CN102086367A - 一种实木复合地板表板贴合用拼板胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实木复合地板表板贴合用拼板胶。本发明的拼板胶包括主剂和固化剂，其中，主剂由以下原料组成：聚乙烯醇、丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、醋酸乙烯、硅烷偶联剂、乳化剂、过硫酸铵、去离子水、无机填料。本发明的拼板胶具有粘结强度高、耐水性好、环保无溶剂、不含甲醛的优点。

Description

一种实木复合地板表板贴合用拼板胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种实木复合地板表板贴合用拼板胶及其制备方法，属于木工胶黏剂技术领域。

背景技术

随着全球经济的一体化发展和市场新兴工业的兴起，木材加工对粘合剂有了新的更高标准的要求，普通的“三醛胶”和聚醋酸乙烯乳胶已经不能完全满足粘接质量要求，必须开发新型合成树脂胶粘剂，以提高木材应用和粘接的效率和效果。

19世纪70年代，日本开始对从餐柜里散发出的甲醛气味加以重视，从此进行了低甲醛和非甲醛系胶黏剂的开发，其中包括水性高分子-异氰酸酯胶黏剂，又称水性乙烯基聚氨酯胶黏剂即API(aqueous polymer-isocyanate adhesive)。之后随API性能的不断完善，其主剂由单一的水性高分子聚乙烯醇水溶液逐渐扩展到了水基聚合物乳液，因此欧美国家也将API称为EPI(emulsion polymer-isocyanate adhesive)。

EPI胶黏剂广泛应用于小断面建筑集成材、家具拼板、门窗料、胶合板、装饰板的生产。其中，集成板材用45％；家具拼板用30％；胶合板(包括无醛胶合板和实木复合地板的芯板)用15％；其他(薄木片、金属箔、塑料片材与木质板材的复合)用10％。在过去10年中，建筑集成材与家具拼板方面的EPI用量一直保持稳步增长。

近几年来，在中国木地板产业中，多层实木复合地板作为木地板家族的新成员，以其天然的木材性能和合理的性价比等突出特点成为家庭装修的首选，呈现出快速发展的趋势，给地板行业的发展带来了广阔的前景。随着实木复合地板的快速发展，EPI胶黏剂在这方面的消费量也呈不断增长的趋势。

实现小材拼大板的目的，就要求粘接强度和耐久耐候等性能优于木材本身，不因木材的品质和含水率影响成品板材的内在质量。通过复合层压胶接和短小窄径小材的拼接、指接粘合，生产出可替代大径级优质木材的加工制品，生产木质基复合材和胶接木板材。

这类产品因含有乙烯基乳液胶粘剂和活性异氰酸酯交联剂而统称为水性乙烯基聚氨酯木材胶粘剂，通常的使用方法为具有活泼-OH基团的乙烯基乳液混合物与一定比例的异氰酸酯交联剂混合后在一定的时间内使用该混合物，通过-OH与-NCO的作用，迅速形成网状交联产物，彻底改变了乙烯基乳液的水分散性能，变成体状的高分子结构，产生巨大的粘接强度和耐水耐溶剂性，达到类似于环氧树脂的粘接效果。其粘接强度远超过木材本身的强度，具有结构胶的粘接强度等级。

然而，现有技术中的这些拼板胶仍然存在初期固化强度差，耐水性能差的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实木复合地板表板贴合用拼板胶，从而解决现有技术胶粘剂的耐水性差和初期强度差的缺陷。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种拼板胶，包括95-110重量份的主剂和12～15重量份的固化剂，其中，所述主剂由以下重量份的原料组成：

