CN103254860B - 一种ufim胶黏剂、制备方法及ufim胶合生态植物纤维板和刨花板 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种UFIM胶黏剂，其以甲醛、尿素、无机矿物质粉为主要原料，采用先由甲醛和尿素进行缩聚反应，然后加入无机矿物质粉，混合均匀而成。本发明还提供UFIM胶黏剂的制备方法，以及由UFIM胶黏剂制备的具有低甲醛释放量、高尺寸稳定性、低制造成本，集环保、阻燃功能于一体的生态植物纤维板、刨花板。采用本发明制备的植物纤维板、刨花板甲醛释放量降低30%以上，产品的尺寸稳定性提高10%以上；节约植物纤维和刨花10～30%；植物纤维板或刨花板具有一定的阻燃性，耐磨性和表面硬度有所提高。

Description

一种UFIM胶黏剂、制备方法及UFIM胶合生态植物纤维板和刨花板

技术领域

本发明涉及人造板胶黏剂及其胶合人造板，具体地说，涉及一种环保型低成本、高品质生态植物纤维板和刨花板用胶黏剂、制备方法及其胶合生态植物纤维板和刨花板。

背景技术

除了各种规格和形态的木质单元外，胶黏剂是人造板生产的最主要原料，胶黏剂的性能直接决定着人造板产品的最终性能及使用环境。目前，人造板工业中使用的胶黏剂绝大多数是合成树脂型胶黏剂，其中尤以“三醛”胶（即脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂）的应用最为广泛。据统计，2011年，我国人造板行业脲醛树脂胶黏剂用量超过1000万吨，酚醛树脂胶黏剂约90万吨，三聚氰胺甲醛树脂胶黏剂约40万吨，上述胶黏剂用量占全国胶黏剂总用量的60%以上。

脲醛树脂胶黏剂由于具有原材料（甲醛和尿素）来源广泛、价格低廉、制备工艺简单等优点，已经成为人造板工业中用量最大的胶黏剂。但与此同时，采用脲醛树脂胶黏剂制造的人造板无一例外都含有一定量的甲醛，超标准的甲醛释放将给室内环境造成污染和对人类的身体健康带来极大危害。因此，开发出具有低成本、低游离甲醛的人造板胶黏剂对于提高产品质量、改善产品性能、降低人造板生产成本和维系人居环境安全具有非常重要的现实意义。

植物纤维板和刨花板是以木材、非木材纤维或刨花为主要原料，施加合成树脂在加热加压的条件下压制而成的一种植物基复合材料。它具有较好的力学性能及机械加工性能好、容易进行表面装饰处理等优点，已经成为我国人造板家族中的主要板种。但普通纯植物基纤维板和刨花板不具有阻燃特性，耐水性较差，产品使用范围受到极大限制，且绝大多数植物纤维板和刨花板是以植物纤维和刨花为主要原材料，由于植物纤维和刨花的成本较高，使得板材产品价格较贵，缺乏市场竞争力。

因此，在保持植物纤维板及刨花板原有产品特色和优点的前提下，采用新的技术手段，对节约植物原料，改善植物纤维板及刨花板的耐水和尺寸稳定性性能，并赋予其环保、阻燃等新功能，拓展植物纤维板及刨花板应用领域，提高生产效率，降低生产成本，对于提高我国植物纤维板及刨花板产品附加值和市场竞争力具有重大意义，并将产生重大的经济、社会和生态效益。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种生态植物纤维板及刨花板用新型尿素-甲醛-无机矿物胶黏剂（UFIM胶黏剂）。

