CN101701139B - 木塑复合粘合剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种木塑复合粘合剂的制备方法，属粘合剂制备领域。该方法包括：制备聚酯多元醇：利用对苯二甲酸二甲酯、乙二醇在一定条件下进行一次酯化，之后加入己二酸、壬二酸和1，4丁二醇进行二次酯化后，再进行缩聚得到聚酯多元醇；利用制得的聚酯多元醇与有机溶剂、增粘树脂和有机硅偶联剂复配后，即得到木塑复合粘合剂。该制备方法通过对聚酯链段结构设计以及非极性聚酯多元醇链段单元的引入，使制得的粘合剂具有极高的初粘牢度和对各种极性塑料复合基材的广泛适用性，通过该粘合剂可制备各种木塑复合材料。且该粘合剂制成的木塑包覆产品耐冷热交替性能优异，具有优良的户外耐候性。

Description

木塑复合粘合剂的制备方法

技术领域

本发明涉及粘合剂的制备领域，特别是涉及一种木塑复合粘合剂的制备方法。

背景技术

木塑复合材料是将木材与热塑性塑料复合在一起，使之具有独特性能且成本价格低廉的新型材料。该类复合材料中，木质材料主要来自废木材，而与之复合的塑料基材范围则相当广泛，其中主要是热塑性树脂，如各种密度的聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚酯薄膜(PET)、玻璃纤维等。该类复合型材具有环保、成本低廉等优势。

木塑复合材料主要应用于汽车行业：如今的轿车上除金属、塑料外还使用了大量的木质材料，它们隐身于仪表盘、座椅靠背、挡雨刷、车门内衬等部件里。例如用木纤维塑复合材生产汽车底座，这种材料50％为木粉、50％为聚乙烯，还添加其他少量加强型填料。使用特制的双螺旋挤出机把木料和塑料搅拌在一起，并以平板的形式挤出，然后经模压成型为底座形状。木塑复合材料也可用于甲板、码头平台、野餐桌、工业地板等室外使用条件，不但维修费用低而且可循环利用，但需要加入如紫外光稳定剂以延长使用寿命。复合材在安装操作上与实木完全一样，可用钉或螺栓固定，可锯割，并易于油漆和染色。

木材与塑料基材的复合通过粘合剂实现，涂布方式主要为辊涂或者淋涂的形式。目前木塑复合材料用粘合剂主要以热熔型粘合剂为主，体系以聚氨酯、环氧树脂、聚酰胺等为主。从目前木塑胶存在问题看，主要是针对于弯角型材存在初粘差，终粘对基材具有选择性，特别是极性、非极性基材的选择性问题。导致木塑用粘合剂品种繁多，适用情况不一，给使用时增加了不必要的选择困难。

发明内容

基于上述现有技术所存在的问题，本发明实施例提供一种木塑复合粘合剂的制备方法，制得的粘合剂初粘牢度大，适用于各种极性塑料复合基材来制备木塑复合材料。

本发明是通过下述技术方案实现的：

本发明实施例提供一种木塑复合粘合剂的制备方法，包括：

制备聚酯多元酯：

a、一次酯化：

将10～20质量份的对苯二甲酸二甲酯、20～30质量份的乙二醇加入到聚酯合成釜中，升温至180～200℃，反应2～3小时，反应过程中馏出甲醇，一次酯化完成；

b、二次酯化：

将15～30质量份的己二酸、5～10质量份的壬二酸、20～30质量份的1，4丁二醇加入到一次酯化完成后的聚酯合成釜中，升温至210～230℃，反应5～6小时，二次酯化完成；

c、缩聚反应：

对二次酯化完成的聚酯合成釜内进行抽低真空至-0.02Mpa～-0.04Mpa，抽低真空1.5h后停止，放馏出物；

抽低真空后继续抽高真空，抽高真空的真空度从-0.05Mpa～-0.09Mpa，抽高真空时间为2.5～3.5h，聚酯合成釜的釜温控制在245℃～255℃；抽高真空后，进行长抽真空，长抽真空的真空度达到-0.094Mpa，长抽真空时间为2～3小时；长抽真空后缩聚完成，得到的缩聚产物为聚酯多元醇；

