CN105647451A - 一种新型防水木材胶黏剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型防水木材胶黏剂及其制备方法。该胶黏剂中添加有0.3-0.8％的羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素或羧甲基淀粉。该胶黏剂为脲醛树脂胶黏剂、水性聚氨酯胶黏剂、丙烯酸酯胶黏剂、环氧树脂胶黏剂、异氰酸酯胶黏剂、酚醛树脂胶黏剂、大豆基胶黏剂、淀粉类胶黏剂、木质素胶黏剂、单宁胶黏剂等。液体羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素直接添加到胶黏剂中即可；粉状羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素、羧甲基淀粉在生产过程中同最后一批固体原料一起加入。该防水木材胶黏剂胶合强度好、防水性好、成本低；用于纤维板或胶合板制造中，能使板材的吸水膨胀系数稳定在0.5-0.8毫米，防水性能提高，胶合强度增加；特别适用于纤维板制造。

Description

一种新型防水木材胶黏剂及其制备方法
技术领域
本发明属于胶黏剂技术领域，涉及一种新型防水木材胶黏剂，特别涉及一种防水性好、成本低的新型防水木材胶黏剂。
背景技术
脲醛树脂胶黏剂是胶粘剂中用量最大的品种，特别是在木材加工业各种人造板材的制造中，脲醛树脂及其改性产品占胶粘剂总用量的90％左右。然而，遇强酸、强碱易分解，耐候性较差，初粘差、收缩大、脆性大、不耐水、易老化，用脲醛树脂生产的人造板在制造和使用过程中存在着甲醛释放的问题，因此必须对其进行改性。也就是说，早期的脲醛树脂胶黏剂产品虽然质量好，但不环保，而且耐候性差，不防水防潮。为提高其耐候性、防水防潮性，需对其进行改性。目前对其改性的方法主要在生产工艺中添加石蜡、三聚氰胺等木材专用防水剂，添加石蜡、三聚氰胺等物质可以达到防水效果，但没能很好地解决木材吸水膨胀系数的问题，而且，石蜡、三聚氰胺等木材专用防水剂防水效果虽好，但是成本太高。所以，添加石蜡、三聚氰胺等木材专用防水剂由于成本的原因没有大规模使用，特别是在纤维板等对板材吸水膨胀系数有要求的行业。
脲醛树脂胶黏剂在产品质量方面要解决三个问题，游离甲醛释放量、胶合强度、防水性。现有的脲醛树脂胶黏剂生产厂家还无法同时解决这三个问题，尤其是在胶合强度和防水性方面存在的问题较多。目前通用的E2级脲醛树脂胶黏剂游离甲醛释放量可以达到国标，但胶合强度和防水性不达标是普遍现象。E2级都如此，E1级、E0级更是如此。往往是单项指标合格，生产厂家就宣传合格，其它不合格的就不提了，常州出口美国的毒地板事件，能说明什么？肯定是在某些环节上有漏洞。
现有的脲醛树脂胶黏剂主要由尿素、甲醛、甲酸、氨水、聚乙烯醇、氯化铵(固化剂)、六亚甲基四胺(稳定剂)调制而成，为提高耐水性，在调胶时可加入木粉、豆粉、面粉、草木灰、氧化镁、膨润土、有机硅、石蜡、三聚氰胺中的一种或几种，也可以用AI2(SO4)3、AIPO4等无机盐交联剂来提高耐水性。上述方法制得的产品要么胶合强度不好，要么防水性不好，要么成本太高。如何制得一种既能保证其胶合强度好，又能保证其防水性好，同时，成本又要低的脲醛树脂胶黏剂，这是当今脲醛树脂胶黏剂生产厂家面临的难题。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种胶合强度好、防水性好、成本低的新型防水木材胶黏剂。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
本发明一种新型防水木材胶黏剂，该新型防水木材胶黏剂中添加有0.3％～0.8％的羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素或羧甲基淀粉。
进一步地，该新型防水木材胶黏剂为脲醛树脂胶黏剂，主要由尿素、甲醛、甲酸、氨水、聚乙烯醇、氯化铵、六亚甲基四胺调制而成。
进一步地，该新型防水木材胶黏剂中添加有木粉、豆粉、面粉、草木灰、氧化镁、膨润土、有机硅、石蜡、三聚氰胺中的一种或几种；或者，添加有AI2(SO4)3或AIPO4。
