CN101760159B

CN101760159B - 一种无甲醛的人造板用胶粘剂及其制备方法

Info

Publication number: CN101760159B
Application number: CN2010101041994A
Authority: CN
Inventors: 李小瑞; 李翾; 沈一丁; 费贵强; 王海花; 李刚辉; 孟祥青
Original assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Current assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Priority date: 2010-02-02
Filing date: 2010-02-02
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2030-02-02
Also published as: CN101760159A

Abstract

本发明提供了一种无甲醛的人造板用胶粘剂及其制备方法，将自交联丙烯酸树脂无皂乳液、碳酸钙、淀粉，和水混合均匀后，再加入水分散性异氰酸酯混合，混合均匀后，即制得无甲醛的人造板用胶粘剂，该胶粘剂无甲醛释放、且胶合强度和横向静曲强度均符合国家标准，如此，用该胶粘剂制成的人造板对人体没有危害，而且室内空气良好。

Description

一种无甲醛的人造板用胶粘剂及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及一种人造板用胶粘剂，特别是一种无甲醛的人造板用胶粘剂及其制备方法。

【背景技术】

目前，我国的胶粘剂主要以甲醛为主要生产原料，即通常所说的“三醛”胶：脲醛树脂胶、酚醛树脂胶和三聚氰胺甲醛树脂胶，其产量占整个人造板工业用胶粘剂的90％以上，其中，脲醛树脂胶由于制造成本低、原料易得、粘接强度高、色泽接近木材等诸多优点，而受到大多数人造板企业的青睐，其用量占“三醛”胶粘剂总量的85％以上。

但是，脲醛树脂胶在制胶和压板过程中，以及用脲胶制成的人造板在长期使用过程中，会持续大量释放游离甲醛，且该游离甲醛要在15年以后才能解除，因此，对人类的伤害非常严重，也是室内空气污染的主要来源之一。

目前，降低或者去除游离甲醛的方法主要有：1.采用低摩尔比改性脲醛树脂胶粘剂；2.在人造板用脲醛树脂胶粘剂中加入甲醛捕捉剂；3.对人造板进行后处理。

然而，上述方法均存在各自不同的缺点：例如，采用低摩尔比改性脲醛树脂胶粘剂，虽然降低了人造板的甲醛释放量，但是，产品的胶合强度也降低了，不能满足使用要求，此外，由于固化时间延长，因此，生产效率低；在人造板用脲醛树脂胶粘剂中加入甲醛捕捉剂，虽然降低了人造板的游离甲醛释放量，但是其胶合强度也降低了，且甲醛捕捉剂的价格远高于脲醛树脂胶粘剂，因此，产品的成本大大提高，市场竞争力将大大被削弱；对人造板进行后处理，不但使得人造板的制造工艺变得复杂，而且后处理的设备投资巨大，成本明显增加。

鉴于以上问题，实有必要提供一种可以解决上述技术问题的无甲醛的人造板用胶粘剂及其制备方法。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是提供一种无甲醛的人造板用胶粘剂及其制备方法，其不但可以降低甲醛的释放量，还可以提高其胶合强度，符合国家标准。

为实现上述目的，本发明提供了一种无甲醛人造板用胶粘剂，原料组分包括100～150份的自交联丙烯酸树脂无皂乳液，5～10份的水分散性异氰酸酯，15～20份的淀粉，40～80份的水，以及10～15份的碳酸钙所述自交联丙烯酸树脂无皂乳液的原料组分包括8～20份的聚乙烯醇，40～100份的甲基丙烯酸甲酯，40～125份的丙烯酸丁酯，4～8份的N-羟甲基丙烯酰胺，8～15份的丙烯酸，0.75～2份的过硫酸钾，以及150～400份的水。

优选地，所述水分散性异氰酸酯的原料及其重量百分比分别为55～65％的异氰酸酯三聚体和35～45％的聚乙二醇单甲醚。

优选地，所述异氰酸酯三聚体的原料选自甲苯二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯或六亚甲基-二异氰酸酯。

优选地，所述淀粉选自小麦、玉米，以及木薯的其中之一。

优选地，所述聚乙烯醇的聚合度为1700，醇解度为88％。

为实现上述目的，本发明还提供了一种无甲醛的人造板用胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：自交联丙烯酸树脂无皂乳液的制备

A.在反应釜中加入8～20份的聚乙烯醇并溶于水中，搅拌下升温到95℃，待聚乙烯醇完全溶解后，保温30min，再降温到80℃，从而形成溶液A，备用；

B.取40～100份的甲基丙烯酸甲酯、40～125份的丙烯酸丁酯，和8～15份的丙烯酸，混合后，形成溶液B，备用；

C.取4～8份的N-羟甲基丙烯酰胺溶于水中，形成溶液C，备用；

D.取0.75～2份的过硫酸钾溶于水中，形成引发剂，备用；

E.将1/10的溶液B，1/10的溶液C和1/2的引发剂依次滴加至步骤A)形成的溶液A中，反应30min后，将剩余的溶液B、溶液C和引发剂缓慢地滴加至溶液A中，滴加时间为1h；