本发明的再一目的是提供该UFIM胶黏剂的制备方法。

本发明的另一目的是提供采用UFIM胶黏剂制备的具有低游离甲醛释放、高尺寸稳定性、低制造成本和具有一定阻燃功能的生态植物纤维板和刨花板。

为了实现本发明目的，本发明提供一种UFIM胶黏剂，其以甲醛、尿素、无机矿物质粉为主要原料，采用先由甲醛和尿素进行缩聚反应，然后加入无机矿物质粉，混合均匀而成。

其中，所述无机矿物质粉为大理石粉、花岗岩粉、云母粉、硅酸盐粉、碳酸钙粉、滑石粉等无机矿质粉中的一种或几种，规格为100目以上。

所述无机矿物质粉与缩聚反应获得的半成品的重量比为1:0.6～1.4。

在加入无机矿物质粉之前，还加入水，水与缩聚反应获得的半成品重量比为1:5～15。

本发明的UFIM胶黏剂为均匀共混的悬浮液，具体采用如下方法制备而成：

1）先将甲醛溶液的pH值调到7.0～8.0，然后加入总添加量50～55%的尿素，并将pH控制在8.0～8.5范围内，升温到65～68℃关闭蒸汽；

2）自然升温，80～82℃下控制pH值在6.6～6.8范围，并在88～90℃下保温30分钟；

3）将pH值调到5.0～5.2，在90～92℃下反应90～120分钟，当粘度达到16～18秒/30℃时，将pH值调到7.0～7.5，并降温；

4）当温度降到80～85℃时，加入总添加量25～30%的尿素，在75～78℃时保温20分钟；

5）降温至75℃，加入总添加量20～25%的尿素，在65℃下保温15分钟；并将pH值调到7.5～8.0，冷却至40℃以下；

6）加入水，水与5）中的半成品重量比为1:5～15，进行混合，再加入无机矿物质粉，无机矿物质粉与5）中的半成品的重量比为1:0.6～1.4，混合均匀，制成均匀共混悬浮UFIM胶黏剂。

其中，所述尿素与甲醛摩尔比为1:1.0～1.2。

本发明调节pH值可采用氢氧化钠或甲酸。

本发明所述UFIM胶黏剂的制备方法，采用先由甲醛和尿素进行缩聚反应，然后加入无机矿物质粉，混合均匀而成。

其中，所述无机矿物质粉为大理石粉、花岗岩粉、云母粉、硅酸盐粉、碳酸钙粉、滑石粉等无机矿质粉中的一种或几种，规格为100目以上。

所述无机矿物质粉与缩聚反应获得的半成品的重量比为1:0.6～1.4。

在加入无机矿物质粉之前，还加入水，水与缩聚反应获得的半成品重量比为1:5～15。

具体地说，采用如下方法制备而成：

1）先将甲醛溶液的pH值调到7.0～8.0，然后加入总添加量50～55%的尿素，并将pH控制在8.0～8.5范围内，升温到65～68℃关闭蒸汽；

2）自然升温，80～82℃下控制pH值在6.6～6.8范围，并在88～90℃下保温30分钟；

3）将pH值调到5.0～5.2，在90～92℃下反应90～120分钟，当粘度达到16～18秒/30℃时，将pH值调到7.0～7.5，并降温；

4）当温度降到80～85℃时，加入总添加量25～30%的尿素，在75～78℃时保温20分钟；

5）降温至75℃，加入总添加量总添加量20～25%的尿素，在65℃下保温15分钟；并将pH值调到7.5～8.0，冷却至40℃以下；

6）加入水，水与5）中的半成品重量比为1:5～15，进行混合，再加入无机矿物质粉，无机矿物质粉与5）中的半成品的重量比为1:0.6～1.4，混合均匀，制成均匀共混悬浮UFIM胶黏剂。

其中，尿素与甲醛摩尔比为1:1.0～1.2。

本发明调节pH值可采用氢氧化钠或甲酸。

本发明所述UFIM胶黏剂可用于制备具有低甲醛释放量、高尺寸稳定性、低制造成本和具有一定阻燃功能的生态植物纤维板和刨花板。

其中，所述的生态植物纤维板或刨花板含有10～40%无机矿物质粉。

同时，在所述生态植物纤维板或刨花板中还含有15～60%（绝干量）的胶黏剂（脲醛树脂）。

所述植物纤维及刨花采用木材、竹材或农作物秸秆等经机械加工而成。

本发明所述生态植物纤维板和刨花板采用先将UFIM胶黏剂包覆于植物纤维和刨花表面，然后进行干燥处理，并按普通纤维板和刨花板生产工艺制备而成。

具体地说，将该UFIM胶黏剂均匀喷射在植物纤维或刨花表面，然后再通过干燥系统对施胶后的植物纤维或刨花进行干燥，最后通过真空气流或机械铺装成型、热压、冷却和砂光等工序制备环保型、低成本、高品质植物纤维板和刨花板。

