CN102408848A - 一种脲醛树脂胶粘剂的添加剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种脲醛树脂胶粘剂的添加剂及其制备方法。所述脲醛树脂胶粘剂的添加剂由按重量份计的改性木粉100份、橡子淀粉50-100份、脱硫石膏50-500份组成，其是将改性木粉、橡子淀粉、脱硫石膏混合均匀制备得到。所述脲醛树脂胶粘剂的添加剂能够代替面粉加入到脲醛树脂中，制备人造板时，赋予胶粘剂良好的预压性，保证人造板高生产效率，同时能够有效降低人造板甲醛释放量，提高了人造板物理力学性能。

Description

一种脲醛树脂胶粘剂的添加剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种胶粘剂的添加剂，特别涉及一种人造板用脲醛树脂胶粘剂的添加剂及其制备方法。

背景技术

装饰装修和家具制造中往往大量使用各类人造板，如胶合板、细木工板、中密度纤维板、刨花板等。2009年我国人造板的产量已经超过1亿m³，其中一半以上为胶合板与细木工板，我国人造板总产量、胶合板产量、细木工板产量已连续多年居世界第一位。仅胶合板、细木工板每年消耗胶粘剂约600万吨(50％固体含量)。在胶合板、细木工板生产过程中，胶粘剂中往往要加入总重量20-30％的面粉作为填料，以提高胶粘剂预压性能，提高生产效率，减少胶粘剂用量，降低生产成本，防止透胶与缺胶，提高胶粘剂利用效率，提高胶层耐老化性能等，为此每年要消耗小麦面粉100-200万吨左右，折合人民币20多亿元。小麦面粉作为重要的粮食资源，其在人造板生产中的大量使用不符合社会发展要求。开发可用作木材胶粘剂填料的物质，减少与替代小麦面粉，具有重要的社会与经济效益。

燃煤电厂的SO₂排放量约占全国SO₂排放总量的50％。脱硫石膏(FGD)是火电厂处理SO₂后得到的工业副产品。目前，我国脱硫石膏产量十分巨大，年产量超过1000万t，解决脱硫石膏的利用问题，具有重要的经济与社会效益。石膏的多孔性有望作为填料降低脲醛树脂胶接制品的甲醛释放量。

现有技术中，有将脱硫石膏应用在制备胶粘剂方面的报道。例如有中国专利申请号为200910052851.X的发明名称为“一种利用垃圾焚烧飞灰制备快硬型水泥基胶粘剂的方法”；“非金属矿”杂志第31卷第2期刊登的名称为“脱硫石膏/粉煤灰复合胶结材性能研究”等是将脱硫石膏应用于水泥及砂浆中。但还未见将其应用在人造板用胶粘剂当中的相关报道。

目前，替代小麦面粉作为木材胶粘剂填料的方法主要有：1)采用无机矿物质粉末，如膨润土、石膏、碳酸钙，等；2)采用天然有机物粉末，如木粉、果壳粉、秸秆粉，等；3)采用合成或改性天然聚合物，如聚乙烯醇、羟甲基纤维素，等。但是，这些技术方法都存在着多种缺陷。如，1)采用无机矿物质粉末或天然有机物粉末代替小麦面粉，往往导致木材胶粘剂(如脲醛树脂、酚醛树脂)的预压性不良，造成胶合板、细木工板生产中容易出现散坯，影响生产效率；例如有，中国专利申请号为200810115888.8的专利申请公开了一种脲醛树脂胶粘剂的添加剂，该添加剂含有木粉、水溶性高分子化合物及无机矿物盐，虽然降低了甲醛含量，但其预压性虽然达到良好水平，仍需要进一步提高。因此，研究出一种即能够降低甲醛释放量，降低材料成本，又能够提高预压性的添加剂。2)采用合成或改性天然聚合物代替小麦面粉，由于这些物质的价格太高(聚乙烯醇、羟甲基纤维素的价格在12000元/吨以上，远远高于小麦面粉的2000-3000元/吨)，导致人造板的生产成本往往大幅度增加，企业和用户都难以接受。