聚乙烯醇      2～8份；

丙烯酸        1～3份；

丙烯酸丁酯    10～20份；

丙烯酸羟乙酯    5～10份；

醋酸乙烯        10～20份；

硅烷偶联剂      0.2～2份；

乳化剂          0.5～1.5份；

过硫酸铵        0.05～0.2份；

去离子水        30～50份；

无机填料        5～20份。

其中，所述固化剂是多异氰酸酯。

所述多异氰酸酯是MDI、TDI和HDI中的一种或多种的混合物。

所述聚乙烯醇聚合度为1700～2400，优选1700，醇解度为87～89，优选88。

所述乳化剂为改性烷基酚聚氧乙烯醚或山梨醇聚氧乙烯醚，优选为改性烷基酚聚氧乙烯醚。

具体来说，所述改性烷基酚聚氧乙烯醚为RS-610、RS-710或MS-1等。

所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷。

所述无机填料为高岭土、滑石粉、硅灰石、硅藻土、膨润土、重钙和轻钙中的一种或多种的混合物。

本发明还提供了一种所述拼板胶的制备方法，包括以下步骤：

1)将主剂中除无机填料外的各原料混合，加热所得混合物进行乳液聚合反应，然后加入无机填料得到主胶乳液，再用80～100目滤网过滤，得到主剂；

2)临使用前，将步骤1)中得到的主剂与固化剂按所述配比混合均匀。

更具体来说，本发明所述拼板胶制备方法的一个优选实施方案是：

1)先将丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、醋酸乙烯、硅烷以及过硫酸铵按所述比例溶于水，混合均匀，得到乳化混合单体。

将聚乙烯醇溶于水，加入乳化剂，然后加热所得混合物，再将上述乳化混合单体加入其中混合均匀，进行乳液聚合反应得到主胶乳液，再加入无机填料，并用80～100目滤网过滤，得到主剂；

2)临使用前，将步骤1)中得到的主剂与固化剂按所述配比混合均匀。

其中，所述乳液聚合反应是在设有换热器的不锈钢夹套反应釜中进行；所述乳液聚合反应的温度为70～85℃，时间为2-5小时。

需要说明的是，本发明拼板胶投入工业化生产时，必须将主剂和固化剂分开包装一并出售，客户在临使用时，再将二者混合，需在40分钟内使用完毕。

本发明的拼板胶可很好地用于实木地板表板贴合、实木拼接和实木家具的制造。

本发明通过优化原料、乳化体系和单体配比，在聚合体系中加入硅烷偶联剂，大大提高了拼板胶的初期强度和耐水性，本发明的拼板胶能在常温冷压下快速固化，应用方法简单，且本发明拼板胶中无有毒溶剂，经国家建筑材料测试中心检测，游离甲醛和总挥发性有机化合物(TVOC)含量达标，符合国家规定的指标，其压缩剪切强度符合日本JISK6806-1985和欧洲DIN EN204D4标准的技术指标要求。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，应该理解的是，这些实施例仅用于例证的目的，决不限制本发明的保护范围。

本发明的拼板胶主要是将主剂原料进行乳液聚合反应再与固化剂混合制备得到。

其中，主剂为95-110重量份，固化剂为12-15重量份。

主剂由以下重量份的原料组成：

聚乙烯醇    2～8份；

丙烯酸            1～3份；

丙烯酸丁酯        10～20份；

丙烯酸羟乙酯      5～10份；

醋酸乙烯          10～20份；

硅烷偶联剂        0.2～2份；

乳化剂            0.5～1.5份；

过硫酸铵          0.05～0.2份；

去离子水          30～50份；

无机填料          5～20份。

本发明的固化剂为多异氰酸酯。

本发明的原理是：主剂高分子主链上的羟基、羧基等活性基团和木材表面的酚羟基和羟基等活性基团同时与固化剂多异氰酸酯的-NCO基团发生交联反应，形成三维网状结构，耐水、耐热优良的胶粘层，从而产生强力的胶结，实现基材与粘接物的强力粘接。

本发明化学反应的机理为：

拼板胶的主剂为乙烯基合成树脂胶黏剂，其分子结构含有大量的羟基(-OH)；固化剂分子结构含有异氰酸酯基(-NCO)，当主剂和固化剂混合后，固化剂含有的-NCO基即与主剂含有的-OH基以及水开始反应，-NCO基与-OH反应使链增长，形成聚氨酯。

