CN101050342A - 一种木材加工用环保型黏合剂的制备方法 - Google Patents
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一种木材加工用环保型黏合剂的制备方法，属于精细化工和高分子材料领域。本发明的目的是利用天然高分子糯粉和无毒的有机高分子聚乙烯醇为原料，经化学反应后制成了一种木材加工用环保型黏合剂的制备方法。本发明是以天然高分子物质糯米粉(或支链玉米淀粉)和PVA为原料，经化学反应后，再添加适量的含有活泼官能团的有机物及高分子聚合物改性剂、表面活性剂、偶联剂、填料等组分制成的。该黏合剂中不含有甲醛，是绿色产品。该产品适用于胶合板、细木工板、刨花板及密度板的生产。所制得的产品达到E0级的标准，粘接强度达到国标所规定的要求。产品的成本与通用的脲醛胶相当。
Description
技术领域：
本发明属于精细化工和高分子材料领域。特别是涉及装饰和装潢用人造板黏合剂的制备方法。
背景技术：
目前国外粘合人造板主要采用环保型的脲醛胶，胶中游离甲醛的含量及所制得的人造板的甲醛释放量均达到E1及E2标准，并且大部分产品都满足E1标准的要求。还有使用乙烯基聚合物乳液与异氰酸酯的双组分API黏合剂、水溶性酚醛树酯与PVAc或水性聚氨酯的共混改性产品用于制造E0级板。但这两种黏合剂产品的价格高(超过6000元/吨)，API使用的活性期短，且使用不方便，仅适用于一些具有特殊要求的场合。因而不能广泛使用。目前国内人造板行业用胶量为300多万吨/年，其中使用的主要品种也是脲醛胶，这些脲醛胶绝大部分都存在甲醛超标及粘接性能达不到要求的问题，因而胶质量差，能达到E2级的就数很好了。达到E1的就更少了。因此造成了国内近70％的人造板质量不合格。国内亦有单位研制和使用水性API粘合剂，但由于这种产品的价格高(一般需6000元/吨以上)，并且性能不稳定，因而生产单位很难接受这类产品。目前国内普通脲醛胶的原料成本已达1800元，达到E1级的脲醛胶的售价为2500-2700元/吨，E0级板生产用胶绝大部分需从国外进口。还没有价廉性能优的环保型胶种问世。随着国家对人造板游离甲醛释放量新标准的出台和人们环保意识的不断提高，开发具有高的性价比的无醛类人造板胶粘剂已成为推动行业发展的必需。这对于彻底解决危害人类的装修病—“甲醛污染”及推动我国木材加工业的环保化进程具有重大意义。
技术内容：
为了解决目前人造板用胶存在的各种问题，本发明利用天然高分子糯粉和无毒的有机高分子聚乙烯醇为原料，经化学反应后，再利用高分子树脂及活泼单体进行交联改性，再加入助剂制成了一种木材加工用环保型黏合剂的制备方法。
本发明以糯米粉、聚乙烯醇为原料，在80～95℃下进行反应后再加入改性剂、表面活性剂、偶联剂、填料成分制成。
本发明的糯米粉与聚乙烯醇的比为0.3～0.7∶1，优选0.44～0.55∶1，反应温度为80～95℃，优选85～95℃。
本发明中所述的改性剂是下列有机化合物及高分子聚合物之一或它们的混合物：丙烯酰胺类化合物、丙烯酸酯类单体及聚合物、各种环氧树脂、各种异氰酸酯及其预聚物、羧基丁苯胶乳、EVA乳液、水性聚氨酯及酚醛树脂等，改性剂的加入量为反应物总重量的230％。
本发明中所述的表面活性剂为各种非离子型的产品，其加入量为反应物总重量的0.2～0.6％。
本发明中所述的偶联剂为有机硅系与钛酸酯系，添加量为反应物总重的0.02～0.08％。