发明内容

本发明的目的是针对以上现有技术存在的问题，提供一种人造板用脲醛树脂胶粘剂的添加剂。该添加剂是一种改性木粉、橡子淀粉与脱硫石膏为主成份的物质，该添加剂能够替代面粉加入到脲醛树脂中。

所述添加剂由以下重量份计的成分组成：

改性木粉            100份；

橡子淀粉            50-100份；

脱硫石膏            50-500份。

优选地，所述添加剂由以下重量份计的成分组成：

改性木粉            100份；

橡子淀粉            60-80份；

脱硫石膏            200-400份。

更优选地，所述添加剂由以下重量份计的成分组成：

改性木粉            100份；

橡子淀粉            70份；

脱硫石膏            300份。

所述改性木粉由选自杨木、椴木、桦木及其他各种树木的木粉制得，还可以是选用来自于木材加工厂的下脚料制得，所选用的木粉含水率为5-10％。

所述改性木粉是将木粉与质量浓度为10％的乙二醇水溶液混合均匀，在100-120℃下反应2小时得到，得到的改性木粉含水率3-8％；优选为110℃下反应2小时。所述木粉与乙二醇溶液的质量比为100∶10。所述改性木粉为颗粒度在100-500的粉体。

橡子淀粉具有冷粘度稳定，预压性好的特点。

所述脱硫石膏的细度为200-600目，以保证足够的增稠效果。

本发明的另一目的是提供所述添加剂的制备方法。

所述方法包括下述步骤：

1)将木粉改性：木粉与乙二醇水溶液混合均匀，在120℃下反应2小时得到改性木粉，得到的改性木粉含水率为3-8％；

2)改性木粉与橡子淀粉、脱硫石膏原料混合均匀。

所述步骤1)中木粉与乙二醇溶液的质量比为100∶10，所述乙二醇溶液的质量浓度为10％。

将木粉改性是为了增加木粉的吸水性及增稠效果。

本发明的再一目的是提供一种含有所述添加剂的脲醛树脂胶粘剂。

所述脲醛树脂胶粘剂含有脲醛树脂和所述添加剂，脲醛树脂与添加剂的质量比为100∶20-30。

所述脲醛树脂胶粘剂还含有固化剂，如氯化铵、硫酸铵、甲酸铵等，优选为硫酸铵。所述脲醛树脂与固化剂的质量比为100∶0.2-2.0。

脲醛树脂可以是工厂普遍采用的各种普通脲醛树脂和改性脲醛树脂。

本发明所使用的尿素与甲醛的摩尔比为1∶1.1的脲醛树脂。其性能指标如下：

本发明提供的添加剂也适用于酚醛树脂及三聚氰胺-甲醛树脂。

本发明还提供一种所述脲醛树脂胶粘剂的制备方法，其是将脲醛树脂、添加剂、固化剂混合均匀制得。

本发明脲醛树脂胶粘剂的添加剂的优点体现在以下方面：

1、本发明添加剂与脲醛树脂胶具有良好的混合性；

2、本发明添加剂能够赋予脲醛树脂良好的预压性，与现有技术相比，大大提高了预压性能，保证胶合板与细木工板生产效率；

3、本发明添加剂可在人造板热压过程中与甲醛发生化学反应，较好地从根本上减少人造板甲醛释放量；

4、本发明添加剂与脲醛树脂胶混合使用，制造的人造板力学性能不但不会降低，而且有所提高；

5、本发明添加剂主要原料来源广泛，价格低廉，作为面粉的替代产品具有重要的经济与社会效益。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例中，采用的脲醛树脂性能指标如下：

