CN103320056B

CN103320056B - 集成材粘合剂

Info

Publication number: CN103320056B
Application number: CN201310293692.9A
Authority: CN
Inventors: 周旭峰; 刘兆平; 姜宏
Original assignee: Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Current assignee: Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Priority date: 2013-07-11
Filing date: 2013-07-11
Publication date: 2015-08-19
Anticipated expiration: 2033-07-11
Also published as: CN103320056A

Abstract

本发明提供了一种集成材粘合剂，包括主剂和固化剂；所述主剂和固化剂的质量比为（95～105）：（12～16）；所述主剂由下列组分组成：EVA乳液35～50质量份；碳基填料1～12质量份；咪唑类离子液体5～12质量份；丙烯酸乳液10～15质量份；去离子水20～35质量份；羧甲基纤维素钠0.05～0.3质量份；增塑剂0.1～0.5质量份；pH调节剂0.05～0.2质量份。本发明提供的集成材粘合剂以碳基填料作为增强剂，制备得到集成材粘合剂的粘结强度高，且和其余组分一起使得集成材粘合剂具有防静电或导电功能。由于碳基填料具有导热、轻质、阻燃的特性，粘结木料时可以缩短加工时间，粘合剂还具有轻质、阻燃的优点。

Description

集成材粘合剂

技术领域

本发明涉及木材组装胶技术领域，尤其涉及一种集成材粘合剂。

背景技术

随着人们生活质量的提高，木材加工行业迅速发展，粘合剂被广泛的研究及应用。粘合剂是最重要的辅助材料之一，在包装作业中应用极为广泛。粘合剂是具有粘性的物质，借助其粘性将两种分离的材料连接在一起，粘合剂的种类很多，集成材粘合剂即为其中一种。集成材工业用粘合剂主要为水性异氰酸酯交联剂/VAE复合胶。

现有技术公开了多种粘合剂的制备方法，如申请号为201210452661.9的中国专利“一种高强度双组份拼板胶及其制备方法”公开了一种高强度双组份拼板胶及其制备方法，该拼板胶包括主剂和固化剂，主剂包括：醋酸乙烯类乳液40～60%、聚乙烯醇2～4%、功能单体1～5%、增塑剂0～1.5%、无机填料15～25%、分散剂0.05～0.2%、消泡剂0.05～0.2%、杀菌剂0.05～0.2%、去离子水5～30%，固化剂为多亚甲基多苯基多异氰酸酯。该粘合剂不含有机溶剂属于环保型胶黏剂产品，拼接木材强度高，耐水性能优异，但其防静电性能差，限制了其在木材表面防静电喷涂等领域的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种集成材粘合剂，本发明提供的集成材粘合剂具有高的粘结强度且具有防静电或导电性能。

本发明提供了一种集成材粘合剂，包括主剂和固化剂；

所述主剂和固化剂的质量比为（95～105）：（12～16）；

所述主剂由下列组分组成：

优选的，所述主剂和固化剂的质量比为（96～103）：（13～15）。

优选的，所述主剂由下列组分组成：

优选的，所述碳基填料选自石墨烯、碳纳米管和碳纤维中的一种或几种。

所述咪唑类离子液体选自氯化1-丁基-3-甲基咪唑离子液体、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑离子液体、氯化1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑离子液体、1-丁基-3-甲基咪唑甲酸盐离子液体、1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐离子液体、1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐离子液体和1-丁基-3-甲基咪唑磷酸酯盐离子液体中的一种或几种。

优选的，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯;所述固化剂为4,4＇-二苯基甲烷二异氰酸酯。

优选的，所述pH调节剂为氨水。

本发明还提供了一种集成材粘合剂的制备方法，包括以下步骤：

将10～15质量份的丙烯酸乳液和1～12质量份的碳基填料混合，加入15～27质量份的去离子水分散，得到分散液；

将35～50质量份的EVA乳液、5～8质量份的去离子水、5～12质量份的咪唑类离子液体、上述分散液、0.05～0.3质量份的羧甲基纤维素钠、0.1～0.5质量份的增塑剂和0.05～0.2质量份的pH调节剂，搅拌后过滤得到主剂；

将上述主剂和固化剂搅拌后得到集成材粘合剂。

优选的，所述丙烯酸乳液、碳基填料和去离子水的质量比为（11～15）：（2～10）：（16～25）。

优选的，所述EVA乳液、去离子水、咪唑类离子液体、羧甲基纤维素钠、增塑剂和pH调节剂的质量比为（38～45）：（5～8）：（5～10）：（0.1～0.3）：（0.2～0.5）：（0.1～0.2）。

