CN104479596A

CN104479596A - 水基环保型拼板胶及其制备方法

Info

Publication number: CN104479596A
Application number: CN201410725700.7A
Authority: CN
Inventors: 王晓辉; 董黎明; 堵锡华; 陈艳; 佘松; 林峰; 王化建
Original assignee: Xuzhou University of Technology
Current assignee: Kang Fei adhesive technology (Guangdong) Co., Ltd.
Priority date: 2014-12-03
Filing date: 2014-12-03
Publication date: 2015-04-01
Anticipated expiration: 2034-12-03
Also published as: CN104479596B

Abstract

本发明涉及一种水基环保型拼板胶及其制备方法，属于胶黏剂技术领域。该水基环保型拼板胶包括按照质量份数计的如下原料：聚乙烯醇0.1~1份、聚乙酸乙烯酯乳液0.5~10份、聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液0.5~10份、碳酸钙粉末0.5~2份、纳米氧化物0.01~0.1份、羧甲基纤维素0.001~0.02份、苯乙烯-丁二烯胶乳0.1~1份、消泡剂0.01~0.1份、防腐剂0.01~0.08份、水6~12份、交联剂1.34~3.46份。本发明使用聚醋酸乙烯酯乳液、聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液为基体，制备的主剂不含甲醛，是一种水基环保型胶黏剂；所用单体及成分均属于低毒、环境友好、有利于清洁生产的化学品。

Description

水基环保型拼板胶及其制备方法

技术领域

本发明属于胶黏剂技术领域，具体涉及一种水基环保型拼板胶及其制备方法。

背景技术

集成材可充分利用短小料或者小径材拼接而成，不仅保留了天然木材性能优异、材质均匀的特性，还可以拼接成人造板所不能代替的大规格板材，大大提高了木材的利用率，受到国内国际市场的普遍欢迎。由于我国保护生态环境和森林资源，近年来可利用森林、木材资源急剧减少，合理利用现有木材资源尤为重要。

集成材用胶黏剂是胶黏剂工业中最重要的胶种之一。与过去木材加工领域常用的脲醛(UF)、三聚氰胺-甲醛(MF)、酚醛(PF)以及聚氨酯(PU)相比，乳液胶黏剂固化成膜后具有柔韧性好、性能稳定且不含甲醛的特点，成为具有发展前景的集成材用拼板胶黏剂。水性高分子-异氰酸酯(API)双组分拼板胶属非甲醛系合成树酯胶黏剂的代表，还有胶接强度高、施胶量低、刨花含水率范围广、耐水性优、耐热和耐老化、可常温固化、热压周期短、对农产品加工剩余物的粘接性能优异等优点，还可缓解林木资源不足的压力。

专利CN 102086369提供了一种水基型双组份拼板胶，使用醋酸乙烯酯、丙烯酸丁酯等经过乳液聚合，并通过增强剂增强性能，种子聚合型共聚工艺实现了多元化共聚，乳液形成“核壳”结构，使共聚乳液获得更加优良的性能；在配方中加入增强剂和丙烯酸-2-羟丙酯，使产品具有粘接强度高、木破率高、浸泡剥离率和煮沸剥离率低等优点。但十二烷基硫醇、丙烯酸-2-羟丙酯单体等成分具有可燃及毒性，对人畜及环境有害，属于受接触控制及危险化学品，限制了该拼板胶的清洁生产。

专利CN 102925081提供了一种高强度双组份拼板胶及其制备方法，使用醋酸乙烯类乳液、功能单体高速分散混合制备流动浆状物产品，再和多亚甲基多苯基多异氰酸酯固化。属于水基型环保胶粘剂；生产过程操作简单，产品存储稳定性好；功能单体的加入提升了拼板胶的干、湿强度，满足行业LY/T1601标准和实际使用要求。但其高岭土和滑石粉一般只能达μm级，CaCO₃尽管可达nm级，但在高速水分散过程中遇水形成胶体，引发粒子团聚，恶化拼板胶性能。

与“三醛胶”相比，以上拼板胶的主剂不含甲醛，环保性较好，但产品生产及应用等综合性能有待进一步提高，如无机填料的粒子种类单一，溶剂型单体有毒、易燃、异味、易造成空气及环境污染等缺点，可使用资源丰富、价廉无毒、增强与交联剂作用的生物基单体，增加触变剂的使用，减少原有粒子团聚的缺点，增强胶黏剂力学性能的新型胶种。

