CN103881595B - 一种胶合板用热熔胶粘剂薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种胶合板用热熔胶粘剂薄膜，它主要由聚醚多元醇、二异氰酸酯MDI、扩链剂、催化剂、苯乙烯类树脂和增粘树脂原料制备而成；原料中聚醚多元醇与二异氰酸酯MDI的量按异氰酸酯指数NCO/OH的摩尔比为2.8～3.3∶1的比例加入；扩链剂的用量为聚醚多元醇和二异氰酸酯MDI质量和的5.8%～7.7%；催化剂由二月桂酸二丁基锡和三乙烯二胺按质量比为1∶1组成，催化剂的用量为总物料质量的0.2%～0.25%；苯乙烯类树脂的用量为总物料质量的25%～34%；增粘树脂的用量为总物料质量的2.5%～4%。本发明胶粘剂薄膜原料不含甲醛及其它有害物质，胶合强度高、耐水性强，属WBP胶（耐沸水煮）；用其生产胶合板时，工艺耗时与普通胶合板生产工艺基本相同。
Description
技术领域
本发明属胶粘剂技术领域，具体是一种胶合板用热熔胶粘剂薄膜及其制备方法。
背景技术
脲醛树脂胶作为（木质）胶合板生产用胶粘剂的主要品种，用量超过胶合板生产用胶的90%。脲醛树脂胶原料来源广泛，价格便宜，固化速度快，固化温度较低，但其胶层耐水性（特别是耐沸水能力）差、易老化，并且游离甲醛含量高而导致胶合板产品的甲醛释放量也高。
US5643983“Moisture curable100%solids one component plywood adhesive”专利提出采用100%含固的单组分粘合剂混合物作为胶合板的粘合剂，混合物在无水条件下，由端异氰酸酯聚氨酯、预聚二异氰酸酯、聚硅氧烷或C14-30脂肪族环饱和烃制备。该粘合剂为液态，单组分使用，无需在使用前混胶。涂胶后热压，在≥250℉（121.1℃）温度和极少量的湿气作用下固化粘合剂。该粘合剂不含甲醛，耐水性好，但成本昂贵，并且由于粘度达1.5～15Pa·s（1500～15000厘泊），涂薄胶时容易产生漏涂现象；CN101311236“一种用于合成多层实木基材的零甲醛胶膜”专利公开的用于多层板粘合的胶膜，由聚乙烯、EVA260树脂、低分子量的PE蜡、钛白粉等原料制备而成，具有熔点稳定、含水量低、粘性强、零甲醛的特性。胶膜与单板交替叠加，在150～200℃条件下热压使胶膜熔化，保压冷却后完成粘合。该胶膜属热塑性热熔胶，胶合板需要热压后保压冷却，否则在胶膜熔融状态下泄压无法实现有效的粘合，因此生产周期会显得过长；CN101058199A“一种零甲醛胶合板、零甲醛多层实木基材的制造方法”专利申请提出：(1)将单板纵横交叉排列，在单板与单板之间铺放不含甲醛的热熔胶膜或热塑塑料膜，制成板组；(2)板组经热压成型；(3)在保压条件下，冷却至室温，即得胶合板/多层实木板成品。用热熔胶膜或热塑性塑料膜替代现有技术中的含甲醛成分的胶粘剂，防止了单板因吸收液态胶中的水分而造成的伸张现象，增强了胶合板尺寸的稳定性。但该专利未涉及热熔胶或塑料的成分，且热压时间长达1～12hr.，并且也需要保压冷却，导致生产效率低，不易规模化实施。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种无醛、胶合强度高、耐水性强的胶合板用热熔胶粘剂薄膜及其制备方法。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题：
本发明一种胶合板用热熔胶粘剂薄膜，它主要由聚醚多元醇、二异氰酸酯MDI、扩链剂、催化剂、苯乙烯类树脂和增粘树脂原料制备而成；原料中聚醚多元醇与二异氰酸酯MDI的量按异氰酸酯指数NCO/OH的摩尔比为2.8～3.3∶1的比例加入；扩链剂的用量为聚醚多元醇和二异氰酸酯MDI质量和的5.8%～7.7%；催化剂由二月桂酸二丁基锡和三乙烯二胺按质量比为1∶1组成，催化剂的用量为总物料质量的0.2%～0.25%；苯乙烯类树脂的用量为总物料质量的25%～34%；增粘树脂的用量为总物料质量的2.5%～4%。
所述聚醚多元醇为分子量为1000～2000的聚四氢呋喃二醇或/和四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇。
所述二异氰酸酯MDI为二苯基甲烷二异氰酸酯单体或聚合MDI，二异氰酸酯MDI中的NCO含量是30%～33.5%，官能度是2.0～2.7。