与现有技术相比，本发明提供了一种集成材粘合剂，包括主剂和固化剂；所述主剂和固化剂的质量比为（95～105）：（12～16）；所述主剂由下列组分组成：EVA乳液35～50质量份；碳基填料1～12质量份；咪唑类离子液体5～12质量份；丙烯酸乳液10～15质量份；去离子水20～35质量份；羧甲基纤维素钠0.05～0.3质量份；增塑剂0.1～0.5质量份；pH调节剂0.05～0.2质量份。咪唑类离子液体中的阴离子或者阳离子易与2个—OH形成氢键；碳基填料和羧甲基纤维素钠中含有大量的—OH，因此咪唑类离子液体不仅有利于碳基填料在粘结剂中的分散，同时也可以增加体系的粘结强度。本发明提供的集成材粘合剂以碳基填料作为增强剂，制备得到集成材粘合剂的粘结强度高，且和其余组分一起使得集成材粘合剂具有防静电或导电功能。另外，由于碳基填料具有导热、轻质、阻燃的特性，粘结木料时可以缩短加工时间，同时粘合剂具有轻质、阻燃的优点。本发明提供的集成材粘合剂工艺简单，易工业化。

具体实施方式

本发明提供了一种集成材粘合剂，包括主剂和固化剂；

所述主剂和固化剂的质量比为（95～105）：（12～16）；

所述主剂由下列组分组成：

本发明提供的集成材粘合剂包括主剂和固化剂；所述主剂和固化剂的质量比为（95～105）：（12～16），优选为（96～103）：（13～15）。

在本发明中，所述主剂由下列组分组成：

优选由下列组分组成：

本发明对于EVA乳液和丙烯酸乳液的来源和纯度没有特殊限制，可以为市售，优选为工业级。

在本发明中，所述咪唑类离子液体优选选自氯化1-丁基-3-甲基咪唑离子液体、氯化1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑离子液体、1-丁基-3-甲基咪唑甲酸盐离子液体，1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐离子液体，1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐离子液体、1-甲基-3丁基咪唑氯离子液体和1-丁基-3-甲基咪唑磷酸酯盐离子液体中的一种或几种；更优选为氯化1-丁基-3-甲基咪唑离子液体、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑离子液体、1-丁基-3-甲基咪唑甲酸盐离子液体、1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐离子液体和1-丁基-3-甲基咪唑磷酸酯盐离子液体中的一种或几种。本发明对于咪唑类离子液体、去离子水、和羧甲基纤维素钠的来源和纯度没有特殊限制，可以为市售，

在本发明中，所述碳基填料优选选自石墨烯、碳纳米管和碳纤维中的一种或几种。所述石墨烯更优选为经过预氧化处理的石墨烯，具体为：将石墨烯在体积比为3:1的浓硫酸和浓硝酸，在80℃～120℃处理1～12h得到。所述浓硫酸和浓硝酸的总体积（mL）与石墨烯的质量（g）的比例为100：（1～10）。经预氧化处理的石墨烯具有更好的分散性和粘结强度。

咪唑类离子液体中的阴离子或者阳离子易与2个—OH形成氢键；碳基填料和羧甲基纤维素钠中含有大量的—OH，因此咪唑类离子液体不仅有利于碳基填料在粘结剂中的分散，同时也可以增加体系的粘结强度。

在本发明中，所述增塑剂优选为邻苯二甲酸二丁酯。

在本发明中，所述pH调节剂优选为氨水。

在本发明中，所述固化剂优选为4,4＇-二苯基甲烷二异氰酸酯。

本发明提供的集成材粘合剂以碳基填料作为增强剂，制备得到集成材粘合剂的粘结强度高，且和其余组分一起使得集成材粘合剂具有防静电或导电功能。另外，由于碳基填料具有导热、轻质、阻燃的特性，粘结木料时可以缩短加工时间，同时粘合剂具有轻质、阻燃的优点。本发明提供的集成材粘合剂工艺简单，易工业化。

将上述主剂和固化剂搅拌后得到集成材粘合剂。

本发明首先将丙烯酸乳液、碳基填料混合，加入去离子水分散，得到分散液；所述分散优选为超声分散，所述超声的时间优选为0.5～1h。所述丙烯酸乳液、碳基填料和去离子水的质量比为（10～15）：（1～12）：（15～27），优选为（11～15）：（2～10）：（16～25）。