更进一步地，该新型防水木材胶黏剂为水性聚氨酯胶黏剂、丙烯酸酯胶黏剂、环氧树脂胶黏剂、异氰酸酯胶黏剂、酚醛树脂胶黏剂、三聚氰胺树脂胶黏剂、醋酸乙烯乳液胶黏剂、大豆基胶黏剂、淀粉类胶黏剂、木质素胶黏剂、热解生物油胶黏剂、纤维素胶黏剂、单宁胶黏剂中的一种。
更进一步地，该新型防水木材胶黏剂用于纤维板或胶合板制造中，能使板材的吸水膨胀系数稳定在0.5毫米到0.8毫米之间。
本发明一种新型防水木材胶黏剂的制备方法如下：粉状羧甲基纤维素钠或粉状羧甲基纤维素或羧甲基淀粉，在现有木材胶黏剂生产过程中同最后一批固体原料物质一起加入；液体羧甲基纤维素钠或液体羧甲基纤维素，在现有木材胶黏剂生产过程中在最后一批固体原料物质加完后再加入，或直接添加到现有木材胶黏剂中搅拌均匀即可。
上述脲醛树脂胶黏剂的制备方法如下：粉状羧甲基纤维素钠或粉状羧甲基纤维素或羧甲基淀粉，在现有脲醛树脂胶黏剂生产过程中同最后一批尿素一起加入；液体羧甲基纤维素钠或液体羧甲基纤维素，在现有脲醛树脂胶黏剂生产过程中在最后一批尿素加完后再加入，也可以直接添加到现有脲醛树脂胶黏剂中搅拌均匀即可使用。
本发明的机理如下：脲醛树脂由甲醛和尿素缩聚反应制成，甲醛和尿素化学反应生成羟基分子，羟基分子具有亲水性，所以，未经改性的脲醛树脂胶黏剂防水性不好。本发明在脲醛树脂胶黏剂中增加了带有羧基分子的羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素或羧甲基淀粉，由于羧基分子具有抑制水分子的作用，因此，防水性大大提高。同时，羧甲基纤维素钠类物质具有优良的粘胶性，加入其中后，能提高胶合强度，增加粘合力。
本发明中加入羧甲基纤维素钠类物质配成木材胶黏剂后生产的板材也会吸水，但吸水到一定的状态后，会排斥水分子，形成一种保护层，不论外部的空气多么湿润，或者多么干燥；而且，板材的吸水膨胀系数不会因板材厚度的变化而变化，板材的吸水膨胀系数能维持在0.5毫米到0.8毫米之间。现在通用的板材防潮剂对于板材本身的防水性并没有任何影响，有防潮剂的板材和没有防潮剂的板材浸泡在水中的吸水膨胀率是相同的；所谓的防潮只是对空气中的潮气有防御作用。
本发明的有益效果：
本发明在木材胶黏剂中加入羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素或羧甲基淀粉后，可使板材的吸水膨胀系数稳定在0.5毫米～0.8毫米之间，不受木材厚度变化影响，防水防潮性能大大提高，胶合强度提高近一倍，粘合力增强。
本发明的新型防水木材胶黏剂，胶合强度好、防水性好、成本低；将羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素或羧甲基淀粉这类低成本物质加入胶黏剂中，不仅操作简便，而且，从单纯的生产成本考虑(不考虑利润)，在几乎不增加成本的情况下可大幅提高产品的防水性，提高产品的胶合强度。本发明中的羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素或羧甲基淀粉可以替代纤维板行业中即脲醛树脂胶黏剂中所用的石蜡和三聚氰胺等防水材料。本发明特别适用于纤维板制造等对吸水膨胀系数有要求的领域，将改变现有行业标准，大规模化适用于纤维板制造行业。普通纤维板价格和防水防潮纤维板价格两者相差近一倍。本发明的新型防水木材胶黏剂的产品质量尤其是防水性能提高后，可以用其生产出防水防潮纤维板，大幅提高利润。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
本发明一种脲醛树脂胶黏剂，它是在北京太尔化工有限公司生产的固含量为65％的E2级脲醛树脂胶黏剂中添加0.3％的液体羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素搅拌均匀后得到的。
实施例2
本发明一种脲醛树脂胶黏剂，它是在北京太尔化工有限公司生产的固含量为65％的E2级脲醛树脂胶黏剂中添加0.5％的液体羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素搅拌均匀后得到的。
实施例3
本发明一种脲醛树脂胶黏剂，它是在北京太尔化工有限公司生产的固含量为65％的E2级脲醛树脂胶黏剂中添加0.8％的液体羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素搅拌均匀后得到的。