发明内容

解决的技术问题：本发明的目的是克服现有技术的不足，推动清洁生产理念，而提供一种成本较低、生物相容性好，且具有力学性能较好等特点的水基环保型拼板胶配方及其制备方法，实现集成材的高效利用。

本发明的技术方案：

水基环保型拼板胶，包括按照质量份数计的如下原料：聚乙烯醇0.1～1份、聚乙酸乙烯酯乳液0.5～10份、聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液0.5～10份、碳酸钙粉末0.5～2份、纳米氧化物0.01～0.1份、羧甲基纤维素0.001～0.02份、苯乙烯-丁二烯胶乳0.1～1份、消泡剂0.01～0.1份、防腐剂0.01～0.08份、水6～12份、交联剂1.34～3.46份。

所述的水基环保型拼板胶，其中，所述聚乙烯醇聚合度为1700-2400，醇解度为87-89。

所述的水基环保型拼板胶，其中，所述碳酸钙粉末的粒径为1250目。

所述的水基环保型拼板胶，其中，所述纳米氧化物为TiO₂或SiO₂中的一种，所述纳米氧化物的粒径＜20nm。

所述的水基环保型拼板胶，其中，所述苯乙烯-丁二烯胶乳固含量为25～60％。

所述的水基环保型拼板胶，其中，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。

所述的水基环保型拼板胶，其中，所述防腐剂为苯甲酸钠。

所述的水基环保型拼板胶，其中，所述羧甲基纤维素为羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素钾中的一种。

所述的水基环保型拼板胶，其中，所述交联剂为MDI、TDI、HIPDI、HMDI或HDI中的一种。

所述的水基环保型拼板胶的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：按照质量配比，将0.1～1份聚乙烯醇、3～6份水依次加入反应釜中，于80～95℃下搅拌至聚乙烯醇完全溶解，后降温至70～80℃，得聚乙烯醇水溶液；

步骤二：将余量的水、0.5～2份碳酸钙粉末、0.01～0.1份纳米氧化物和0.001～0.02份羧甲基纤维素混合分散均匀，得拼接胶黏剂钙水；

步骤三：将聚乙烯醇水溶液加入步骤二所得拼接胶黏剂钙水中，搅拌，依次加入0.5～10份聚乙酸乙烯酯乳液、0.5～10份聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液、0.1～1份苯乙烯-丁二烯胶乳、0.01～0.1份消泡剂、0.01～0.08份防腐剂，控制粘度为6000～12000mPa.s，得主剂；

步骤四：将交联剂与步骤三所得主剂混合搅拌均匀，即得所述水基环保型拼板胶。

所制拼板胶在常温于1.5小时内用完，胶辊手工布胶，施胶量按160～346g/m²计，开放、闭锁堆积时间分别控制为8min、5min，施压0.8Mpa，保压时间1.5h，养生12～24小时后可进行补加工，养生72小时后可成品出厂使用

有益效果

第一，与目前木材加工领域常用的“三醛胶”相比，本发明使用聚醋酸乙烯酯乳液、聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液为基体，制备的主剂不含甲醛，是一种水基环保型胶黏剂；所用单体及成分均属于低毒、环境友好、有利于清洁生产的化学品。

第二，本发明使用来源广泛、成本较低的羧甲基纤维素，属于生物基单体，能改善胶黏剂的流畅性和黏度，便于上胶；还可增强与交联剂异氰酸酯的相互作用，增强胶黏剂的力学性能；

第三，除碳酸钙粉末外，本发明通过再加入纳米氧化物作为触变剂，并将多种乳液以及苯乙烯-丁二烯胶乳混合使用，有利于优势互补，进一步提高了拼板胶的综合性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1

水基环保型拼板胶，包括按照质量份数计的如下原料：聚乙烯醇1份、聚乙酸乙烯酯乳液10份、聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液0.5份、碳酸钙粉末2份、纳米氧化物0.1份、羧甲基纤维素钠0.02份、苯乙烯-丁二烯胶乳1份、消泡剂0.1份、防腐剂0.08份、水12份、交联剂1.34份。所述聚乙烯醇聚合度为1700，醇解度为88，所述碳酸钙粉末的粒径为1250目，所述纳米氧化物为SiO₂，所述纳米氧化物的粒径＜20nm，所述苯乙烯-丁二烯胶乳固含量为60％，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷，所述防腐剂为苯甲酸钠，所述交联剂为多异氰酸酯TDI。