反应方程式为：

-NCO基与水反应生成胺及CO₂：

进一步反应生成取代脲：

反应产生的取代脲又与固化剂含有的异氰酸酯基(-NCO)反应，形成缩二脲：

本发明的拼板胶中采用了硅烷偶联剂，硅烷偶联剂的添加使主胶固化后的附着力和耐水性明显提高。本发明还使用了丙烯酸，使之与醋酸乙烯发生共聚反应从而对醋酸乙烯进行改性，以提高聚合后产品的耐水性。

本发明所用的硅烷偶联剂为：乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷。

本发明所用的多异氰酸酯可以是常规的多异氰酸酯，例如MDI、TDI、HDI中的一种或多种的混合物。

所用聚乙烯醇的聚合度为1700～2400，优选1700，醇解度为87～89，优选88。

所述乳化剂为改性烷基酚聚氧乙烯醚或山梨醇聚氧乙烯醚，优选改性烷基酚聚氧乙烯醚，例如市售RS-610、RS-710或MS-1等。

所述无机填料为高岭土、滑石粉、硅灰石、硅藻土、膨润土、重钙和轻钙之一或多种混合物。

本发明拼板胶的制备方法是通过两步来完成的，具体为：

1)先将丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、醋酸乙烯、硅烷以及过硫酸铵溶于水，混合均匀，得到乳化混合单体。

将聚乙烯醇溶于水，加入乳化剂，然后加热所得混合物，再将上述乳化混合单体加入其中混合均匀，进行乳液聚合反应得到主胶乳液，再加入无机填料，并用80～100目滤网过滤，得到主剂；

2)临使用前，将步骤1)中得到的主剂与固化剂按所述配比混合均匀。

其中，所述乳液聚合反应是在设有换热器的不锈钢夹套反应釜中进行；所述乳液聚合反应的温度为70～85℃，时间为2-5小时。

在本发明的一个实施例中，主剂的制备是在设有换热器的不锈钢夹套反应釜中通过种子来制备的。

在聚合过程中，首先加热反应混合物从而可引发聚合反应，然后均匀加入乳化混合单体，进行乳液聚合反应，聚合时单体有部分回流，聚合反应平稳进行，在反应过程中，通入冷却水来及时转移反应放出的热量。

由于聚合反应使分子链增长且发生交联，随着反应时间的增加，胶粘剂含有的活性基团大大减少，若此时再涂布与木材表面，胶液与木材之间的化学结合就会大大减少，从而影响粘结质量，因此本发明拼板胶在使用时应特别注意其使用期，需在室温下40分钟内使用完毕。

实施例1

由100g主剂和15gMDI混合均匀，主剂由以下重量的原料组成：

聚乙烯醇            4g；

丙烯酸              1g；

丙烯酸丁酯          10g；

丙烯酸羟乙酯        6g；

醋酸乙烯            20g；

乙烯基三甲氧基硅烷  1g；

RS-610              0.5g；

过硫酸铵            0.06g；

滑石粉              5g；

重钙                10g；

去离子水            42.44g。

其中聚乙烯醇为北京有机化工厂出品PVA1788，其聚合度为1700，醇解度为87，RS-610购自罗地亚公司，其它原料为市售。

制备方法具体为：

第一步：将30g水、1g丙烯酸、10g丙烯酸丁酯、6g丙烯酸羟乙酯、20g醋酸乙烯、1g乙烯基三甲氧基硅烷和0.06g过硫酸铵混合均匀，得到乳化混合单体。

第二步：12.44g水加热至80℃溶解4g聚乙烯醇，加0.5g RS-610。80℃下匀速加入第一步所得的乳化混合单体，2.5小时加完；85℃恒温0.5小时，然后降温至40℃，用氨水将混合物中和至PH＝6-7，得到乳胶。