F.滴加完成后，在80℃反应3h，冷却至室温，即得自交联丙烯酸树脂无皂乳液；

步骤二：水分散性异氰酸酯的制备

在反应釜中加入55～65％的异氰酸酯三聚体和35～45％的聚乙二醇单甲醚，在室温下反应2-3小时，反应过程中通氮气保护，反应完成后即得水分散封闭型异氰酸酯；

步骤三：无甲醛的人造板用胶粘剂的制备

在反应釜中加入100～150份的自交联丙烯酸树脂无皂乳液、10～15份的轻质碳酸钙、15～20份的淀粉和40～80份的水，搅拌均匀后，向其中加入5～10份的水分散封闭型异氰酸酯，搅拌均匀，即得到无甲醛的人造板用胶粘剂。

优选地，所述淀粉选自小麦、玉米，以及木薯的其中之一。

优选地，所述聚乙烯醇的聚合度为1700，醇解度为88％。

本发明无甲醛的人造板用胶粘剂及其制备方法的优点如下：经检验，本发明胶粘剂无甲醛释放，且粘合强度和横向静曲强度也符合国家标准，故此，由该胶粘剂制得的人造板不会对人体造成伤害，且室内空气质量良好。

【具体实施方式】

实施例一：

1.自交联丙烯酸树脂无皂乳液的制备

A)在反应釜中，加入8份的聚乙烯醇和105份的水，边搅拌边升温，当温度达95℃时停止升温但继续搅拌直至聚乙烯醇完全溶解，接着，保温30min后降温至80℃，形成溶液A，备用，所述聚乙烯醇选择聚合度为1700，醇解度为88％的聚乙烯醇；

B)取40份的甲基丙烯酸甲酯、40份的丙烯酸丁酯，以及8份的丙烯酸，混合后形成溶液B，备用；

C)取4份的N-羟甲基丙烯酰胺和20份的水混合作为溶液C，备用；

D)取0.75份的过硫酸钾和25份的水混合作为引发剂；

E)向步骤A)形成的溶液A中依次滴加1/10的溶液B，1/10的溶液C以及1/2的引发剂，反应30min，再慢慢地将剩余的溶液B、溶液C和引发剂滴加到溶液A中，滴加时间为1h；

F)滴加完成后，在80℃条件下，反应3h，反应完成后，即没有明显气味；

G)冷却至室温，即得到自交联丙烯酸树脂无皂乳液。

2.水分散性异氰酸酯的制备

在反应釜中加入62.5％的异氰酸酯三聚体和37.5％的聚乙二醇单甲醚，在室温下反应2-3小时，反应过程中通氮气保护，反应完成后即得水分散封闭型异氰酸酯。

所述异氰酸酯三聚体的原料选自甲苯二异氰酸酯(TDI)或异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)或六亚甲基-二异氰酸酯(HDI)。

3.无甲醛的人造板用胶粘剂的制备

在反应釜中加入100份的自交联丙烯酸树脂无皂乳液、12.5份的轻质碳酸钙、15份的小麦淀粉和40份的水，搅拌均匀；再向其中加入7.5份的水分散封闭型异氰酸酯，搅拌均匀，即得到所需要的无甲醛人造板用胶粘剂。

实施例二：

1.自交联丙烯酸树脂无皂乳液的制备

A)在反应釜中，加入10份的聚乙烯醇和112份的水，边搅拌边升温，当温度达95℃时停止升温但继续搅拌直至聚乙烯醇完全溶解，接着，保温30min后降温至80℃，形成溶液A，备用，所述聚乙烯醇选择聚合度为1700，醇解度为88％的聚乙烯醇；

B)取50份的甲基丙烯酸甲酯、40份的丙烯酸丁酯，以及9份的丙烯酸，混合后形成溶液B，备用；

C)取5份的N-羟甲基丙烯酰胺和30份的水混合作为溶液C，备用；

D)取1.0份的过硫酸钾和30份的水混合作为引发剂；

G)冷却至室温，即得到自交联丙烯酸树脂无皂乳液。

2.水分散性异氰酸酯的制备

在反应釜中加入60％的异氰酸酯三聚体和40％的聚乙二醇单甲醚，在室温下反应2-3小时，反应过程中通氮气保护，反应完成后即得水分散封闭型异氰酸酯。

3.无甲醛的人造板用胶粘剂的制备

在反应釜中加入120份的自交联丙烯酸树脂无皂乳液、10份的轻质碳酸钙、15份的玉米淀粉和50份的水，搅拌均匀；再向其中加入6份的水分散封闭型异氰酸酯，搅拌均匀，即得到所需要的无甲醛人造板用胶粘剂。