复配：

将15～20质量份的上述制得的聚酯多元醇与70～80质量份的非醇类有机溶剂、5～10质量份的增粘树脂、0.5～1质量份的有机硅偶联剂混合均匀后，即制得固含为25％～30％，25℃温度条件下粘度为3000～5000mPa·s的木塑复合粘合剂。

本发明实施方式提供的制备方法，通过对聚酯链段结构设计以及非极性聚酯多元醇链段单元的引入，使制得的粘合剂具有极高的初粘牢度和对各种极性塑料复合基材的广泛适用性，通过该粘合剂可制备各种木塑复合材料。且该粘合剂制成的木塑复合材料产品耐冷热交替性能优异，具有优良的户外耐候性。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步清楚、完整的说明。

实施例一

本发明实施例提供一种木塑复合粘合剂的制备方法，可制备初粘牢固度高、适用塑料基材广的木塑复合材料用粘合剂，利用它制备的木塑复合材料户外耐候性好，该方法包括下述步骤：

(1)制备聚酯多元醇：

a、一次酯化：

将10～20质量份的对苯二甲酸二甲酯、20～30质量份的乙二醇加入到聚酯合成釜中，升温至180～200℃，反应2～3小时，完成一次酯化反应；

一次酯化反应过程中，馏出的甲醇4～7质量份；

b、二次酯化：

将15～30质量份的己二酸、5～10质量份的壬二酸、20～30质量份的1，4丁二醇加入到一次酯化后的聚酯合成釜中，升温至210～230℃，反应5～6小时，完成二次酯化反应；

上述二次酯化反应过程中，可保持出水量稳定在5～8质量份/小时，待二次酯化反应完毕后，可对取样进行测量，若测量取样的酸值≤25mgKOH/g，则可确认二次酯化合格；

c、缩聚反应：

对上述二次酯化后的聚酯合成釜进行抽低真空至-0.02Mpa～-0.04Mpa，抽低真空1.5h后停止(可通过切断与聚酯合成釜连接的真空管线阀门实现)，放馏出物；

继续抽高真空，真空度从-0.05Mpa～-0.09Mpa，抽高真空时间约为3h，釜温控制在245℃～255℃；抽高真空完毕后，进行长抽真空(可通过开动与聚酯合成釜连接的萝茨泵进行长抽真空)，长抽真空的真空度要达到-0.094Mpa，长抽时间约为2～3小时，馏出物约为5～10质量份，长抽真空后缩聚得到的产物即为聚酯多元醇；

上述缩聚反应步骤中，可进一步在长抽真空后，向聚酯合成釜通入氮气至0.02Mpa左右取样，通过测试取样的粘度及酸值确认制得的聚酯多元醇是否合格，若测得取样的粘度为50000～100000mPa·s(60℃温度条件下)，酸值为0.01～0.30mgKOH/g，即可确认制得合格的聚酯多元醇。

(2)复配：

将15～20质量份的上述步骤(1)制得的聚酯多元醇与70～80质量份的非醇类有机溶剂、5～10质量份的增粘树脂、0.5～1质量份的有机硅偶联剂混合均匀后，即制得固含为25％～30％，粘度为3000～5000mPa·s(25℃温度条件下)的木塑复合粘合剂。

上述制备方法中，所用的非醇类有机溶剂包括：醋酸乙酯、丁酮、丙酮、二氯甲烷中的任何一种溶剂或任意几种的混合溶剂。

所用的增粘树脂包括：萜烯酚树脂、萜烯-酚醛树脂、芳烃改性萜烯树脂、松香树脂在内的任一种。

所用的有机硅偶联剂包括：γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-氨丙基三甲氧基硅烷(KH551)、γ-巯基三乙氧基硅烷(KH560)中的任一种有机硅化物。

制得的粘合剂使用时，可配合粗MDI(PAPI)，按10∶1进行配胶，并根据需要加入适当比例醋酸乙酯进行稀释即可进行施胶操作。制品固化时间为24～48小时，熟化温度为室温或50℃熟化室。

本发明实施例的制备方法，通过对聚酯链段结构设计以及非极性聚酯多元醇链段单元的引入，使制得的粘合剂具有极高的初粘牢度，以及对各种极性塑料复合基材的广泛适用性，通过该粘合剂可制备各种木塑复合材料。且该粘合剂制成的木塑产品耐冷热交替性能优异，具有优良的户外耐候性。

