CN102965032B - 一种互穿聚合物网络结构硅系木材胶黏剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种互穿聚合物网络结构硅系木材胶黏剂及其制备方法，其胶黏剂组分包括水玻璃、10%的PVA水溶液、去离子水、非离子型乳化剂、有机强酸、有机弱酸、水性钛酸酯交联剂。其制备方法中首先利用PVA与水玻璃进行乳液复合，通过强酸、弱酸的逐步交联，形成半互穿聚合物网络结构PVA-水玻璃复合乳液，接着利用水性钛酸酯交联剂，与上述复合乳液形成互穿聚合物网络结构硅系胶黏剂。本发明的特点是：所制备的硅系木材胶黏剂具有互穿聚合物网络结构，极大改善了无机硅系胶黏剂的粘接性能。同时，制备的胶黏剂环保无毒，且原料来源广泛，制备方法简单易行，在人造板领域具有广阔应用前景。

Description

一种互穿聚合物网络结构硅系木材胶黏剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种木材胶黏剂领域，具体为一种互穿聚合物网络结构硅系木材胶黏剂及其制备方法。

背景技术

一般来说，人造板工业需要广泛使用胶黏剂。然而，随着科学技术的发展与进步，以及人们环保意识的日益增强，现代社会对人造板用胶黏剂的要求也越来越高，主要体现在高性能和环保方面，开发无污染、无毒害的高性能胶黏剂已成为目前木材胶黏剂发展的必然趋势。

就现有技术来说，以水玻璃为代表的硅系无机胶黏剂是一类来源广泛、价格低廉、环境友好的重要胶黏剂品种，具有无毒、无异味、无污染、粘接力强、耐温性好、耐腐蚀、耐火、耐酸、耐老化性能优异等特点，用于粘接金属、玻璃、陶瓷、石材等材料时，显示出极其优良的粘接性能。然而，以水玻璃为代表的硅系无机胶黏剂在粘接木质材料时，容易出现固化胶脆性大、胶合强度低、耐水性差等缺陷，严重影响其应用。

发明内容

本发明的所要解决的技术问题在于提供一种互穿聚合物网络结构硅系木材胶黏剂及其制备方法，这种木材胶黏剂耐水性好、粘接力强，以攻克现有水玻璃木材胶黏剂存在的脆性大、粘接强度低、耐水性差的问题，解决目前木质品粘接使用的三醛胶带来的醛类有毒化合物污染环境和危害健康的技术缺陷。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种互穿聚合物网络结构硅系木材胶黏剂，其原料包括以下重量份的组分：

水玻璃：70~80份；

10%的PVA水溶液：20~30份；

去离子水：20~40份；

非离子型乳化剂：0.1~0.2份；

有机强酸：1 ~2份；

有机弱酸：1~2份；

水性钛酸酯交联剂：0.5~2.5份；

基于上述组分的一种互穿聚合物网络结构硅系木材胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：

1）将10%的PVA溶液、非离子型乳化剂、1/6重量份去离子水依次加入到配有搅拌器、滴液漏斗、温度计的三口反应瓶中，在60~70℃搅拌20~60min后，加入2/3重量份水玻璃，进行充分搅拌混合；

2）将有机强酸、有机弱酸和1/2重量份去离子水配成混合溶液，将混合溶液加入滴液漏斗中，在75~85℃缓慢滴加到反应瓶中，滴加完成后，继续保温反应30~60min；

3）将余下1/3重量份水玻璃、1/3重量份去离子水加入反应瓶中，搅拌均匀后，进行熟化反应4~10h；

4）熟化完成后，将水性钛酸酯交联剂加到反应瓶中，搅拌分散20~30min，降温、出料，制得本发明的一种互穿聚合物网络结构硅系木材胶黏剂。

作为本发明的一项技术特点，所述水玻璃是模数为3.0~3.4的钠水玻璃、模数为3.0~3.4的钾水玻璃、模数为3.0~3.4的锂水玻璃中的一种或几种的组合。

作为本发明的一项技术特点，所述非离子型乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基醇酰胺聚氧乙烯醚中的一种或几种的组合。

作为本发明的一项技术特点，所述有机强酸为柠檬酸、二羟甲基丙酸中的一种。

作为本发明的一项技术特点，所述有机弱酸为草酸、苯甲酸、苯酚中的一种或几种的组合。

作为本发明的一项技术特点，所述水性钛酸酯交联剂为PVA（聚乙烯醇）专用交联剂。

本发明从改变硅系胶黏剂的分子结构入手，利用环保型有机聚合物对硅系无机胶黏剂进行增柔增韧改性，改善硅系无机胶黏剂的粘接性能，因而具有巨大的市场发展应用潜力。

有益效果：本发明制备方法和所需设备简单，所用主要组分水玻璃、PVA均价格低廉，绿色环保，保证了本发明胶黏剂的低成本和清洁无污染。本发明制得的互穿聚合物网络结构胶黏剂具有胶合强度高、耐水性优异、环保无毒、可室温固化等特点，可广泛用于木材单板、木纤维、刨花、竹纤维、竹篾等木质材料粘接。