所述扩链剂为1,4-丁二醇。
所述苯乙烯类树脂为聚苯乙烯和/或聚α-甲基苯乙烯。
所述增粘树脂为松香树脂、歧化松香、萜烯树脂、萜烯酚醛树脂中的一种或一种以上混合。
所述聚苯乙烯为全部或部分回收再生料。
本发明胶合板用热熔胶粘剂薄膜的制备方法，其制备工艺如下：
在反应器中将聚醚多元醇在110～120℃下真空脱水1.5～2h，使物料含水率≤0.05%，降温至75～85℃，通入氩气或氮气充满反应器，再加入二异氰酸酯MDI，在75～85℃下搅拌进行预聚反应60～180min；取样分析NCO的质量分数，与根据聚醚多元醇、二异氰酸酯MDI投料量计算得的剩余NCO的质量分数值基本相符后，加入扩链剂继续在75～85℃进行扩链反应15～30min，然后加入催化剂、苯乙烯类树脂和增粘剂搅拌均匀，最后真空脱泡20min，产物趁热投入流延机流延成膜并卷装得成品。
所述流延机流延所成的胶合板用热熔胶粘剂薄膜，其厚度为0.04～0.08mm。
采用本发明的热熔胶粘剂薄膜制备胶合板，使用时将单张薄膜铺放于单板与单板之间，然后直接放入热压机进行热压，热压曲线参考普通胶合板生产的3时期工艺进行，保压时期压力为1.2～1.4MPa，温度160～185℃，时间为30～60s。
本发明产品的制备原理以及有益效果如下：
与热塑性聚氨酯热熔胶及EVA等热塑性热熔胶不同，本发明的胶合板用热熔胶粘剂薄膜，是一种单组分反应型聚氨酯为主要成分的热熔胶。木材基材由纤维组成，而纤维具有一定的吸湿率，并且常含有醚键、酯键、酰胺键等极性键，以及羧基、羟基等基团。水、羟基易与胶粘剂中—NCO基团反应，形成牢固的脲键和氨酯键：
—NCO+H2O→—NHCONH—
而纤维中的极性键与胶中的极性键之间形成氢键，并且胶粘剂加热后还容易渗入纤维之间，固化后起类似“钉子、勾子、榫头”的机械钩合互锁作用，对木材形成牢固的粘接。
苯乙烯类树脂加入可缩短热熔胶的定位时间，改善其冷固时间、柔韧性和成膜性能。并且苯乙烯类树脂又是一种增粘树脂，与松香树脂等其它增粘树脂共同作用，改善热熔胶的初粘性。如果采用聚苯乙烯回收再生料，还可大大地降低热熔胶粘剂薄膜产品的成本。
本发明的热熔胶粘剂薄膜原料不含甲醛及其它有害物质，主成分系反应型聚氨酯，胶合强度高、耐水性强，属WBP胶（耐沸水煮），且生产胶合板时无须保压降温，耗时与普通胶合板生产工艺基本相同。
具体实施例
如下实施例是对本发明的上述内容作出进一步的详细说明，但是不应该将此理解为本发明的主体范围仅限于实施例所描述的范围。
实施例1
制备胶合板用热熔胶粘剂薄膜：在反应器中将255kg的聚四氢呋喃二醇（分子量1800±50，羟值60.6～64.1mgKOH/g），在120℃下真空脱水1.5h使物料含水率降至0.04%，降温至80℃，通入氩气充满反应器，加入124kg的聚合MDI（NCO含量31.5%，官能度2.4；异氰酸酯指数为3.3），在80℃下搅拌进行预聚反应120min，取样分析NCO的质量分数为7.10%，加入24kg的1,4-丁二醇，继续在80℃进行扩链反应20min，然后加入分别为0.7kg的二月桂酸二丁基锡和三乙烯二胺、140kg的聚苯乙烯、10kg的一级松香树脂和4kg的萜烯树脂，搅拌均匀后真空脱泡20min，产物趁热投入流延机流延成厚度为0.04mm的胶合板用热熔胶粘剂薄膜。
实施例2
制备胶合板用热熔胶粘剂薄膜：在反应器中将200kg的四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇（分子量1000±100，羟值102～104mgKOH/g）在110℃下真空脱水2h，使物料含水率降至0.05%，降温至85℃，通入氮气充满反应器，加入130kg的4,4'-MDI（NCO含量33.2%，官能度是2.0；异氰酸酯指数为2.8），在75℃下搅拌进行预聚反应约180min，取样分析NCO的质量分数为8.30%，加入25.5kg的1,4-丁二醇继续在75℃进行扩链反应30min，然后加入分别为0.55kg的二月桂酸二丁基锡和三乙烯二胺、150kg的聚苯乙烯、40kg的聚α-甲基苯乙烯和18kg的歧化松香，搅拌均匀后真空脱泡20min，产物趁热投入流延机流延成胶合板用热熔胶粘剂薄膜，其厚度为0.08mm。
实施例3