实施例二

本实施例二提供一种木塑复合粘合剂的制备方法，可制备初粘牢固度高、适用塑料基材广的木塑复合材料用粘合剂，该方法包括下述步骤：

(1)制备聚酯多元醇：

按下述配比取各原料：

原料                            配比(质量份)

对苯二甲酸二甲酯                15

乙二醇                          25

己二酸                          26

壬二酸                          6

1，4丁二醇                      28

聚酯多元醇的制备方法：

a、一次酯化：

将15质量份的对苯二甲酸二甲酯、25质量份的乙二醇加入到聚酯合成釜中，升温至180～200℃，反应2.5小时，完成一次酯化，一次酯化过程中馏出的甲醇为4.5质量份(可以知道，使用原料的质量不同，馏出的甲醇会随之变化)；

b、二次酯化：

将26质量份的己二酸、6质量份的壬二酸、28质量份的1，4丁二醇加入到上述完成一次酯化后的聚酯合成釜中，升温至220℃，反应5.5小时，完成二次酯化；二次酯化过程中，注意观察出水情况，保持出水量稳定在5～8质量份/小时，待二次酯化反应完毕，测量酸值为24mgKOH/g(≤25mgKOH/g)，则可确认二次酯化合格；

c、缩聚反应：

对上述二次酯化完成后的聚酯合成釜进行抽低真空至-0.02Mpa～-0.04Mpa，抽低真空1.5h后停止(可以通过切断与聚酯合成釜连接的真空管线阀门实现)，放馏出物；

继续抽高真空，真空度从-0.05Mpa～-0.09Mpa，抽高真空的时间约为3h，釜温控制在245℃～255℃；抽高真空完毕后，进行长抽真空(可通过开动与聚酯合成釜连接的萝茨泵进行长抽真空)，长抽真空的真空度要达到-0.094Mpa，长抽真空时间为2.5小时，馏出物约为10质量份；长抽真空后，即完成缩聚制得聚酯多元醇；

在长抽真空后，还可以进一步向聚酯合成釜中通入氮气至0.02Mpa左右取样，测试取样粘度和酸值，测得取样的粘度为70000mPa·s(60℃温度下)，酸值为0.30mgKOH/g，则确认制得的聚酯多元醇合格；

(2)复配：

按下述配比取各原料：

原料                              配比(质量份)

上述步骤(1)制备的聚酯多元醇       18

醋酸乙酯                          75

松香树脂                          6

γ-巯基三乙氧基硅烷(KH560)        1

制备方法：

将18质量份的上述步骤(1)制备的聚酯多元醇与75质量份的醋酸乙酯、6质量份的松香树脂、1质量份的γ-巯基三乙氧基硅烷(KH560)混合均匀后，制得粘合剂，测试其固含为25％，粘度为4500mPa·s(25℃温度下)。

实施例三

本实施例三提供一种木塑复合粘合剂的制备方法，可制备初粘牢固度高、适用塑料基材广的木塑复合材料用粘合剂，该方法包括下述步骤：

(1)制备聚酯多元醇：

按下述质量配比取各原料：

原料                    配比(质量份)

对苯二甲酸二甲酯        20

乙二醇                  30

己二酸                  15

壬二酸                  10

1，4丁二醇              25

本实施例制备聚酯多元醇的方法与实施例二给出的制备聚酯多元醇的方法基本相同，可参见实施例二，在此不再重复。

(2)复配：

按下述配比取各原料：

原料                                配比(质量配比)

上述步骤(1)制得的聚酯多元醇         19

二氯甲烷                            70

芳烃改性萜烯树脂                    10

γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)        1

制备方法：

将19质量份的上述步骤(1)制得的聚酯多元醇与70质量份的二氯甲烷、10质量份的芳烃改性萜烯树脂、1质量份的γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)混合均匀，制得粘合剂，测试其固含为30％，粘度为5000mPa·s(25℃温度下)。

实施例四

本实施例四提供一种木塑复合粘合剂的制备方法，可制备初粘牢固度高、适用塑料基材广的木塑复合材料用粘合剂，该方法包括下述步骤：

(1)制备聚酯多元醇：

按下述质量配比取各原料：

原料                        配比(质量份)