实施例4
本发明一种脲醛树脂胶黏剂，它是在建德产的固含量为45％的E2级脲醛树脂胶黏剂中添加0.3％的液体羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素搅拌均匀后得到的。
实施例5
本发明一种脲醛树脂胶黏剂，它是在建德产的固含量为45％的E2级脲醛树脂胶黏剂中添加0.5％的液体羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素搅拌均匀后得到的。
实施例6
本发明一种脲醛树脂胶黏剂，它是在建德产的固含量为45％的E2级脲醛树脂胶黏剂中添加0.8％的液体羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素搅拌均匀后得到的。
实施例7
本发明一种水性聚氨酯胶黏剂，它是在上海思盛聚合物材料有限公司生产的固含量为50％的无醛水性聚氨酯胶黏剂中添加0.3％的液体羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素搅拌均匀后得到的。
实施例8
本发明一种水性聚氨酯胶黏剂，它是在上海思盛聚合物材料有限公司生产的固含量为50％的无醛水性聚氨酯胶黏剂中添加0.5％的液体羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素搅拌均匀后得到的。
实施例9
本发明一种水性聚氨酯胶黏剂，它是在上海思盛聚合物材料有限公司生产的固含量为50％的无醛水性聚氨酯胶黏剂中添加0.8％的液体羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素搅拌均匀后得到的。
实施例10
本发明一种水性聚氨酯胶黏剂，它是在上海思盛聚合物材料有限公司生产的固含量为35％的无醛水性聚氨酯胶黏剂中添加0.3％的液体羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素搅拌均匀后得到的。
实施例11
本发明一种水性聚氨酯胶黏剂，它是在上海思盛聚合物材料有限公司生产的固含量为35％的无醛水性聚氨酯胶黏剂中添加0.5％的液体羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素搅拌均匀后得到的。
实施例12
本发明一种水性聚氨酯胶黏剂，它是在上海思盛聚合物材料有限公司生产的固含量为35％的无醛水性聚氨酯胶黏剂中添加0.8％的液体羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素搅拌均匀后得到的。
实施例13
本发明一种丙烯酸酯胶黏剂，它是在市售的现有丙烯酸酯胶黏剂中添加0.3％的液体羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素搅拌均匀后得到的。
实施例14
本发明一种酚醛树脂胶黏剂，它是在市售的现有酚醛树脂胶黏剂在中添加0.5％的液体羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素搅拌均匀后得到的。
实施例15
本发明一种环氧树脂胶黏剂，它是在市售的现有环氧树脂胶黏剂中添加0.6％的液体羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素搅拌均匀后得到的。
实施例16
本发明一种异氰酸酯胶黏剂，它是在市售的现有异氰酸酯胶黏剂中添加0.8％的液体羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素搅拌均匀后得到的。
实施例17
本发明一种大豆基胶黏剂，它是在市售的现有大豆基胶黏剂中添加0.8％的液体羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素搅拌均匀后得到的。
实施例18
本发明一种淀粉类胶黏剂，它是在市售的现有淀粉类胶黏剂中添加0.3％的液体羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素搅拌均匀后得到的。
实施例19