得到分散液后，将EVA乳液、去离子水加入反应釜中溶解后加入咪唑类离子液体、上述分散液、羧甲基纤维素钠、增塑剂和pH调节剂，搅拌后过滤得到主剂；所述溶解优选为加热溶解，所述加热的温度优选为70℃～80℃；本发明对于所述搅拌的方式并无限制，本领域技术人员熟知的搅拌方式即可，可以为机械搅拌或手工搅拌，本发明对此并无限制。所述EVA乳液、去离子水、咪唑类离子液体、羧甲基纤维素钠、增塑剂和pH调节剂的质量比为（35～50）：（5～8）：（5～12）：（0.05～0.3）：（0.1～0.5）：（0.05～0.2），优选为（38～45）：（5～8）：（5～10）：（0.1～0.3）：（0.2～0.5）：（0.1～0.2）。

得到主剂后，将上述主剂和固化剂搅拌后得到集成材粘合剂。本发明对于所述搅拌的方式并无限制，本领域技术人员熟知的搅拌方式即可，可以为机械搅拌或手工搅拌，本发明对此并无限制。所述过滤优选为用滤布过滤，更优选为用80～100目的滤布过滤；所述主剂和固化剂的质量比为（95～105）：（12～16），优选为（96～103）：（13～15）。

在本发明中，主剂的助剂的搅拌混合优选为现配现用。

使用本发明的集成材粘合剂的厚度优选为0.01mm～3mm。

得到粘合剂后，优选采用以下方式对本发明制备的集成材粘合剂进行粘结性能的测试，具体为：

将含水率12%，密度0.72g/cm³，尺寸为30*25*10mm的标准桦木试块抛光处理，再将本发明制备的集成材粘合剂涂敷在试块上，施胶量为150g/m²，胶层厚度为0.5mm，两块试块叠压，压力1.2MPa，30℃冷压1h卸压，放置72h。

按照LY/T1601-2011方法制备12个试样，进行常态、热水浸渍、反复煮沸处理、压缩剪切强度测试。

优选采用以下方式进行电性能测定，具体为：

室温下，相对湿度为55%，将含水率12%，密度0.72g/cm³，尺寸为30*25*10mm的标准桦木试块抛光处理，将本发明制备的集成材粘合剂涂敷在材质的一面（测试面），表面胶层厚度0.5mm，室温放置24h，通过电阻测试仪测试表面电阻。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的集成材粘合剂进行详细描述。

实施例1

将5g石墨烯加入到75mL浓硫酸和25mL浓硝酸的混合溶液中，100℃处理6h，得到5.5g预氧化处理的石墨烯。

实施例2

将15g丙烯酸乳液与2g实施例1制备的石墨烯混合，加入24g的去离子水进行超声分散1h，得分散液；再将40g EVA乳液与8g去离子水加入反应釜中加热溶解，然后依次加入10g氯化1-丁基-3-甲基咪唑离子液体、上述分散液及0.3g羧甲基纤维素钠、0.5g邻苯二甲酸二丁酯、0.2g氨水，搅拌均匀后用80目滤布过滤得到主剂；取上述制备得到的主剂100g与15g4,4＇-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）机械搅拌均匀，得到集成材粘合剂。

将本发明实施例2制备的集成材粘合剂进行粘结性能性能测试，具体为：

将含水率12%，密度0.72g/cm³，尺寸为30*25*10mm的标准桦木试块抛光处理，再将实施例2制备的集成材粘合剂涂敷在试块上，施胶量为150g/m²，胶层厚度为0.5mm，两块试块叠压，压力1.2MPa，30℃冷压1h卸压，放置72h。

按照LY/T1601-2011方法制备12个试样，进行常态、热水浸渍、反复煮沸处理、压缩剪切强度测试，结果见表1，表1为本发明实施例和比较例提供的集成材粘合剂的粘结性能测定结果。

将本发明实施例2制备的集成材粘合剂进行电性能测定，具体为：

室温下，相对湿度为55%，将含水率12%，密度0.72g/cm³，尺寸为30*25*10mm的标准桦木试块抛光处理，将实施例1制备的集成材粘合剂涂敷在材质的一面（测试面），表面胶层厚度0.5mm，室温放置24h，通过电阻测试仪测试表面电阻，结果见表2，表2为本发明实施例和比较例提供的集成材粘合剂的表面电阻测定结果。

