CN102653667A - 一种水溶型无甲醛木材胶黏剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种水溶型无甲醛木材胶黏剂，由以下重量份的原料制成：淀粉200～600、蒸馏水500～1000、水溶性烯烃类接枝单体20～400、交联剂10～200、对甲苯磺酸1～2、聚合反应催化剂10～70。本发明还公开了所述胶黏剂的制备方法，具体为按比例称取各种原料，混合均匀，在60～80℃，机械搅拌状态下，连续反应1～2h，得到水溶型无甲醛木材胶黏剂。本发明所述胶黏剂属于水溶型胶黏剂，不含甲醛，使用水溶性烯类单体接枝，可以通过木粉表面的接枝及交联完成木质材料的胶粘，胶合强度高，可微波固化或受热固化，制备方法简单，并具有贮存稳定性好、强度建立快等优异性能，能够广泛应用于木材拼装、人造板等领域。

Description

一种水溶型无甲醛木材胶黏剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及胶黏剂，具体是一种水溶型无甲醛木材胶黏剂及其制备方法。
背景技术
传统胶黏剂主要有脲醛胶(CN1621477；CN1718661；CN101565594)、乳液胶(CN1415684)等。
脲醛胶有价格便宜、固化速度快、无颜色、能与水很好混合、使用方便等优点，在人造板制造中广泛应用，但目前传统工艺和配方制得的脲醛胶胶合板材的存在残留甲醛超标的问题，游离甲醛持久释放。甲醛是世界上公认的潜在致癌物，随着人们环保意识的加强，研制低甲醛或无甲醛的胶黏剂成为了本行业的主要发展方向之一。
VAE乳液胶是重要的水基胶，符合日益严格的环保要求，有广阔的发展前景和应用前景。VAE乳液胶是醋酸乙烯(VAc)和乙烯(Ethyl-ene)单体乳液共聚物的简称，以它为基料加入增黏剂、增稠剂、交联剂、填充剂后制成VAE乳液胶黏剂。VAE乳液胶黏具有湿黏性好、固化速度较快、贮存稳定、耐水性耐候性好、不易老化、含醛量小于3.8×10-6、可粘接多种材料、使用安全方便等优点。
但VAE乳液胶仍含有少量甲醛，对游离甲醛挥发物仍未能很好控制。另外，VAE乳液胶虽然可以直接作胶黏剂用，但其初黏性、粘接强度、耐水性、固化速度、黏度等性能不够理想，应用受到限制。若能研发无甲醛的制备方法，通过共混、交联、水解、增黏等手段改善并提高其性能，同时降低成本，VAE乳液胶将成为不可多得的环保胶。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水溶型无甲醛木材胶黏剂，用以解决目前胶黏剂多含有甲醛，而低醛胶黏剂的初黏性、粘接强度等性能不够理想的问题。
本发明的另一目的在于提供该胶黏剂的制备方法。
本发明所述水溶型无甲醛木材胶黏剂由以下重量份的原料制成：淀粉200～600、蒸馏水500～1000、水溶性烯烃类接枝单体20～400、交联剂10～200、对甲苯磺酸1～2、聚合反应催化剂10～70。
优选地，所述水溶型无甲醛木材胶黏剂由以下重量份的原料制成：淀粉300～400、蒸馏水700～900、水溶性烯烃类接枝单体50～200、交联剂30～160、对甲苯磺酸1～2、聚合反应催化剂30～40。
其中所述水溶性烯烃类接枝单体为丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酰胺中的一种；所述交联剂为戊二醛、乙二醛、己二醛中的一种；所述聚合反应催化剂为偶氮二异丁腈(AIBN)、硝酸铈铵、过硫酸铵中的一种。
本发明还提供了上述水溶型无甲醛木材胶黏剂的制备方法，具体包括以下步骤：
1)按比例称取各种原料，混合均匀，得到配好的胶黏剂母液；
2)胶黏剂母液在室温或60～80℃条件下，机械搅拌状态下，连续反应1～2h，得到水溶型无甲醛木材胶黏剂。
采用本发明方法制备的水溶型无甲醛木材胶黏剂的优点是：
1、本发明所述胶黏剂属于水溶型胶黏剂，不含甲醛，安全环保。
2、本发明所述胶黏剂使用水溶性烯类单体接枝，可以通过木粉表面的接枝及交联完成木质材料的胶粘，胶合强度高，初粘强度可达2.2MPa。
3、本发明所述水溶型无甲醛木材胶黏剂可微波固化或受热固化，制备方法简单，并具有贮存稳定性好、强度建立快等优异性能。
4、本发明所述水溶型无甲醛木材胶黏剂能够广泛应用于木材拼装、人造板等领域。应用该胶黏剂制造的胶合板，其初粘强度可达1.3～2.2Mpa，胶合强度可达0.45～0.85Mpa。
附图说明
图1是不同含量硝酸铈铵对胶合板剪切强度和胶合强度的影响
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1 制备水溶型无甲醛木材胶黏剂
利用本发明制备水溶型无甲醛木材胶黏剂，首先按以下重量份称取原料：淀粉300、蒸馏水860、丙烯酰胺80、戊二醛35、对甲苯磺酸1、偶氮二异丁腈30。
本发明所用的各原料均可以市购获得。
将上述原料混合均匀，得到配好的胶黏剂母液，加入到三口烧瓶中。在油浴锅中加热，温度控制在80℃，机械搅拌，反应2h，得到水溶型无甲醛木材胶黏剂。
实施例2制备水溶型无甲醛木材胶黏剂
利用本发明制备水溶型无甲醛木材胶黏剂，首先按以下重量份称取原料：淀粉300、蒸馏水860、丙烯酰胺70、戊二醛35、对甲苯磺酸1、硝酸铈铵30。
将上述原料混合均匀，得到配好的胶黏剂母液，加入到三口烧瓶中。在油浴锅中加热，温度控制在80℃，机械搅拌，反应1h，得到水溶型无甲醛木材胶黏剂。
实施例3制备水溶型无甲醛木材胶黏剂
利用本发明制备水溶型无甲醛木材胶黏剂，首先按以下重量份称取原料：淀粉400、蒸馏水860、丙烯酰胺60、戊二醛35、对甲苯磺酸1、过硫酸铵30。
将上述原料混合均匀，得到配好的胶黏剂母液，加入到三口烧瓶中。在油浴锅中加热，温度控制在60℃，机械搅拌，反应2h，得到水溶型无甲醛木材胶黏剂。
实施例4制备水溶型无甲醛木材胶黏剂
利用本发明制备水溶型无甲醛木材胶黏剂，首先按以下重量份称取原料：淀粉600、蒸馏水1000、丙烯酸甲酯400、己二醛200、对甲苯磺酸2、偶氮二异丁腈70。
将上述原料混合均匀，得到配好的胶黏剂母液，加入到三口烧瓶中。在油浴锅中加热，温度控制在80℃，机械搅拌，反应2h，得到水溶型无甲醛木材胶黏剂。
实施例5制备水溶型无甲醛木材胶黏剂
利用本发明制备水溶型无甲醛木材胶黏剂，首先按以下重量份称取原料：淀粉200、蒸馏水500、丙烯酸20、乙二醛10、对甲苯磺酸1、偶氮二异丁腈10。
将上述原料混合均匀，得到配好的胶黏剂母液，机械搅拌，反应1h，得到水溶型无甲醛木材胶黏剂。
实施例6不同胶黏剂所制胶合板的剪切强度和胶合强度
按照实施例1-5制备水溶型无甲醛木材胶黏剂，分别应用于胶合板的制造，具体方法为：单板树种采用杨木(1.5mm)，含水率8～12％，幅面35cm×35cm，芯板双面刷胶，涂胶量为230～300g/m2，采用淀粉作固化剂，添加量为胶黏剂质量的30％，采用三层胶合板的方式组坯，在温度120～160℃、压力1.0～1.3MPa条件下热压7min，冷却制成胶合板。
测试不同胶黏剂所制胶合板的胶合板剪切强度和胶合强度，结果如表1所示，应用本发明所述水溶型无甲醛木材胶黏剂制备的胶合板，不仅没有甲醛污染的问题，其剪切强度和胶合强度高于传统白乳胶所制胶合板：
表1实施例1-5胶黏剂所制胶合板的剪切强度和胶合强度
  胶黏剂   剪切强度(MPa)   胶合强度(MPa)
  实施例1   1.9   0.56
  实施例2   2.12   0.80
  实施例3   2.2   0.80
  实施例4   2.10   0.81
  实施例5   1.76   0.46
  白乳胶   0.56   0.19
实施例7不同含量的硝酸铈铵对胶合板剪切强度和胶合强度的影响
按照实施例2制备水溶型无甲醛木材胶黏剂，并在其中添加不同含量的硝酸铈铵，添加量分别达原料总重的到2％、4％、6％、8％。制成的胶黏剂应用于胶合板的制造，具体方法同实施例6。测试不同含量硝酸铈铵对胶合板剪切强度和胶合强度的影响。
试件不用水浸泡，直接测试其剪切强度。按照GB/T9846.3-2004中III类胶合板的要求测定其胶合强度。
测试结果如图1所示，表明在适宜条件下，胶合板应用本发明制备的水溶型无甲醛木材胶黏剂，其剪切强度(bonding strength)可达2.2MPa，胶合强度(shear strength)可达0.8MPa。