本发明一种木质素胶黏剂，它是在市售的现有木质素胶黏剂中添加0.5％的液体羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素搅拌均匀后得到的。
实施例20
本发明一种热解生物油胶黏剂，它是在市售的现有热解生物油胶黏剂中添加0.3％的液体羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素搅拌均匀后得到的。
实施例21
本发明一种脲醛树脂胶黏剂，它是在现有脲醛树脂胶黏剂生产过程中，将0.6％的粉状羧甲基纤维素钠或粉状羧甲基纤维素或羧甲基淀粉同最后一批尿素一起加入制成的。
实施例22
本发明一种脲醛树脂胶黏剂，它是在现有脲醛树脂胶黏剂生产过程中，在最后一批尿素加完后再加入0.8％的液体羧甲基纤维素钠或液体羧甲基纤维素制成的。
试验例：
将新型防水木材胶黏剂用于木材的粘合，测试板材的吸水膨胀系数。板材的吸水膨胀系数，是指木纤维吸收水分从而导致厚度的膨胀增加值。板材的吸水膨胀系数，很大程度上反映出了新型防水木材胶黏剂的防水性能的好坏。
木材吸水膨胀系数的测试方法：取50毫米*50毫米的木块(使用胶黏剂制成的胶合板或纤维板)为试件，用卡尺测量好试件厚度(测点为试件正中间，如果不好确定中心可对角划线，两条线的交点就是中心)，并做好记录。
水煮试验：取一锅水加热烧开，水烧开后将胶合木块试件放入开水中煮；煮一定时间后，取出测量试件中心厚度。
常温浸泡试验：将胶合木块试件放入常温下水中浸泡；浸泡一定时间后，取出测量试件中心厚度。
计算公式：板材的吸水膨胀系数＝水煮或浸泡后厚度－水煮或浸泡前厚度。
试验方法、过程及结果:
一、胶合板试验
用胶黏剂将7层500毫米*500毫米*2毫米的杨木单板胶合(压合)在一起，变成一块500毫米*500*13毫米的胶合板，然后再将500毫米*500*13毫米的胶合板锯成50毫米*50毫米*13毫米的10小块作为样品，用于水煮试验和常温试验，测试其吸水膨胀系数。
材料：杨木单板500毫米*500毫米*2毫米(水分10％)7块，涂上胶黏剂，7层胶合制成500毫米*500毫米*13毫米的胶合板，涂胶量340克每平方米；胶合板制作过程中的加热方式为：高频介质加热。
四种市售的现有胶黏剂：
1、北京太尔化工有限公司生产的固含量65％，环保级别E2级脲醛树脂胶黏剂；
2、浙江建德产，固含量45％，环保级别E2级脲醛树脂胶黏剂；
3、上海思盛聚合物材料有限公司生产的水性聚氨酯胶黏剂，固含量50％，环保级别无醛；
4、上海思盛聚合物材料有限公司生产的水性聚氨酯胶黏剂，固含量35％，无醛。
试验(一)
用上述四种不同的现有胶黏剂各制作2块500毫米*500*13毫米的胶合板，再锯成50毫米*50毫米*13毫米的10小块样品进行试验。
每块样品，采用一个计时器计时。
水煮试验：取一锅水烧开，烧开后把木块样品放入开水中煮，上述三种胶黏剂制成的样品在开水中煮8到10分钟全部脱胶分层，成片状，胶合强度不行。
试验(二)
在上述四种现有胶黏剂中分别添加液体羧甲基纤维素钠或液体羧甲基纤维素0.3％、0.8％、2％后，同上，制作成胶合板再锯成小块样品进行试验。
水煮试验：样品在开水中煮30分钟有开胶分层现象，样品吸水膨胀系数在0.5毫米到0.8毫米之间，35分钟后分层越来越严重。
常温浸泡试验：样品在常温下水中浸泡7天后无变化，样品吸水膨胀系数0.5—0.8毫米。
室内试验(上海天气)：样品150毫米*150毫米*13毫米3块，放置在室内，时间一年半，外观没有变化。
室外试验(上海天气)：样品同室内试验，放置在室外阳光能照射到的地方，时间一年半，外观没有变化。
试验表明：液体羧甲基纤维素钠或液体羧甲基纤维素添加量变化(从0.3％到0.8％与2％的添加量变化)，试验结果没有变化。
试验(三)
在上述四种现有胶黏剂中分别添加粉状羧甲基纤维素钠或粉状羧甲基纤维素或羧甲基淀粉0.3％、0.8％、2％后，同上，制作成胶合板再锯成小块样品进行试验。
得到的试验结果与试验(二)添加液体羧甲基纤维素钠或液体羧甲基纤维素的试验结果相同。
试验(四)
胶黏剂：山东临沂产，EO级脲醛树脂胶黏剂，添加羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素或羧甲基淀粉0.5％后，同上，制作成胶合板再锯成小块样品进行试验。
水煮试验：开水煮5分钟全部脱胶分层，胶合强度不合格；样品吸水膨胀系数在0.5毫米到0.8毫米之间。