实施例三：

1.自交联丙烯酸树脂无皂乳液的制备

A)在反应釜中，加入15份的聚乙烯醇和185份的水，边搅拌边升温，当温度达95℃时停止升温但继续搅拌直至聚乙烯醇完全溶解，接着，保温30min后降温至80℃，形成溶液A，备用，所述聚乙烯醇选择聚合度为1700，醇解度为88％的聚乙烯醇；

B)取67.5份的甲基丙烯酸甲酯、67.5份的丙烯酸丁酯，以及15份的丙烯酸，混合后形成溶液B，备用；

C)取8份的N-羟甲基丙烯酰胺和37.5份的水混合作为溶液C，备用；

D)取1.2份的过硫酸钾和37.5份的水混合作为引发剂；

G)冷却至室温，即得到自交联丙烯酸树脂无皂乳液。

2.水分散性异氰酸酯的制备

在反应釜中加入55％的异氰酸酯三聚体和45％的聚乙二醇单甲醚，在室温下反应2-3小时，反应过程中通氮气保护，反应完成后即得水分散封闭型异氰酸酯。

3.无甲醛的人造板用胶粘剂的制备

在反应釜中加入125份的自交联丙烯酸树脂无皂乳液、10份的轻质碳酸钙、20份的木薯淀粉和50份的水，搅拌均匀；再向其中加入5份的水分散封闭型异氰酸酯，搅拌均匀，即得到所需要的无甲醛人造板用胶粘剂。

实施例四

1.自交联丙烯酸树脂无皂乳液的制备

A)在反应釜中，加入18份的聚乙烯醇和190份的水，边搅拌边升温，当温度达95℃时停止升温但继续搅拌直至聚乙烯醇完全溶解，接着，保温30min后降温至80℃，形成溶液A，备用，所述聚乙烯醇选择聚合度为1700，醇解度为88％的聚乙烯醇；

B)取70份的甲基丙烯酸甲酯、70份的丙烯酸丁酯，以及10份的丙烯酸，混合后形成溶液B，备用；

C)取6份的N-羟甲基丙烯酰胺和30份的水混合作为溶液C，备用；

D)取2份的过硫酸钾和50份的水混合作为引发剂；

G)冷却至室温，即得到自交联丙烯酸树脂无皂乳液。

2.水分散性异氰酸酯的制备

在反应釜中加入58％的异氰酸酯三聚体和42％的聚乙二醇单甲醚，在室温下反应2-3小时，反应过程中通氮气保护，反应完成后即得水分散封闭型异氰酸酯。

3.无甲醛的人造板用胶粘剂的制备

在反应釜中加入140份的自交联丙烯酸树脂无皂乳液、10份的轻质碳酸钙、20份的小麦淀粉和60份的水，搅拌均匀；再向其中加入8份的水分散封闭型异氰酸酯，搅拌均匀，即得到所需要的无甲醛人造板用胶粘剂。

实施例五：

1.自交联丙烯酸树脂无皂乳液的制备

A)在反应釜中，加入20份的聚乙烯醇和312.5份的水，边搅拌边升温，当温度达95℃时停止升温但继续搅拌直至聚乙烯醇完全溶解，接着，保温30min后降温至80℃，形成溶液A，备用，所述聚乙烯醇选择聚合度为1700，醇解度为88％的聚乙烯醇；

B)取100份的甲基丙烯酸甲酯、125份的丙烯酸丁酯，以及14份的丙烯酸，混合后形成溶液B，备用；

D)取2份的过硫酸钾和50份的水混合作为引发剂；

G)冷却至室温，即得到自交联丙烯酸树脂无皂乳液。

2.水分散性异氰酸酯的制备

在反应釜中加入65％的异氰酸酯三聚体和35％的聚乙二醇单甲醚，在室温下反应2-3小时，反应过程中通氮气保护，反应完成后即得水分散封闭型异氰酸酯。

3.无甲醛的人造板用胶粘剂的制备

在反应釜中加入150份的自交联丙烯酸树脂无皂乳液、15份的轻质碳酸钙、15份的木薯淀粉和80份的水，搅拌均匀；再向其中加入10份的水分散封闭型异氰酸酯，搅拌均匀，即得到所需要的无甲醛人造板用胶粘剂。