本发明实施例制备得到的脲醛树脂添加剂的性能指标如表1所示。

表1

外观	堆积密度g/cm3	5％水溶液pH值	含水率％
				白色粉状物	0.8-1.6	5.0-7.0	3.0-8.0

本发明实施例配制的脲醛树脂胶粘剂的质量性能指标如表2所示。

表2

实施例1脲醛树脂胶粘剂的制备

(1)将100kg杨木粉放入滚筒搅拌机中，将10kg质量百分比浓度为10％的乙二醇水溶液用喷枪使乙二醇溶液均匀地喷施在杨木粉上。

(2)将步骤(1)得到的杨木粉在120℃下反应2小时，然后进行干燥，得到改性木粉，得到的改性木粉的细度为120目，含水率为3％。

(3)将步骤2)得到的改性木粉、橡子淀粉、脱硫石膏按照100∶50∶50的质量配比混合均匀，得到本发明脲醛树脂胶粘剂的添加剂，所述脱硫石膏细度为200目。

(4)将制得的脲醛树脂胶粘剂的添加剂按照脲醛树脂∶脲醛树脂胶粘剂的添加剂∶甲酸铵＝100∶20∶1的重量配比混合均匀，得到本发明的脲醛树脂胶粘剂。

实施例2脲醛树脂胶粘剂的制备

除在制备脲醛树脂胶粘剂时采用硫酸铵作为固化剂，并且脲醛树脂∶脲醛树脂胶粘剂的添加剂∶硫酸铵的重量比为100∶30∶0.2外，其余与实施例1相同。

实施例3脲醛树脂胶粘剂的制备

除在制备脲醛树脂胶粘剂时采用硫酸铵作为固化剂，并且脲醛树脂∶脲醛树脂胶粘剂的添加剂∶硫酸铵的重量比为100∶25∶2外，其余与实施例1相同。

实施例4脲醛树脂胶粘剂的制备

(1)将100kg椴木粉放入滚筒搅拌机中，将10kg质量百分比浓度为10％的乙二醇水溶液用喷枪使乙二醇溶液均匀地喷施在杨木粉上。

(2)将步骤(1)得到的杨木粉在100℃下反应2小时，然后进行干燥，得到改性木粉，得到的改性木粉为500目，含水率为5％。

(3)将步骤2)得到的改性木粉、橡子淀粉、脱硫石膏按照100∶100∶200的质量配比混合均匀，得到本发明脲醛树脂胶粘剂的添加剂，所述脱硫石膏细度为300目。

(4)将制得的脲醛树脂胶粘剂的添加剂按照脲醛树脂∶脲醛树脂胶粘剂的添加剂∶氯化铵＝100∶30∶1的重量配比混合均匀，得到本发明的脲醛树脂胶粘剂。

实施例5脲醛树脂胶粘剂的制备

(1)将100kg椴木粉放入滚筒搅拌机中，将10kg质量百分比浓度为10％的乙二醇水溶液用喷枪使乙二醇溶液均匀地喷施在杨木粉上。

(2)将步骤(1)得到的杨木粉在100℃下反应2小时，然后进行干燥，得到改性木粉，得到的改性木粉为300目，含水率为6％。

(3)将步骤2)得到的改性木粉、橡子淀粉、脱硫石膏按照100∶80∶400的质量配比混合均匀，得到本发明脲醛树脂胶粘剂的添加剂，所述脱硫石膏细度为600目。

(4)将制得的脲醛树脂胶粘剂的添加剂按照脲醛树脂∶脲醛树脂胶粘剂的添加剂∶氯化铵＝100∶30∶0.2的重量配比混合均匀，得到本发明的脲醛树脂胶粘剂。

实施例6脲醛树脂胶粘剂的制备

(1)将100kg椴木粉放入滚筒搅拌机中，将10kg质量百分比浓度为10％的乙二醇水溶液用喷枪使乙二醇溶液均匀地喷施在杨木粉上。

(2)将步骤(1)得到的杨木粉在100℃下反应2小时，得到改性木粉，得到的改性木粉为130目，含水率为8％。

(3)将步骤2)得到的改性木粉、橡子淀粉、脱硫石膏按照100∶60∶200的质量配比混合均匀，得到本发明脲醛树脂胶粘剂的添加剂，所述脱硫石膏细度为400目。

(4)将制得的脲醛树脂胶粘剂的添加剂按照脲醛树脂∶脲醛树脂胶粘剂的添加剂∶氯化铵＝100∶30∶0.2的重量配比混合均匀，得到本发明的脲醛树脂胶粘剂。