具体实施方式

下面举实例对本发明进行详细描述。

实施例1:

将30份质量分数为10%的PVA溶液、0.2份烷基酚聚氧乙烯醚、6.7份去离子水依次加到反应瓶中，在60℃搅拌60min后，加入53.3份水玻璃，进行充分搅拌混合；接着将2份柠檬酸、2份苯甲酸溶解于20份去离子水中配成混合溶液，在85℃的反应温度下，通过滴液漏斗缓慢滴加到反应瓶中，滴加完成后，继续保温反应60min；然后，将26.7份水玻璃和13.3份去离子水加入反应瓶中，搅拌均匀后，熟化反应10h；熟化完成后，将2.5份水性钛酸酯交联剂加到反应瓶中，快速搅拌分散30min，降温、出料，即制得本发明的一种互穿聚合物网络结构硅系木材胶黏剂。

实施例2：

将25份质量分数为10%的PVA溶液、0.15份脂肪醇聚氧乙烯醚、5份去离子水依次加到反应瓶中，在65℃搅拌40min后，加入50份水玻璃，进行充分搅拌混合；接着将1.5份二羟甲基丙酸、1.5份苯酚溶解于15份去离子水中配成混合溶液，在80℃的反应温度下，通过滴液漏斗缓慢滴加到反应瓶中，滴加完成后，继续保温反应40min；然后，将25份水玻璃和10份去离子水加入反应瓶中，搅拌均匀后，熟化反应7h；熟化完成后，将1.8份水性钛酸酯交联剂加到反应瓶中，快速搅拌分散25min，降温、出料，即制得本发明的一种互穿聚合物网络结构硅系木材胶黏剂。

实施例3：

将20份质量分数为10%的PVA溶液、0.1份烷基醇酰胺聚氧乙烯醚、3.3份去离子水依次加到反应瓶中，在70℃搅拌30min后，加入46.7份水玻璃，进行充分搅拌混合；接着将1份柠檬酸、1份草酸溶解于10份去离子水中配成混合溶液，在75℃的反应温度下，通过滴液漏斗缓慢滴加到反应瓶中，滴加完成后，继续保温反应30min；然后，将23.3份水玻璃和6.7份去离子水加入反应瓶中，搅拌均匀后，熟化反应4h；熟化完成后，将0.5份水性钛酸酯交联剂加到反应瓶中，快速搅拌分散20min，降温、出料，即制得本发明的一种互穿聚合物网络结构硅系木材胶黏剂。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种互穿聚合物网络结构硅系木材胶黏剂的制备方法，其特征在于，包括以下重量份的组分：

水玻璃：70~80份；

10%的PVA水溶液：20~30份；

去离子水：20~40份；

非离子型乳化剂：0.1~0.2份；

有机强酸：1 ~2份；

有机弱酸：1~2份；

水性钛酸酯交联剂：0.5~2.5份；

其制备步骤如下：

① 将10%的PVA溶液、非离子型乳化剂、1/6重量份去离子水依次加入到配有搅拌器、滴液漏斗、温度计的三口反应瓶中，在60~70℃搅拌20~60min后，加入2/3重量份水玻璃，进行充分搅拌混合；

② 将有机强酸、有机弱酸和1/2重量份去离子水配成混合溶液，将混合溶液加入滴液漏斗中，在75~85℃缓慢滴加到反应瓶中，滴加完成后，继续保温反应30~60min；

③ 将余下1/3重量份水玻璃、1/3重量份去离子水加入反应瓶中，搅拌均匀后，进行熟化反应4~10h；

④ 熟化完成后，将水性钛酸酯交联剂加到反应瓶中，搅拌分散20~30min，降温、出料，制得本发明的一种互穿聚合物网络结构硅系木材胶黏剂。

2.根据权利要求1所述的一种互穿聚合物网络结构硅系木材胶黏剂的制备方法，其特征在于，所述水玻璃是模数为3.0~3.4的钠水玻璃、模数为3.0~3.4的钾水玻璃、模数为3.0~3.4的锂水玻璃中的一种或几种的组合。

3.根据权利要求1所述的一种互穿聚合物网络结构硅系木材胶黏剂的制备方法，其特征在于，所述非离子型乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基醇酰胺聚氧乙烯醚中的一种或几种的组合。

4.根据权利要求1所述的一种互穿聚合物网络结构硅系木材胶黏剂的制备方法，其特征在于，所述有机强酸为柠檬酸、二羟甲基丙酸中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种互穿聚合物网络结构硅系木材胶黏剂的制备方法，其特征在于，所述有机弱酸为草酸、苯甲酸、苯酚中的一种或几种的组合。