所述的水基环保型拼板胶的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：按照质量配比，将1份聚乙烯醇、6份水依次加入反应釜中，于80℃下搅拌至聚乙烯醇完全溶解，后降温至80℃，得聚乙烯醇水溶液；

步骤二：将余量的水、2份碳酸钙粉末、0.1份纳米氧化物和0.02份羧甲基纤维素钠混合分散均匀，得拼接胶黏剂钙水；

步骤三：将聚乙烯醇水溶液加入步骤二所得拼接胶黏剂钙水中，搅拌，依次加入10份聚乙酸乙烯酯乳液、0.5份聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液、1份苯乙烯-丁二烯胶乳、0.1份消泡剂、0.08份防腐剂，控制粘度为9000～12000mPa.s，得主剂；

步骤四：交联剂与主剂按照质量配比(相当5份多异氰酸酯、100份主剂)混合，现用现制，于1分钟内搅拌均匀，至气泡基本消失(允许少许微泡)，即得所述水基环保型拼板胶。

实施例2

水基环保型拼板胶，包括按照质量份数计的如下原料：聚乙烯醇1份、聚乙酸乙烯酯乳液2.4份、聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液9.6份、碳酸钙粉末1.2份、纳米氧化物0.08份、羧甲基纤维素钠0.008份、苯乙烯-丁二烯胶乳0.4份、消泡剂0.036份、防腐剂0.025份、水12份、交联剂1.68份。所述聚乙烯醇聚合度为2400，醇解度为89，所述碳酸钙粉末的粒径为1250目，所述纳米氧化物为SiO₂，所述纳米氧化物的粒径＜20nm，所述苯乙烯-丁二烯胶乳固含量为60％，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷，所述防腐剂为苯甲酸钠，所述交联剂为多异氰酸酯HIPDI。

所述的水基环保型拼板胶的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：按照质量配比，将1份聚乙烯醇、6份水依次加入反应釜中，于95℃下搅拌至聚乙烯醇完全溶解，后降温至70℃，得聚乙烯醇水溶液；

步骤二：将余量的水、1.2份碳酸钙粉末、0.08份纳米氧化物和0.008份羧甲基纤维素钠混合分散均匀，得拼接胶黏剂钙水；

步骤三：将聚乙烯醇水溶液加入步骤二所得拼接胶黏剂钙水中，搅拌，依次加入2.4份聚乙酸乙烯酯乳液、9.6份聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液、0.4份苯乙烯-丁二烯胶乳、0.036份消泡剂、0.025份防腐剂，控制粘度为6000～9000mPa.s，得主剂；

步骤四：交联剂与主剂按照质量配比(相当6.32份多异氰酸酯、100份主剂)混合，现用现制，于2分钟内搅拌均匀，至气泡基本消失(允许少许微泡)，即得所述水基环保型拼板胶。

实施例3

水基环保型拼板胶，包括按照质量份数计的如下原料：聚乙烯醇0.65份、聚乙酸乙烯酯乳液2.4份、聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液9.6份、碳酸钙粉末1.2份、纳米氧化物0.08份、羧甲基纤维素钠0.008份、苯乙烯-丁二烯胶乳0.4份、消泡剂0.049份、防腐剂0.028份、水12份、交联剂3.168份。所述聚乙烯醇聚合度为2400，醇解度为89，所述碳酸钙粉末的粒径为1250目，所述纳米氧化物为TiO₂，所述纳米氧化物的粒径＜20nm，所述苯乙烯-丁二烯胶乳固含量为60％，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷，所述防腐剂为苯甲酸钠，所述交联剂为多异氰酸酯MDI。

所述的水基环保型拼板胶的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：按照质量配比，将0.65份聚乙烯醇、6份水依次加入反应釜中，于85℃下搅拌至聚乙烯醇完全溶解，后降温至75℃，得聚乙烯醇水溶液；