实施例7脲醛树脂胶粘剂的制备

(1)将50kg杨木粉和50kg椴木粉放入滚筒搅拌机中，将10kg质量百分比浓度为10％的乙二醇水溶液用喷枪使乙二醇溶液均匀地喷施在杨木粉上。

(2)将步骤(1)得到的杨木粉在110℃下反应2小时，然后进行干燥，得到改性木粉，得到的改性木粉为400目，含水率为6％。

(3)将步骤2)得到的改性木粉、橡子淀粉、脱硫石膏按照100∶70∶300的质量配比混合均匀，得到本发明脲醛树脂胶粘剂的添加剂，所述脱硫石膏细度为500目。

(4)将制得的脲醛树脂胶粘剂的添加剂按照脲醛树脂∶脲醛树脂胶粘剂的添加剂∶氯化铵＝100∶25∶1的重量配比混合均匀，得到本发明的脲醛树脂胶粘剂。

配制的脲醛树脂胶粘剂的质量指标如表4所示。

实施例1-7步骤3)后得到的脲醛树脂胶粘剂的添加剂的性能如下表3所示。

表3

本发明实施例1-7配制的脲醛树脂胶粘剂的质量性能如表4所示。

表4

比较例1脲醛树脂胶粘剂的制备

采用面粉为添加剂，脲醛树脂∶面粉∶氯化铵＝100∶20∶1，混合均匀，作为比较例1。(单位为kg)

比较例2脲醛树脂胶粘剂的制备

采用面粉为添加剂，脲醛树脂∶面粉∶氯化铵＝100∶30∶1，混合均匀，作为比较例2。(单位为kg)

本发明实施例比较例1-2配制的脲醛树脂胶粘剂的质量性能如表5所示。

表5

实验例

分别采用本发明实施例1-7方法制备的脲醛树脂胶粘剂和比较例1-2的制备得到的脲醛树脂胶粘剂来制造三层胶合板，制备工艺参数如下：

杨木单板：含水率5～8％；厚1.6mm；

胶粘剂：采用本发明实施例1-7的脲醛树脂和比较例1-2的脲醛树脂胶粘剂。

按以下正常工艺制备胶合板：

施胶：采用手工涂胶方式，芯板(隔层)双面涂胶，涂胶量为220～300g/m²。

陈化方式及时间：闭合陈化，陈化20分钟。

预压压力及时间：压力1.0MPa，预压60分钟。

热压：热压压力1.2MPa，热压温度为120℃，热压时间为60s/mm。

按上述工艺制造的三层胶合板的性能检测结果如表6所示，其中按GB/T17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》检测方法对生产的胶合板产品进行性能检测。

表6胶粘剂预压性及胶接胶合板的甲醛释放量与胶合强度

实验结果表明，采用本发明添加剂作填料用于脲醛树脂胶粘剂制备胶合板，胶粘剂预压性与面粉相当，胶合板的甲醛释放量有所下降，下降率达到21.4-41.9％。

同时，由表6中还可以看出，采用经过本发明方法制备的填料用作脲醛树脂胶粘剂的添加剂时，胶接制品的胶合强度不但没有下降，反而有所提高，这不同于一般的单纯为降低人造板甲醛释放量而使得其力学性能也同时降低的普通脲醛树脂胶粘剂的添加剂。

采用中国专利申请号为200810115888.8的发明专利申请中公开的实施例10制备得到的脲醛树脂粘合剂来制造三层胶合板。对制得的胶接胶合板的预压性与采用本发明实施例1-7制备的脲醛树脂胶粘剂制造的三层胶合板的预压性进行了比较。比较结果为：前者板坯预压强度为0.78MPa，本发明技术的板坯预压强度如下表7所示。

表7三层胶合板的预压强度

	板坯预压强度
		实施例1	1.02MPa
实施例2	1.14MPa
		实施例3	1.35MPa
实施例4	1.43MPa
		实施例5	1.48MPa
实施例6	1.49MPa
		实施例7	1.51MPa