所述自交联丙烯酸树脂无皂乳液的物理指标如下：

乳白色液体，pH值：7.0-7.5，固含量为35～45％，粘度为800-1000mPa.s(20℃)，储存期：12个月。

所述水分散性异氰酸酯的物理指标如下：

无色透明液体，粘度为500-600mPa.s(20℃)。

所述无甲醛的人造板用胶粘剂的物理指标如下：

乳白色液体，PH值为7.0～7.5，固含量为35～45％，粘度为1000～1200mPa.s(20℃)，储存期为3个月。

为验证本发明无甲醛的人造板用胶粘剂的效果，将该胶粘剂制成人造板以进行检测，方法如下：

将经刨光的杉木芯条涂上述胶粘剂后，送入平压机经热压，温度为为110℃，10分钟后取下为芯板；芯板再刷灰、修补、砂光、涂胶盖中板热压，热压温度为130℃，热压压力1.0Mpa，热压时间8分钟；放冷后，进行二次补灰、砂光，将面板涂胶盖于中板上热压，热压条件同中板；冷却后，齐边成型，坚孔，糊边，砂边再砂光即为成品细木工板。

所述芯条涂胶量为80g/m²，中、面板施胶量为(含补灰用)160g/m²，细木工板规格2440×1220×18mm，依据国家标准GB18580-2001，GB/T5849-1999，GB/T 17657-1999，抽样检查结果如下：

由以上结果得知，本发明提供的胶粘剂，无甲醛释放，符合国家标准；胶合强度分别为0.82MPa、0.83MPa、0.90MPa、0.89MPa、0.86MPa，均大于国家标准的0.7MPa，符合国家标准；横向静曲强度分别为22.5MPa、22.55MPa、22.65MPa、22.7MPa、22.6MPa，均大于国家标准的22MPa，符合国家标准。

以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种无甲醛的人造板用胶粘剂，其特征在于：其原料组分如下：

自交联丙烯酸树脂无皂乳液：100～150份

水分散性异氰酸酯： 5～10份

淀粉： 15～20份

水： 40～80份

轻质碳酸钙： 10～15份，

所述自交联丙烯酸树脂无皂乳液的原料组分如下：

聚乙烯醇： 8～20份；

甲基丙烯酸甲酯： 40～100份；

丙烯酸丁酯： 40～125份；

N-羟甲基丙烯酰胺： 4～8份；

丙烯酸： 8～15份；

过硫酸钾： 0.75～2份；

水： 150～400份。

2.如权利要求1所述的无甲醛的人造板用胶粘剂，其特征在于：所述水分散性异氰酸酯的原料组分及重量百分比分别为：55～65％的异氰酸酯三聚体和35～45％的聚乙二醇单甲醚。

3.如权利要求2所述的无甲醛的人造板用胶粘剂，其特征在于：所述异氰酸酯三聚体的原料选自甲苯二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯或六亚甲基-二异氰酸酯。

4.如权利要求1或3所述的无甲醛的人造板用胶粘剂，其特征在于：所述淀粉选自小麦、玉米，以及木薯的其中之一。

5.如权利要求1所述的无甲醛的人造板用胶粘剂，其特征在于：所述聚乙烯醇的聚合度为1700，醇解度为88％。

6.一种如权利要求1所述的无甲醛的人造板用胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：自交联丙烯酸树脂无皂乳液的制备

C.取4～8份的N-羟甲基丙烯酰胺溶于水中，形成溶液C，备用；

D.取0.75～2份的过硫酸钾溶于水中，形成引发剂，备用；

E.将1/10的溶液B，1/10的溶液C和1/2的引发剂依次滴加至步骤A)形成的溶液A中，反应30min后，将剩余的溶液B、溶液C，以及引发剂缓慢地滴加至溶液A中，滴加时间为1h；

步骤二：水分散性异氰酸酯的制备

在反应釜中加入异氰酸酯三聚体和聚乙二醇单甲醚，在室温下反应2-3小时，反应过程中通氮气保护，反应完成后即得水分散封闭型异氰酸酯，所述异氰酸酯三聚体和聚乙二醇单甲醚的重量百分比分别为55～65％和35～45％；

步骤三：无甲醛的人造板用胶粘剂的制备

在反应釜中加入100～150份的自交联丙烯酸树脂无皂乳液、10～15份的轻质碳酸钙、15～20份的淀粉和40～80份的水，搅拌均匀后，向其中加入5～10份的水分散性异氰酸酯，搅拌均匀，即得到无甲醛的人造板用胶粘剂。

7.如权利要求6所述的人造板用胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述异氰酸酯三聚体的原料选自甲苯二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯或六亚甲基-二异氰酸酯。

8.如权利要求6或7所述的人造板用胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述淀粉选自小麦、玉米，以及木薯的其中之一。

9.如权利要求8所述的人造板用胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述聚乙烯醇的聚合度为1700，醇解度为88％。