步骤三：将聚乙烯醇水溶液加入步骤二所得拼接胶黏剂钙水中，搅拌，依次加入2.4份聚乙酸乙烯酯乳液、9.6份聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液、0.4份苯乙烯-丁二烯胶乳、0.049份消泡剂、0.028份防腐剂，控制粘度为7000～10000mPa.s，得主剂；

步骤四：交联剂与主剂按照质量配比(相当12份多异氰酸酯、100份主剂)混合，现用现制，于1分钟内搅拌均匀，至气泡基本消失(允许少许微泡)，即得所述水基环保型拼板胶。

实施例4

水基环保型拼板胶，包括按照质量份数计的如下原料：聚乙烯醇0.1份、聚乙酸乙烯酯乳液2.4份、聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液9.6份、碳酸钙粉末1.2份、纳米氧化物0.08份、羧甲基纤维素钾0.008份、苯乙烯-丁二烯胶乳0.4份、消泡剂0.036份、防腐剂0.025份、水12份、交联剂3.46份。所述聚乙烯醇聚合度为1700，醇解度为88，所述碳酸钙粉末的粒径为1250目，所述纳米氧化物为SiO₂，所述纳米氧化物的粒径＜20nm，所述苯乙烯-丁二烯胶乳固含量为25％，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷，所述防腐剂为苯甲酸钠，所述交联剂为多异氰酸酯HMDI。

所述的水基环保型拼板胶的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：按照质量配比，将0.1份聚乙烯醇、6份水依次加入反应釜中，于95℃下搅拌至聚乙烯醇完全溶解，后降温至70℃，得聚乙烯醇水溶液；

步骤二：将余量的水、1.2份碳酸钙粉末、0.08份纳米氧化物和0.008份羧甲基纤维素钾混合分散均匀，得拼接胶黏剂钙水；

步骤三：将聚乙烯醇水溶液加入步骤二所得拼接胶黏剂钙水中，搅拌，依次加入2.4份聚乙酸乙烯酯乳液、9.6份聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液、0.4份苯乙烯-丁二烯胶乳、0.036份消泡剂、0.025份防腐剂，控制粘度为8000～11000mPa.s，得主剂；

步骤四：交联剂与主剂按照质量配比(相当13.4份多异氰酸酯、100份主剂)混合，现用现制，于1.5分钟内搅拌均匀，至气泡基本消失(允许少许微泡)，即得所述水基环保型拼板胶。

实施例5

水基环保型拼板胶，包括按照质量份数计的如下原料：聚乙烯醇1份、聚乙酸乙烯酯乳液0.5份、聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液10份、碳酸钙粉末0.5份、纳米氧化物0.01份、羧甲基纤维素钾0.001份、苯乙烯-丁二烯胶乳0.1份、消泡剂0.01份、防腐剂0.01份、水6份、交联剂2.715份。所述聚乙烯醇聚合度为1700，醇解度为87，所述碳酸钙粉末的粒径为1250目，所述纳米氧化物为SiO₂，所述纳米氧化物的粒径＜20nm，所述苯乙烯-丁二烯胶乳固含量为40％，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷，所述防腐剂为苯甲酸钠，所述交联剂为多异氰酸酯HDI。

所述的水基环保型拼板胶的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：按照质量配比，将1份聚乙烯醇、3份水依次加入反应釜中，于95℃下搅拌至聚乙烯醇完全溶解，后降温至70℃，得聚乙烯醇水溶液；

步骤二：将余量的水、0.5份碳酸钙粉末、0.01份纳米氧化物和0.001份羧甲基纤维素钾混合分散均匀，得拼接胶黏剂钙水；

步骤三：将聚乙烯醇水溶液加入步骤二所得拼接胶黏剂钙水中，搅拌，依次加入0.5份聚乙酸乙烯酯乳液、10份聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液、0.1份苯乙烯-丁二烯胶乳、0.01份消泡剂、0.01份防腐剂，控制粘度为6000～9000mPa.s，得主剂；

步骤四：交联剂与主剂按照质量配比(相当15份多异氰酸酯、100份主剂)混合，现用现制，于2分钟内搅拌均匀，至气泡基本消失(允许少许微泡)，即得所述水基环保型拼板胶。