常温试验：室外阳光照射八小时后开胶分层，胶合强度不合格。
试验(五)
胶黏剂：山东临沂产田园居品牌，E1级脲醛树脂胶黏剂，添加羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素或羧甲基淀粉0.5％后，同上，制作成胶合板再锯成小块样品进行试验。
水煮试验：开水煮20分钟后用刀片剥离胶层，均匀剥离，胶合强度不合格；样品吸水膨胀系数在0.5毫米到0.8毫米之间。
二、纤维板试验
纤维板样品自制，胶黏剂采用添加有0.3％、0.8％、2％羧甲基纤维素或羧甲基纤维素钠或羧甲基淀粉的脲醛树脂胶黏剂，样品大小300毫米*600毫米*7毫米，样品再锯成50毫米*50毫米*7毫米的10小块试件进行试验。
常温浸泡试验：试件放入常温下水中浸泡7天，试件吸水膨胀系数在0.5—0.8毫米之间；由于施胶量不是太均匀，15天后，试件四角膨胀2毫米，中间没有变化。
试验表明：羧甲基纤维素或羧甲基纤维素钠或羧甲基淀粉添加量变化(从0.3％到0.8％与2％的添加量变化)，试验结果没有变化。
三、松木块空白试验
试验材料：松木块80*60*60毫米的2块(不使用胶黏剂)。
试验方法：直接将上述2块松木块，一块放入水中浸泡24小时，另一块放入羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素液体中浸泡一下，表面均匀涂上液体后，再放入水中浸泡24小时，之后，一起拿到室外放置。
试验结果：5个月后(上海天气)，直接水浸泡的那块松木原木开裂现象越来越明显，而用羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素液体浸泡过后再水浸泡的那块松木没有变化(没有开裂)，性能稳定。
试验结果表明：直接在木材表面涂上羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素液体后，也能提高木材的防水性，防止木材开裂。

Claims (8)

1.一种新型防水木材胶黏剂，其特征在于，该新型防水木材胶黏剂中添加有0.3％～0.8％的羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素或羧甲基淀粉。
2.如权利要求1所述的新型防水木材胶黏剂，其特征在于，该新型防水木材胶黏剂为脲醛树脂胶黏剂，主要由尿素、甲醛、甲酸、氨水、聚乙烯醇、氯化铵、六亚甲基四胺调制而成。
3.如权利要求2所述的新型防水木材胶黏剂，其特征在于，该新型防水木材胶黏剂中添加有木粉、豆粉、面粉、草木灰、氧化镁、膨润土、有机硅、石蜡、三聚氰胺中的一种或几种。
4.如权利要求2所述的新型防水木材胶黏剂，其特征在于，该新型防水木材胶黏剂中添加有AI2(SO4)3或AIPO4。
5.如权利要求1所述的新型防水木材胶黏剂，其特征在于，该新型防水木材胶黏剂为水性聚氨酯胶黏剂、丙烯酸酯胶黏剂、环氧树脂胶黏剂、异氰酸酯胶黏剂、酚醛树脂胶黏剂、三聚氰胺树脂胶黏剂、醋酸乙烯乳液胶黏剂、大豆基胶黏剂、淀粉类胶黏剂、木质素胶黏剂、热解生物油胶黏剂、纤维素胶黏剂、单宁胶黏剂中的一种。
6.如权利要求1、2、3、4或5所述的新型防水木材胶黏剂，其特征在于，该新型防水木材胶黏剂用于纤维板或胶合板制造中，能使板材的吸水膨胀系数稳定在0.5毫米到0.8毫米之间。
7.一种如权利要求1所述的新型防水木材胶黏剂的制备方法，其特征在于，粉状羧甲基纤维素钠或粉状羧甲基纤维素或羧甲基淀粉，在现有木材胶黏剂生产过程中同最后一批固体原料物质一起加入；液体羧甲基纤维素钠或液体羧甲基纤维素，在现有木材胶黏剂生产过程中在最后一批固体原料物质加完后再加入，或直接添加到现有木材胶黏剂中搅拌均匀即可。
8.如权利要求7所述的新型防水木材胶黏剂的制备方法，其特征在于，该新型防水木材胶黏剂为脲醛树脂胶黏剂，所述脲醛树脂胶黏剂的制备方法如下：粉状羧甲基纤维素钠或粉状羧甲基纤维素或羧甲基淀粉，在现有脲醛树脂胶黏剂生产过程中同最后一批尿素一起加入；液体羧甲基纤维素钠或液体羧甲基纤维素，在现有脲醛树脂胶黏剂生产过程中在最后一批尿素加完后再加入，或直接添加到现有脲醛树脂胶黏剂中搅拌均匀即可。
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