本发明中所述的填料为各种非金属矿物质和纤维类物质。包括轻质和重质碳酸钙、二氧化硅粉、硅石粉、硅藻土、膨润土、云母粉、凹凸棒土、高岭土、木粉及各种植物纤维，细度为200目以上；或者采用纳米填料，添加量为5～25％，优选10～20％。
本发明中用支链玉米淀粉替代糯米粉。
本发明是以天然高分子物质糯米粉(或支链玉米淀粉)和PVA为原料，经化学反应后，再添加适量的含有活泼官能团的有机物及高分子聚合物改性剂、表面活性剂、偶联剂、填料等组分制成的。该黏合剂中不含有甲醛，是绿色产品。该产品适用于胶合板、细木工板、刨花板及密度板的生产。所制得的产品达到E0级的标准，粘接强度达到国标所规定的要求。产品的成本与通用的脲醛胶相当。
具体实施方式：
本发明提供了一种新的人造板用环保型胶粘剂的制备方法，使糯粉与PVA在催化剂作用下，85～95℃下进行反应一段时间后，再加入适量的改性剂进行改性，然后降温，后加入适量的表面活性剂、偶联剂、填料等，搅拌0.5h后降温到40℃出料备用。
本发明所用的糯米粉是由糯米加工成的。各种糯米粉均可用作反应的原料。糯米粉及支链玉米淀粉的细度均大于100目。PVA是指醇解度为80～100％的各种牌号的PVA。二者的质量比为0.4～0.55∶1。
本反应所用的酸性催化剂为盐酸、甲酸、草酸、磷酸、杂多酸等，其用量为PVA重量的0.1～0.5％。
反应温度为85～95℃。
反应时间为0.5～3h。
对反应产物进行改性的有机化合物及高分子化合物包括：丙烯酰胺类单体及聚合物、丙烯酸酯类单体及聚合物、各种环氧树脂、各种异氰酸酯交联剂、羧基丁苯胶乳、EVA乳液、水性聚氨酯、酚醛树脂等的一种或二种及两种以上的混合物。其加入量为反应物总重量的2～20％。
反应过程中尚需加入非离子型表面活性剂，其加入量为反应物总重量的0.2％～0.5％。
反应过程中还要加入偶联剂。偶联剂为有机硅类、钛酸酯类的一种或二种的混合物，加入量为反应物总重量的0.03％～0.08％。
合成过程所加入的填料包括各种非金属矿物质，如轻钙、重钙、SiO2粉、硅石粉、硅藻土、膨润土、云母粉、凸凹棒土、高岭土、木粉及其它纤维类物质，细度要大于200目，填加料为胶总重的5～25％。
还可根据制备过程的要求加入适量的消泡剂及增塑剂。
本发明所得的粘合剂还可与目前使用的各种木材用粘合剂进行复配使用。
所制得的粘合剂适用于热压法生产胶合板、细木工板、刨花板及密度板等。涂胶量为220～250g/m2(单面)，先冷压0.5～1h，再在110～120℃下热压。
实施例1：
向500ml配有搅拌器和温度计的三口烧瓶中加入200ml水，同时加入18gPVA和10g糯粉，加热到85℃，搅拌溶解0.5h，然后加入0.45克催化剂甲酸，进行反应1h后，降温到60℃，加入16g丙烯酸羟丙酯，0.6g OP-10、0.1g KH-550、32g高岭土搅拌均匀后，降温到40℃出料，得到粘合剂(A)。
实施例2：
向500ml配有搅拌器和温度计的三口烧瓶中加入200ml水，同时加入18gPVA和10g糯粉，加热到90℃，搅拌溶解0.5h，然后加入0.40gHCl，进行恒温反应1h后，降温到80℃，加入32g水性酚醛树脂(固含量40~50％)，搅拌反应0.5h后，再加入0.5g OP-10、0.1gKH-550、32g800目轻钙搅均后，降温到40℃出料，得到粘合剂(B)。
实施例3：
向500ml配有搅拌器和温度计的三口烧瓶中加入200ml水，同时加入18gPVA和12g支链玉米淀粉，加热到95℃，搅拌溶解0.5h，然后加入0.65g草酸，恒温反应1h后，降温到40℃，加入0.5g OP-10、0.2g KH-550、15g异氰酸酯交联剂，搅拌0.5h后，再加入32克轻钙，搅均后出料得粘合剂(C)。