本发明采用甲醛、尿素、无机矿物质粉（大理石粉、花岗岩粉、云母粉、硅酸盐粉、碳酸钙粉、滑石粉等）为主要原料，通过分批、分次聚合及复配制备UFIM胶黏剂。

UFIM胶黏剂制备具有成本低的特点，用该胶黏剂制备生态植物纤维和刨花板，甲醛释放量降低30%左右，铺装后板坯厚度减小10%以上，热压机压板开档尺寸可以减小10%左右，闭合时热压周期中的辅助时间可以缩短10～15s；因此，生产效率可提高5%左右。

本发明的UFIM胶黏剂中含有比表面积极大的无机矿物质粉，无机矿物质粉可以吸附和固定大量的游离甲醛，同时，无机矿物质粉的加入可以节约10～30%的木材，而且可以堵塞植物纤维或刨花中的甲醛以及植物纤维板及刨花板从空气中的吸收水分的通道。因此，采用本发明制备的生态植物纤维板和刨花板甲醛释放量显著降低，降低幅度高达30%左右，产品的尺寸稳定性提高10%以上；采用本发明制造的生态植物纤维板和刨花板具有一定的阻燃性和耐磨性，产品表面硬度有所提高，生产成本明显降低。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。实施例1

本实施例所述UFIM胶黏剂采用如下步骤制备而成：

（1）15000kg的甲醛加入反应釜中，开动搅拌器均匀混合，用氢氧化钠将PH调到7.0。

（2）加入5400kg的尿素、打开蒸汽阀门缓慢升温，搅拌5分鈡后测pH值，约在8.0左右，升温到65℃关闭蒸汽。

（3）自然升温到80℃时测pH值，控制在6.0左右，在90℃下保温30分钟。

（4）缓慢加入5kg浓度约在20%的甲酸，将pH值调到5.2左右。

（5）在90℃下反应120分钟，当粘度达到18秒/30℃时，立即加入氢氧化钠将pH值调到7.5，并降温。

（6）当温度降到80℃时，加入2400kg尿素，在78℃时保温20分钟。

（7）降温至75℃，加入2200kg的尿素，在65℃下保温15分钟。加入氢氧化钠将pH值调到7.5，加入与半成品重量比为1:5～15的水，搅拌10分钟，冷却至40℃以下用泵将半成品输送至搅拌罐。

（8）向混合搅拌罐加入325目的云母粉，云母粉与（7）中的半成品的质量比为1:0.6，加入云母粉的同时启动搅拌器，使半成品以及云母粉充分均匀混合，制成均匀共混悬浮UFIM胶黏剂。

本实施例的UFIM胶黏剂可制成生态植物纤维板和刨花板，其主要原理为采用木材、竹材及农作物秸秆等经机械加工制成的植物纤维或刨花。将40重量份UFIM胶黏剂与60重量份植物纤维或刨花均匀混合；然后再通过干燥系统对施胶后的植物纤维或刨花进行干燥，最后通过真空气流或机械铺装成型、热压、冷却和砂光等工序制备环保型、低成本、高品质生态植物纤维板及刨花板。

其中，热压温度180℃，热压压力为3.5MPa，热压时间为20s/mm。

实施例2

本实施例所述UFIM胶黏剂采用如下步骤制备而成：

（1）15000kg的甲醛加入反应釜中，开动搅拌器均匀混合，用氢氧化钠将pH调到8.0。

（2）加入5400kg的尿素，打开蒸汽阀门缓慢升温，搅拌5分鈡后测pH值，约在8.5左右，升温到68℃时关闭蒸汽。

（3）自然升温到82℃时测pH值，控制pH值为6.8，在88℃下保温30分钟。

（4）缓慢加入5kg浓度约在20%的甲酸，将pH值调到5.0。

（5）在90℃下反应90分钟，当粘度达到16～18秒/30℃时，立即加入氢氧化钠将pH值调到7.0～7.5，并降温。

（6）当温度降到80℃时，加入2400kg尿素，在75℃时保温20分钟。

（7）降温至75℃，加入2200kg的尿素，在65℃下保温15分钟。加入氢氧化钠将pH值调到8.0，加入与半成品重量比为1:5～15的水，搅拌10分钟，冷却至40℃以下用泵将半成品输送至搅拌罐。

（8）向搅拌罐加入400目的碳酸钙粉，碳酸钙粉与（7）中的半成品的质量比为1:1.4，加入碳酸钙粉的同时启动搅拌器，使半成品以及无机矿物质粉充分均匀混合，制成均匀共混悬浮UFIM胶黏剂。