申请号为200810115888.8公开的实施例10制备脲醛树脂粘合剂的具体制备方法如下：

1)按照以下重量配比备料：

乙二醇水溶液(质量百分比浓度10％)30kg

杨木粉(100目)        1000kg

2)将木粉放入搅拌机，用喷枪将乙二醇水溶液均匀喷施在木粉上，混合均匀。

3)将混合均匀的木粉和乙二醇混合物置于烘箱中，在温度120℃下反应2小时后，将木粉和乙二醇混合物于105℃下进行干燥2小时，使改性木粉含水率为5％。

4)将干燥的改性木粉与聚乙烯醇、碳酸钙按重量份100∶1∶100的比例混合均匀，得到脲醛树脂胶粘剂的添加剂。

5)配制脲醛树脂粘合剂：将制得的脲醛树脂胶粘剂的添加剂与脲醛树脂按照20∶100的重量配比混合均匀，得到脲醛树脂粘合剂。

采用上述制得的脲醛树脂粘合剂制造三层胶合板，制备工艺参数如下：

杨木单板：含水率5～8％；厚1.6mm；

胶粘剂：采用上述制得的脲醛树脂粘合剂

按以下正常工艺制备胶合板：

调胶：脲醛树脂粘合剂与氯化铵重量份配比以120∶1的比例调和均匀；

施胶：采用手工涂胶方式，芯板(隔层)双面涂胶，涂胶量为220～300g/m2。

陈化方式及时间：闭合陈化，陈化10-30分钟。

预压压力及时间：压力1.0MPa，预压60分钟。

热压：热压压力1.2MPa，热压温度为120℃，热压时间为60s/mm。

如上表7中的数据可知，采用加入了本发明提供的添加剂制得的脲醛树脂胶粘剂的预压性能与现有技术相比大大提高了。

Claims (10)

1.一种脲醛树脂胶粘剂的添加剂，其特征在于，所述添加剂由以下重量份计的成分组成：

改性木粉            100份；

橡子淀粉            50-100份；

脱硫石膏            50-500份。

2.根据权利要求1所述的脲醛树脂胶粘剂的添加剂，其特征在于，所述添加剂由以下重量份计的成分组成：

改性木粉            100份；

橡子淀粉            60-80份；

脱硫石膏            200-400份。

3.根据权利要求1或2所述的脲醛树脂胶粘剂的添加剂，其特征在于，所述改性木粉是将木粉与质量浓度为10％的乙二醇水溶液混合均匀，在100-120℃下反应2小时得到，得到的改性木粉含水率3-8％；所述木粉与乙二醇溶液的质量比为100∶10。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的脲醛树脂胶粘剂的添加剂，其特征在于，所述改性木粉为颗粒度在100-500目的粉体。

5.根据权利要1-3中任一项所述的脲醛树脂胶粘剂的添加剂，其特征在于，所述脱硫石膏为细度为200-600目。

6.一种制备权利要求1-3任一项所述的脲醛树脂胶粘剂的添加剂的制备方法，其特征在于，其包括下述步骤制得：

1)将木粉改性：木粉与乙二醇水溶液混合均匀，在120℃下反应2小时得到改性木粉，得到的改性木粉含水率为3-8％。；

2)改性木粉与橡子淀粉、脱硫石膏原料混合均匀。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中木粉与乙二醇溶液的质量比为100∶10，所述乙二醇溶液的质量浓度为10％。

8.一种含有权利要求1-5中任一项所述添加剂的脲醛树脂胶粘剂，其特征在于，所述脲醛树脂胶粘剂含有脲醛树脂和所述添加剂，脲醛树脂与添加剂的质量比为100∶20-30。

9.根据权利要求8所述的脲醛树脂胶粘剂，其特征在于，其还含有固化剂，所述脲醛树脂与固化剂的质量比为100∶0.2-2.0。

10.一种制备权利要求8或9所述的脲醛树脂胶粘剂的制备方法，其特征在于，其是将脲醛树脂、添加剂、固化剂混合均匀制得。