对苯二甲酸二甲酯            12

乙二醇                      18

己二酸                      30

壬二酸                      10

1，4丁二醇                  30

本实施例制备聚酯多元醇的方法也与实施例二给出的制备聚酯多元醇的方法基本相同，可参见实施例二，在此不再重复。

(2)复配：

原料                                配比(质量份)

上述步骤(1)制得的聚酯多元醇         18

丙酮                                72

萜烯-酚醛树脂                       9.5

γ-氨丙基三甲氧基硅烷(KH551)        0.5

复配的制备方法：

将18质量份的上述步骤(1)制得的聚酯多元醇与72质量份的丙酮、9.5质量份的萜烯-酚醛树脂、0.5质量份的γ-氨丙基三甲氧基硅烷(KH551)混合均匀，制得粘合剂，测试其固含为28％，粘度为4200mPa·s(25℃)。

综上所述，本发明实施例的制备方法，通过较简单的工艺，对聚酯链段结构设计以及非极性聚酯多元醇链段单元的引入，使制得的粘合剂具有极高的初粘牢度和对各种极性塑料复合基材的广泛适用性。利用该粘合剂配胶后，工作液的工作时间适当。利用粘合剂制成的木塑包覆产品耐冷热交替性能优异，具有优良的户外耐候性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种木塑复合粘合剂的制备方法，其特征在于，包括：

制备聚酯多元酯：

a、一次酯化：

将10～20质量份的对苯二甲酸二甲酯、20～30质量份的乙二醇加入到聚酯合成釜中，升温至180～200℃，反应2～3小时，反应中馏出甲醇，一次酯化完成；

b、二次酯化：

将15～30质量份的己二酸、5～10质量份的壬二酸、20～30质量份的1，4丁二醇加入到一次酯化完成后的聚酯合成釜中，升温至210～230℃，反应5～6小时，二次酯化完成；

c、缩聚反应：

对二次酯化完成的聚酯合成釜内进行抽低真空至-0.02MPa～-0.04MPa，抽低真空1.5h后停止，放馏出物；

抽低真空后继续抽高真空，抽高真空的真空度从-0.05MPa～-0.09MPa，抽高真空时间为2.5～3.5h，聚酯合成釜的釜温控制在245℃～255℃；抽高真空后，进行长抽真空，长抽真空的真空度达到-0.094MPa，长抽真空时间为2～3小时；长抽真空后缩聚完成，得到的缩聚产物为聚酯多元醇；

复配：

将15～20质量份的上述制得的聚酯多元醇与70～80质量份的非醇类有机溶剂、5～10质量份的增粘树脂、0.5～1质量份的有机硅偶联剂混合均匀后，即制得固含为25％～30％，25℃温度条件下粘度为3000～5000mPa·s的木塑复合粘合剂；

所述方法的复配步骤中所用的增粘树脂包括：萜烯酚树脂、萜烯-酚醛树脂、芳烃改性萜烯树脂、松香树脂中的任一种；

所述方法的复配步骤中所用的非醇类有机溶剂包括：醋酸乙酯、丁酮、丙酮、二氯甲烷中的任一种或任意几种的混合物。

2.如权利要求1所述的木塑复合粘合剂的制备方法，其特征在于，所述方法的制备聚酯多元酯的二次酯化步骤中，保持出水量稳定在5～8质量份/小时；待二次酯化反应完毕后，取样测酸值确认二次酯化是否合格，若取样的酸值≤25mgKOH/g，则确认二次酯化合格。 

3.如权利要求1所述的木塑复合粘合剂的制备方法，其特征在于，所述方法的制备聚酯多元酯的缩聚步骤中，在长抽真空后，向聚酯合成釜中通入氮气至0.02MPa取样，并通过测试取样的粘度、酸值来确认制得的聚酯多元醇是否合格，若测试取样的酸值为0.01～0.30mgKOH/g、在60℃温度条件下的粘度为50000～100000mPa·s，则确认制得的聚酯多元醇合格。

4.如权利要求1所述的木塑复合粘合剂的制备方法，其特征在于，所述方法的复配步骤中所用的有机硅偶联剂包括：

γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基三乙氧基硅烷中的任一种有机硅化物。