第三步：将5g滑石粉和10g重钙的混合物分散到乳胶中，搅拌均匀后，用80～100目滤网过滤，得到主剂约100g。

第四步：将得到的100g主剂与15g MDI混合均匀，得到拼板胶。

所得拼板胶需在室温下40分钟内使用完毕。

实施例2

由100g主剂和15gTDI混合均匀，主剂由以下重量的原料组成：

聚乙烯醇               5g；

丙烯酸                 1.5g；

丙烯酸丁酯             10g；

丙烯酸羟乙酯           6g；

醋酸乙烯               18g；

乙烯基三乙氧基硅烷     1.5g；

RS-610                 0.5g；

过硫酸铵               0.06g；

重钙                   15g；

去离子水               42.44g；

其中聚乙烯醇为北京有机化工厂出品PVA1788，其聚合度为2400，醇解度为89，RS-610购自罗地亚公司，其它原料为市售。

制备方法具体为：

第一步：将30g水、和上面所示重量的丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、醋酸乙烯、乙烯基三乙氧基硅烷和过硫酸铵混合均匀，得到乳化混合单体。

第二步：12.44g水加热至80℃溶解聚乙烯醇，加RS-610。80℃下匀速加入第一步所得的乳化混合单体，2.5小时加完；85℃恒温0.5小时，然后降温至40℃，用氨水将混合物中和至PH＝6-7，得到乳胶。

第三步：将重钙分散到乳胶中，搅拌均匀后，用80～100目滤网过滤，得到主剂约100g。

第四步：将得到的100g主剂与15g TDI混合均匀，得到拼板胶。

所得拼板胶需在室温下40分钟内使用完毕。

实施例3

由95g主剂和12g HDI混合均匀，主剂由以下重量份的原料组成：

聚乙烯醇                        5g；

丙烯酸                          3g；

丙烯酸丁酯                      20g；

丙烯酸羟乙酯                    5g；

醋酸乙烯                        10g；

甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷      0.4g；

山梨醇聚氧乙烯醚                1.5g；

过硫酸铵                        0.05g；

硅藻土                          5g；

去离子水                        45.05g；

其中聚乙烯醇为北京有机化工厂出品PVA1788，其聚合度为1700，醇解度为88。其他原料均为市售。

制备方法具体为：

第一步：将28.05g水、和上面所示重量的丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、醋酸乙烯、甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷和过硫酸铵混合均匀，得到乳化混合单体。

第二步：17g水加热至80℃溶解聚乙烯醇，加入山梨醇聚氧乙烯醚。80℃下匀速加入第一步所得的乳化混合单体，2.5小时加完；85℃恒温0.5小时，然后降温至40℃，用氨水将混合物中和至PH＝6-7，得到乳胶。

第三步：将硅藻土分散到乳胶中，搅拌均匀后，用80～100目滤网过滤，得到主剂约95g。

第四步：将得到的95g主剂与12g HDI混合均匀，得到拼板胶。

所得拼板胶需在室温下40分钟内使用完毕。

实施例4

由97g主剂和13gMDI混合均匀，主剂由以下重量份的原料组成：

聚乙烯醇                        2g；

丙烯酸                          3g；

丙烯酸丁酯                      10.1g；

丙烯酸羟乙酯                    10g；

醋酸乙烯                        20g；

乙烯基三甲氧基硅烷              0.2g；

RS-710                          1.5g；

过硫酸铵                        0.2g；

滑石粉                          20g；

去离子水                        30g；

其中聚乙烯醇为北京有机化工厂出品PVA1788，其聚合度为1700，醇解度为88。RS-710购自罗地亚公司，其他原料均为市售。

制备方法具体为：

第一步：将20g水、和上面所示重量的丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、醋酸乙烯、乙烯基三甲氧基硅烷和过硫酸铵混合均匀，得到乳化混合单体。

第二步：10g水加热至80℃溶解聚乙烯醇，加入RS-710。80℃下匀速加入第一步所得的乳化混合单体，2.5小时加完；85℃恒温0.5小时，然后降温至40℃，用氨水将混合物中和至PH＝6-7，得到乳胶。