Claims (7)

1.一种水溶型无甲醛木材胶黏剂，其特征在于，由以下重量份的原料制成：淀粉200～600、蒸馏水500～1000、水溶性烯烃类接枝单体20～400、交联剂10～200、对甲苯磺酸1～2、聚合反应催化剂10～70。
2.根据权利要求1所述的水溶型无甲醛木材胶黏剂，其特征在于，所述水溶型无甲醛木材胶黏剂由以下重量份的原料制成：淀粉300～400、蒸馏水700～900、水溶性烯烃类接枝单体50～200、交联剂30～160、对甲苯磺酸1～2、聚合反应催化剂30～40。
3.根据权利要求1或2所述的水溶型无甲醛木材胶黏剂，其特征在于，所述水溶性烯烃类接枝单体为丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酰胺中的一种。
4.根据权利要求1或2所述的水溶型无甲醛木材胶黏剂，其特征在于，所述交联剂为戊二醛、乙二醛、己二醛中的一种。
5.根据权利要求1或2所述的水溶型无甲醛木材胶黏剂，其特征在于，所述聚合反应催化剂为偶氮二异丁腈、硝酸铈铵、过硫酸铵中的一种。
6.制备权利要求1或2所述的水溶型无甲醛木材胶黏剂的方法，其包括以下步骤：
(1)按比例称取各种原料，混合均匀，得到配好的胶黏剂母液；
(2)胶黏剂母液在常温或60～80℃加热条件下，机械搅拌状态下，连续反应1～2h，得到水溶型无甲醛木材胶黏剂。
7.权利要求1～5任一项所述的水溶型无甲醛木材胶黏剂在粘合木质材料中应用。
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