜡-52)。
操作步骤：取一张单板为表板，在其松面均匀涂敷上1.56g氯化石蜡-52作为初粘剂，用手工均匀地抛撒(工业上有专用设备)上3.13g胶粘剂(实施例1产物)；另取一张单板为芯板，按纤维纹理方向与第一张单板的相互垂直重叠，经同样施胶；取第三张单板按其纤维纹理方向与芯板垂直并以松面与芯板胶面接触重叠，组合完成，进行热压成型。
热压条件：温度160℃；压力1.5MPa；时间5min。
产物的粘接强度：见表1。
对比例1：无甲醛胶合板胶合试验
原材料：高密度聚乙烯(用为参考胶粘剂)，氯化石蜡-52作为初粘剂
操作步骤：同实施例2。
产物粘接强度见表1。
对比例2：胶合板胶合试验。
原材料：氯含量5.6％重量份的氯化聚乙烯作为参考胶粘剂、氯化石蜡-52。
操作步骤：同实施例2。
产物粘接强度：见表1。
以上三例不同胶粘剂的胶粘强度的比较见表1。
表1 三种胶粘剂胶粘强度的比较
| 例 | 胶粘剂 | 粘接强度/MPa | 木材破坏率/％ |
| 实施例2对比例1对比例2 | 高密度聚乙烯氯化接枝共聚物高密度聚乙烯高密度氯化聚乙烯 | 0.8100.40 | 10000 |
注：测试标准GB 9846.12-88，经100℃水煮3小时，数据乘以0.9计算得。
表1表明，本发明的人造板胶粘剂用为胶合板胶合时，性能较佳，不但不含甲醛以及其它挥发性有机有毒物，而且粘接强度达到I类板要求。
很显然，根据胶合板的胶合结果，把本发明胶粘剂应用于制造大芯板等也应同样有效。
实施例3：无甲醛刨花板的制备
原材料：刨花(用木粉代)、初粘剂(氯化石蜡-52)、胶粘剂(实施例1产物)。
配方：刨花100重量份、胶粘剂25重量份、初粘剂10重量份。
操作步骤：把初粘剂和刨花混合均匀，加入胶粘剂，经充分搅拌，用双辊在160℃混炼3-5分钟，出料，热压成型。
热压条件：温度160-165℃，压力1.5MPa、时间5min。
产物的弯曲强度与普通一级品刨花板的比较于表2。
表2本发明刨花板与普通一级品刨花板弯曲强度的比较
| 试样 | 弯曲强度/MPa | 强度比值 |
| 本发明刨花板普通一级刨花板 | 56.2＞18.4 | 10.33 |
表2表明，本发明的刨花板其弯曲强度约相当于一级品刨花板的3倍(即1/0.33≈3)。显然，用参考实施例3的方式来制备纤维板，当亦有类似效果。
实施例4：无甲醛刨花夹芯胶合板的制备
原材料：芯板按实施例3制备，板厚3mm，胶粘剂(实施例1产物)，初粘剂(氯蜡-52)，表板为1.2mm厚马尾松单板。
操作步骤：同实施例2。
本发明刨花夹芯胶合板的弯曲强度与普通刨花夹芯板、普通胶合板比较于表3。
表3本发明木塑夹芯胶合板板与普通夹心胶合板和普通胶合板板弯曲强度的比较
| 弯曲强度/MPa | 本发明木塑夹芯胶合板A | 普通夹芯胶合板B | 普通胶合板C | 弯曲强度的比较 | ||
| A/A | B/A | C/A | ||||
| 纵向横向 | 12429 | 59.117.5 | 71.917.1 | 11 | 0.480.60 | 0.580.59 |
表3表明，本发明木塑夹芯复合板纵向的弯曲强度比夹芯胶合板和普通胶合板分别提高了52％和42％；横向的弯曲强度比分别提高了40％和41％。
Claims (7)
1、一种不含甲醛的人造板胶粘剂的制备方法，其特征在于在一个三口圆底烧瓶中加入氯化接枝反应的原料聚合物、接枝单体、白炭黑，接枝单体的用量为原料聚合物的0～10％重量份；开动搅拌器，通入氯气，反应温度调节在60-130℃，渐渐升温；尾气经出口进入吸收瓶，其中HCl被吸收瓶中的水吸收，余氯溢出，用稀碱中和之；停止反应时，把烧瓶出口换接减压装置，停止通氯气，降温、减压，自然降温至100℃，然后保持在100℃左右减压2个小时以上；原料聚合物经氯化接枝后的氯含量是氯化聚合物的0～65％重量份；氯化接枝反应的原料聚合物选自聚烯烃类、聚氯乙烯、天然橡胶、氯化橡胶、合成橡胶、氯化聚乙稀、氯磺化聚乙烯的一种或多种；接枝单体选自顺丁烯二酸、顺丁烯二酸酐、甲基代顺丁烯二酸、甲基代顺丁烯二酸酐、甲叉丁二酸、甲叉丁二酸酐，丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、α-甲基巴豆酸、不饱和二元酸单酯类、丙烯腈、甲基丙烯腈的一种或多种；反应后得到不含甲醛的人造板胶粘剂，用于人造板各种产品的制备。
2、根据权利要求1所述的不含甲醛的人造板胶粘剂的制备方法，其特征在于原料聚合物的氯化接枝反应是在固相中进行，原料聚合物呈粉体状态，粉粒径过80目为宜。
3、一种不含甲醛的人造板胶粘剂的施胶方法，其特征在于进行胶合板粘合时，先用初粘剂在待粘面上薄涂一层，然后在涂层表面均匀地抛撒上一层本发明的胶粘剂；制备刨花板时先将初粘剂和刨花混合均匀，然后加入胶粘剂充分搅拌；胶合板、刨花板或刨花夹芯胶合板热压成型的条件是：160-165℃、1.5Mpa压力。
4、根据权利要求3所述的不含甲醛的人造板胶粘剂的施胶方法，其特征在于初粘剂是氯化石蜡-52、氯化石蜡-43、环氧大豆油、环氧棉籽油；或由石蜡、植物油为原料，经氯化接枝处理制得，其中接枝单体为顺丁烯二酸酐。
5、根据权利要求3所述的不含甲醛的人造板胶粘剂的施胶方法，其特征在于用于胶合板胶粘时，其用量为：胶粘剂双面50～150g/m2，初粘剂双面50g/m2。
6、根据权利要求3所述的不含甲醛的人造板胶粘剂的施胶方法，其特征在于用于刨花板制备时，刨花、胶粘剂、初粘剂用量的重量份比为100∶5～200∶5。
7、根据权利要求3所述的不含甲醛的人造板胶粘剂的施胶方法，其特征在于用于木塑夹芯胶合板制备时，芯板用胶情况同刨花板的制备，芯板和单板胶粘操作同胶合板的制备。
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