第三步：将滑石粉分散到乳胶中，搅拌均匀后，用80～100目滤网过滤，得到主剂约97g。

第四步：将得到的97g主剂与13gMDI混合均匀，得到拼板胶。

所得拼板胶需在室温下40分钟内使用完毕。

实施例5

由110g主剂和13gMDI混合均匀，主剂由以下重量份的原料组成：

聚乙烯醇                8g；

丙烯酸                  1g；

丙烯酸丁酯              10g；

丙烯酸羟乙酯            10g；

醋酸乙烯                20g；

乙烯基三甲氧基硅烷      1g；

MS-1                    0.8g；

过硫酸铵                0.2g；

膨润土                  9g；

去离子水                50g；

其中聚乙烯醇为北京有机化工厂出品PVA1788，其聚合度为1700，醇解度为88。其他原料均购自市场。

制备方法具体为：

第一步：将30g水、和上面所示重量的丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、醋酸乙烯、乙烯基三甲氧基硅烷和过硫酸铵混合均匀，得到乳化混合单体。

第二步：20g水加热至80℃溶解聚乙烯醇，加入MS-1。80℃下匀速加入第一步所得的乳化混合单体，2.5小时加完；85℃恒温0.5小时，然后降温至40℃，用氨水将混合物中和至PH＝6-7，得到乳胶。

第三步：将膨润土分散到乳胶中，搅拌均匀后，用80～100目滤网过滤，得到主剂约110g。

第四步：将得到的110g主剂与13g MDI混合均匀，得到拼板胶。

所得拼板胶需在室温下40分钟内使用完毕。

实施例1-5中的无机填料都可以替换为常规的无机填料，例如高岭土、滑石粉、硅灰石、硅藻土、膨润土、重钙和轻钙中的一种或它们混合物。

实验例

选用实施例1的拼板胶，试块为10×25×30mm桦木标准试块，按标准方法制备30组试件，压力8atm，压合时间：50min。压力剪切强度检测结果如表1所示(每个数据为5组试件测试的平均值)。

表1

从表1可以看出，本发明拼板胶具有较好的初期固化强度和优秀的耐水性能，满足地板表板贴合工艺要求；而现有市场上的一些国产拼板胶性能较差，不能满足需要。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种拼板胶，其特征在于，包括95-110重量份的主剂和12～15重量份的固化剂，其中，所述主剂由以下重量份的原料组成：

聚乙烯醇            2～8份；

丙烯酸              1～3份；

丙烯酸丁酯          10～20份；

丙烯酸羟乙酯        5～10份；

醋酸乙烯            10～20份；

硅烷偶联剂          0.2～2份；

乳化剂              0.5～1.5份；

过硫酸铵            0.05～0.2份；

去离子水            30～50份；

无机填料            5～20份。

2.根据权利要求1所述的拼板胶，其特征在于，所述固化剂是多异氰酸酯。

3.根据权利要求2所述的拼板胶，其特征在于，所述多异氰酸酯是MDI、TDI和HDI中的一种或多种的混合物。

4.根据权利要求1所述的拼板胶，其特征在于，所述聚乙烯醇聚合度为1700～2400，优选1700，醇解度为87～89，优选88。

5.根据权利要求1所述的拼板胶，其特征在于，所述乳化剂为改性烷基酚聚氧乙烯醚或山梨醇聚氧乙烯醚，优选为改性烷基酚聚氧乙烯醚。

6.根据权利要求5所述的拼板胶，其特征在于，所述改性烷基酚聚氧乙烯醚为RS-610、RS-710或MS-1。

7.根据权利要求1所述的拼板胶，其特征在于，所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷；

所述无机填料为高岭土、滑石粉、硅灰石、硅藻土、膨润土、重钙和轻钙中的一种或多种的混合物。

8.一种制备权利要求1-7所述的拼板胶的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将主剂中除无机填料之外的各原料按所述比例混合，加热所得混合物进行乳液聚合反应，然后加入无机填料得到主胶乳液，用80～100目滤网过滤得到主剂；

2)临使用前，将步骤1)的主剂与固化剂按所述配比混合均匀。

9.根据权利要求8所述的拼板胶的制备方法，其特征在于，所述乳液聚合反应是在设有换热器的不锈钢夹套反应釜中进行；所述乳液聚合反应的温度为70～85℃，时间为2-5小时。

10.权利要求1-7中任一项所述的拼板胶的应用，将其用于实木地板表板贴合、实木拼接和实木家具制造。