本实施例的UFIM胶黏剂可用于制备生态植物纤维板和刨花板，该板是采用木材、竹材及农作物秸秆等经机械加工制成的植物纤维或刨花为主要原料。将30重量份UFIM胶黏剂与70重量份植物纤维均匀混合；然后再通过干燥系统对施胶后的植物纤维或刨花进行干燥，最后通过真空气流或机械铺装成型、热压、冷却和砂光等工序制成环保型、低成本、高品质生态植物纤维板或刨花板。

其中，热压温度190℃，热压压力为3.5MPa，热压时间为25s/mm。

对于实施例1、2制成的植物纤维板按照GB/T11718-2009中密度纤维板标准对各项理化性能进行检测，结果见表1。

表1

由此可见，本发明的UFIM胶黏剂制成的生态植物纤维板各项性能指标均达到国家标准，甲醛释放量明显降低，具有一定的阻燃性和耐磨性，产品表面硬度有所提高，生产成本明显降低。

以上显示和描述了本发明的基本原理、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 (6)

1.一种UFIM胶黏剂，其特征在于，其以甲醛、尿素、无机矿物质粉为主要原料，采用先由甲醛和尿素进行缩聚反应，然后加入无机矿物质粉，混合均匀而成；其制备过程如下：

1）先将甲醛溶液的pH值调到7.0～8.0，然后加入总添加量50～55%的尿素，并把pH控制在8.0～8.5范围内，升温到65～68℃关闭蒸汽；

2）自然升温，80～82℃下控制pH值在6.6～6.8范围，并在88～90℃下保温30分钟；

3）将pH值调到5.0～5.2，在90～92℃下反应90～120分钟，当粘度达到16～18秒/30℃时，将pH值调到7.0～7.5，并降温；

4）当温度降到80～85℃时，加入总添加量25～30%的尿素，在75～78℃时保温20分钟；

5）降温至75℃，加入总添加量20～25%的尿素，在65℃下保温15分钟；并将pH值调到7.5～8.0，冷却至40℃以下；

6）加入水，水与5）中的半成品重量比为1:5～15，进行混合，再加入无机矿物质粉，无机矿物质粉与5）中的半成品的重量比为1:0.6～1.4，混合均匀，制成均匀共混悬浮UFIM胶黏剂。

2.根据权利要求1所述的UFIM胶黏剂，其特征在于，所述无机矿物质粉为大理石粉、花岗岩粉、云母粉、硅酸盐粉、碳酸钙粉、滑石粉中的一种或几种，规格为100目以上。

3.根据权利要求1或2所述的UFIM胶黏剂，其特征在于，所述尿素与甲醛摩尔比为1:1.0～1.2；调节pH值采用氢氧化钠或甲酸。

4.制备权利要求1或2任意一项所述UFIM胶黏剂的方法，其特征在于，采用先由甲醛和尿素进行缩聚反应，然后加入无机矿物质粉，混合均匀而成；其制备过程如下：

1）先将甲醛溶液的pH值调到7.0～8.0，然后加入总添加量50～55%的尿素，并把pH控制在8.0～8.5范围内，升温到65～68℃关闭蒸汽；

2）自然升温，80～82℃下控制pH值在6.6～6.8范围，并在88～90℃下保温30分钟；

3）将pH值调到5.0～5.2，在90～92℃下反应90～120分钟，当粘度达到16～18秒/30℃时，将pH值调到7.0～7.5，并降温；

4）当温度降到80～85℃时，加入总添加量25～30%的尿素，在75～78℃时保温20分钟；

5）降温至75℃，加入总添加量20～25%的尿素，在65℃下保温15分钟；并将pH值调到7.5～8.0，冷却至40℃以下；

6）加入水，水与5）中的半成品重量比为1:5～15，进行混合，再加入无机矿物质粉，无机矿物质粉与5）中的半成品的重量比为1:0.6～1.4，混合均匀，制成均匀共混悬浮UFIM胶黏剂。

5.一种包含权利要求1或2任意一项所述UFIM胶黏剂的UFIM胶合植物纤维板或刨花板。

6.根据权利要求5所述的UFIM胶合植物纤维板或刨花板，其特征在于，所述UFIM胶合植物纤维板或刨花板含有10～40%无机矿物质粉。