制备胶合板用热熔胶粘剂薄膜：在反应器中将50kg的聚四氢呋喃二醇（分子量1000±100，羟值102～104mgKOH/g）和225kg的四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇（分子量2000±100，羟值52-60mgKOH/g），在115℃下真空脱水1.75h，使物料含水率为0.04%，降温至85℃，通入氩气充满反应器，加入130kg的聚合MDI（NCO含量30.0～32.0%，官能度2.7；异氰酸酯指数3.0），在85℃下搅拌进行预聚反应约180min，取样分析NCO的质量分数:9.50%，加入23.5kg的1,4-丁二醇，继续在85℃进行扩链反应15min，然后加入分别为0.7kg的二月桂酸二丁基锡和三乙烯二胺、170kg的回收再生聚苯乙烯、15kg的松香树脂、5kg的歧化松香和5kg的萜烯酚醛树脂，搅拌均匀后真空脱泡20min，产物趁热投入流延机流延成胶合板用热熔胶粘剂薄膜，其厚度为0.05mm。
实施例4
胶合板制作：取平均含水率12%的2.2mm厚桉木单板，制作9mm厚5层胶合板。按相邻层单板纤维方向互相垂直的排列叠合组坯，单板与单板之间铺放实施例1制得的粘合剂薄膜1张，薄膜完全覆盖单板表面，长、宽比胶合板长、宽多1～2cm。然后直接放入热压机进行热压，热压曲线按普通胶合板生产的3时期工艺进行，保压时期压力为1.4MPa，温度175±10℃，时间360s。热压后放置48h后砂光、取样检测。
实施例5
胶合板制作：采用实施例2制得的粘合剂薄膜，其余同实施例4。
实施例6
胶合板制作：采用实施例3制得的粘合剂薄膜，其余同实施例4。
胶合板耐水胶合质量检测结果如下表：
注：①耐水胶合质量检测样品经沸水中浸泡72±1hr.，接着在20±3℃的水中冷却至少1hr.，是试件温度降至20℃，然后进行检测。
②按EN314-1、EN314-2和BS1088-1:2003标准测定。
胶合板甲醛释放量检测结果如下表：
Claims (5)
1.一种胶合板用热熔胶粘剂薄膜，其特征在于，它主要由聚醚多元醇、二异氰酸酯MDI、扩链剂、催化剂、苯乙烯类树脂和增粘树脂原料制备而成；原料中聚醚多元醇与二异氰酸酯MDI的量按异氰酸酯指数NCO/OH的摩尔比为2.8～3.3∶1的比例加入，所述聚醚多元醇为分子量为1000～2000的聚四氢呋喃二醇或/和四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇，所述二异氰酸酯MDI为二苯基甲烷二异氰酸酯单体或聚合MDI，二异氰酸酯MDI中的NCO含量是30％～33.5％，官能度是2.0～2.7；所述扩链剂为1,4-丁二醇，扩链剂的用量为聚醚多元醇和二异氰酸酯MDI质量和的5.8％～7.7％；所述催化剂由二月桂酸二丁基锡和三乙烯二胺按质量比为1∶1组成，催化剂的用量为总物料质量的0.2％～0.25％；所述苯乙烯类树脂为聚苯乙烯和/或聚α-甲基苯乙烯，苯乙烯类树脂的用量为总物料质量的25％～34％；增粘树脂的用量为总物料质量的2.5％～4％。
2.根据权利要求1所述胶合板用热熔胶粘剂薄膜，其特征在于，所述增粘树脂为松香树脂、歧化松香、萜烯树脂、萜烯酚醛树脂中的一种或一种以上混合。
3.根据权利要求1所述胶合板用热熔胶粘剂薄膜，其特征在于，所述聚苯乙烯为全部或部分回收再生料。
4.根据权利要求1所述胶合板用热熔胶粘剂薄膜的制备方法，其特征在于，它的制备工艺如下：在反应器中将聚醚多元醇在110～120℃下真空脱水1.5～2h，使物料含水率≤0.05％，降温至75～85℃，通入氩气或氮气充满反应器，再加入二异氰酸酯MDI，在75～85℃下搅拌进行预聚反应60～180min；取样分析NCO的质量分数，与根据聚醚多元醇、二异氰酸酯MDI投料量计算得的剩余NCO的质量分数值基本相符后，加入扩链剂继续在75～85℃进行扩链反应15～30min，然后加入催化剂、苯乙烯类树脂和增粘剂搅拌均匀，最后真空脱泡20min，产物趁热投入流延机流延成膜并卷装得成品。
5.根据权利要求4所述胶合板用热熔胶粘剂薄膜的制备方法，其特征在于，流延机流延所成的胶合板用热熔胶粘剂薄膜，其厚度为0.04～0.08mm。
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