由实施例1～5制备而得的拼板胶的物化指标及性质如下表1所示：

表1 拼板胶的物化指标及性质

应用例1

实施例2所制拼板胶在常温于1.5小时内用完，胶辊手工布胶，施胶量按160g/m²计，开放、闭锁堆积时间分别控制为8min、5min，施压0.8Mpa，保压时间1.5h，养生72小时制得成品待检测。

应用例2

实施例4所制拼板胶在常温于1.5小时内用完，胶辊手工布胶，施胶量按330g/m²计，开放、闭锁堆积时间分别控制为8min、5min，施压0.8Mpa，保压时间1.5h，养生72小时制得成品待检测。

应用例3

实施例3所制拼板胶在常温于1.5小时内用完，胶辊手工布胶，施胶量按236g/m²计，开放、闭锁堆积时间分别控制为8min、5min，施压0.8Mpa，保压时间1.5h，养生72小时制得成品待检测。

应用例4

实施例4所制拼板胶在常温于1.5小时内用完，胶辊手工布胶，施胶量按346g/m²计，开放、闭锁堆积时间分别控制为8min、5min，施压0.8Mpa，保压时间1.5h，养生72小时制得成品待检测。

应用例5

实施例4所制拼板胶在常温于1.5小时内用完，胶辊手工布胶，施胶量按180g/m²计，开放、闭锁堆积时间分别控制为8min、5min，施压0.8Mpa，保压时间1.5h，养生72小时制得成品待检测。

表2 在不同检验方法和不同检验标准下，应用例1～5的检测结果

从表1、表2可以看出，由本发明制备的拼板胶具有优良的性质及剪切强度，完全满足拼板胶贴合工艺要求；本发明制备的主剂本身不含甲醛，并使用生物基单体和纳米触变剂，以及将多种乳液与苯乙烯-丁二烯胶乳混合使用，能改善胶黏剂的流畅性，有利于优势互补，进一步提高了拼板胶的力学性能和综合性能。

Claims

1.水基环保型拼板胶，其特征在于，包括按照质量份数计的如下原料：聚乙烯醇0.1~1份、聚乙酸乙烯酯乳液0.5~10份、聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液0.5~10份、碳酸钙粉末0.5~2份、纳米氧化物0.01~0.1份、羧甲基纤维素0.001~0.02份、苯乙烯-丁二烯胶乳0.1~1份、消泡剂0.01~0.1份、防腐剂0.01~0.08份、水6~12份、交联剂1.34~3.46份。

2.根据权利要求1所述的水基环保型拼板胶，其特征在于，所述聚乙烯醇聚合度为1700-2400，醇解度为87-89。

3.根据权利要求1或2所述的水基环保型拼板胶，其特征在于，所述碳酸钙粉末的粒径为1250目。

4.根据权利要求1或2所述的水基环保型拼板胶，其特征在于，所述纳米氧化物为TiO₂或SiO₂中的一种，所述纳米氧化物的粒径＜20nm。

5.根据权利要求1或2所述的水基环保型拼板胶，其特征在于，所述苯乙烯-丁二烯胶乳固含量为25~60%。

6.根据权利要求1所述的水基环保型拼板胶，其特征在于，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。

7.根据权利要求1所述的水基环保型拼板胶，其特征在于，所述防腐剂为苯甲酸钠。

8.根据权利要求1所述的水基环保型拼板胶，其特征在于，所述羧甲基纤维素为羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素钾中的一种。

9.根据权利要求1所述的水基环保型拼板胶，其特征在于，所述交联剂为MDI、TDI、HIPDI、HMDI或HDI中的一种。

10.权利要求1所述的水基环保型拼板胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：按照质量配比，将0.1~1份聚乙烯醇、3~6份水依次加入反应釜中，于80~95℃下搅拌至聚乙烯醇完全溶解，后降温至70~80℃，得聚乙烯醇水溶液；

步骤二：将余量的水、0.5~2份碳酸钙粉末、0.01~0.1份纳米氧化物和0.001~0.02份羧甲基纤维素混合分散均匀，得拼接胶黏剂钙水；

步骤三：将聚乙烯醇水溶液加入步骤二所得拼接胶黏剂钙水中，搅拌，依次加入0.5~10份聚乙酸乙烯酯乳液、0.5~10份聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液、0.1~1份苯乙烯-丁二烯胶乳、0.01~0.1份消泡剂、0.01~0.08份防腐剂，控制粘度为6000~12000mPa.s，得主剂；