实施例4：
向500ml配有搅拌器和温度计的三口烧瓶中加入200ml水，同时加入16gPVA和12g支链玉米淀粉，加热到95℃，搅拌溶解0.5h，然后加入0.65g草酸，恒温反应1h后，降温到40℃，加入0.5g OP-10、0.2g钛酸酯偶联剂、32gEVA乳液(固含量57％)、32g100目木粉，搅均后出料得粘合剂(D)。
实施例5：
向与实施例4相同的反应瓶中加入200ml水，再加入15gPVA、6g糯粉和5.5克支链玉米淀粉，加热到95℃，搅拌溶解0.5h，然后加入0.65g草酸，恒温反应1h后，降温到40℃，加入15g自制的MDI-蓖麻油预聚物，搅拌1h后，再加入0.5g OP-10、0.2g KH-550、30g轻钙搅均后出料得粘合剂(E)。
实施例6：
在涂胶量为250g/m2，面粉混合量20％的情况下，冷压0.5h，110~120℃下热压5分钟，以杨木及桦木制得的三层板的有关性能数据如下表：
表1粘合剂的粘接性能及甲醛释放等级
| 粘合剂 | 桦木板的湿强度(MPa) | 杨木板的湿强度(MPa) | 甲醛释放等级 |
| A | 1.25 | 0.82 | E0 |
| B | 1.05 | 0.92 | E0 |
| C | 1.16 | 1.02 | E0 |
| D | 1.32 | 0.75 | E0 |
| E | 1.20 | 0.87 | E0 |
Claims (7)
1、一种木材加工用环保型黏合剂的制备方法，其特征在于：以糯米粉、聚乙烯醇为原料，在80～95℃下进行反应后再加入改性剂、表面活性剂、偶联剂、填料成分制成。
2、根据权利要求1所述的木材加工用环保型黏合剂的制备方法，其特征在于：糯米粉与聚乙烯醇的比为0.3～0.7∶1，优选0.44～0.55∶1，反应温度为80～95℃，优选85～95℃。
3、根据权利要求1所述的木材加工用环保型黏合剂的制备方法，其特征在于：所述的改性剂是下列有机化合物及高分子聚合物之一或它们的混合物：丙烯酰胺类化合物、丙烯酸酯类单体及聚合物、各种环氧树脂、各种异氰酸酯及其预聚物、羧基丁苯胶乳、EVA乳液、水性聚氨酯及酚醛树脂等，改性剂的加入量为反应物总重量的230％。
4、根据权利要求1所述的木材加工用环保型黏合剂的制备方法，其特征在于：所述的表面活性剂为各种非离子型的产品，其加入量为反应物总重量的0.2～0.6％。
5、根据权利要求1所述的木材加工用环保型黏合剂的制备方法，其特征在于：所述的偶联剂为有机硅系与钛酸酯系，添加量为反应物总重的0.02～0.08％。
6、根据权利要求1所述的木材加工用环保型黏合剂的制备方法，其特征在于：所述的填料为各种非金属矿物质和纤维类物质。包括轻质和重质碳酸钙、二氧化硅粉、硅石粉、硅藻土、膨润土、云母粉、凹凸棒土、高岭土、木粉及各种植物纤维，细度为200目以上；或者采用纳米填料，添加量为5～25％，优选10～20％。
7、根据权利要求1所述的木材加工用环保型黏合剂的制备方法，其特征在于：用支链玉米淀粉替代糯米粉。
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| PB01 | Publication | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20071010 |