实施例3

将12g丙烯酸乳液与3g石墨烯、2g碳纳米管混合，加入24g的去离子水进行超声分散1h，得分散液；再将40g EVA乳液与8g去离子水加入反应釜中加热溶解，然后依次加入10g1-丁基-3-甲基咪唑甲酸盐离子液体、上述分散液及0.3g羧甲基纤维素钠、0.5g邻苯二甲酸二丁酯、0.2g氨水，搅拌均匀后用90目滤布过滤得到主剂；取上述制备得到的主剂97g与13g4,4＇-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）手工搅拌均匀，得到集成材粘合剂。

按照本发明实施例2所述的方法对本发明实施例3制备得到的集成材粘合剂进行粘结性能测定，结果见表1，表1为本发明实施例和比较例提供的集成材粘合剂的粘结性能测定结果；

按照本发明实施例2所述的方法对本发明实施例3制备得到的集成材粘合剂进行表面电阻测定，结果见表2，表2为本发明实施例和比较例提供的集成材粘合剂的表面电阻测定结果；

实施例4

将12g丙烯酸乳液与6g石墨烯、3g碳纳米管混合，加入22.5g的去离子水进行超声分散1h，得分散液；再将43g EVA乳液与7.5g去离子水加入反应釜中加热溶解，然后依次加入5g1-丁基-3-甲基咪唑磷酸酯盐离子液体、上述分散液及0.3g羧甲基纤维素钠、0.5g邻苯二甲酸二丁酯、0.2g氨水，搅拌均匀后用100目滤布过滤得到主剂；取上述制备得到的主剂105g与16g4,4＇-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）机械搅拌均匀，得到集成材粘合剂。

按照本发明实施例2所述的方法对本发明实施例4制备得到的集成材粘合剂进行粘结性能测定，结果见表1，表1为本发明实施例和比较例提供的集成材粘合剂的粘结性能测定结果；

按照本发明实施例2所述的方法对本发明实施例4制备得到的集成材粘合剂进行表面电阻测定，结果见表2，表2为本发明实施例和比较例提供的集成材粘合剂的表面电阻测定结果；

比较例1

按照申请号为201210452661.9的中国专利“一种高强度双组份拼板胶及其制备方法”实施例1所述的制备方法制备得到集成材拼板胶，作为比较例。

按照本发明实施例2所述的方法对比较例制备得到的集成材拼板胶进行粘结性能测定，结果见表1，表1为本发明实施例和比较例提供的集成材粘合剂的粘结性能测定结果；

按照本发明实施例2所述的方法对比较例制备得到的集成材拼板胶进行表面电阻测定，结果见表2，表2为本发明实施例和比较例提供的集成材粘合剂的表面电阻测定结果；

表1本发明实施例和比较例提供的集成材粘合剂的粘结性能测定结果

表2本发明实施例和比较例提供的集成材粘合剂的电阻测定结果

结果表明，本发明制备的集成材粘合剂粘结性能较好，并具有防静电或导电功能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种集成材粘合剂，其特征在于，包括主剂和固化剂；

所述主剂和固化剂的质量比为（95～105）：（12～16）；

所述主剂由下列组分组成：

2.根据权利要求1所述的集成材粘合剂，其特征在于，所述主剂和固化剂的质量比为（96～103）：（13～15）。

3.根据权利要求1或2所述的集成材粘合剂，其特征在于，所述主剂由下列组分组成：

4.根据权利要求1所述的集成材粘合剂，其特征在于，所述碳基填料选自石墨烯、碳纳米管和碳纤维中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的集成材粘合剂，其特征在于，所述咪唑类离子液体选自氯化1-丁基-3-甲基咪唑离子液体、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑离子液体、氯化1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑离子液体、1-丁基-3-甲基咪唑甲酸盐离子液体、1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐离子液体、1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐离子液体和1-丁基-3-甲基咪唑磷酸酯盐离子液体中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的集成材粘合剂，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯；

所述固化剂为4,4＇-二苯基甲烷二异氰酸酯。

7.根据权利要求1所述的集成材粘合剂，其特征在于，所述pH调节剂为氨水。

8.一种集成材粘合剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将上述主剂和固化剂搅拌后得到集成材粘合剂。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸乳液、碳基填料和去离子水的质量比为（11～15）：（2～10）：（16～25）。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述EVA乳液、去离子水、咪唑类离子液体、羧甲基纤维素钠、增塑剂和pH调节剂的质量比为（38～45）：（5～8）：（5～10）：（0.1～0.3）：（0.2～0.5）：（0.1～0.2）。