CN105694739A - 一种秸秆用硅丙乳液改性的镁系无机胶黏剂及其制备方法 - Google Patents
一种秸秆用硅丙乳液改性的镁系无机胶黏剂及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种秸秆用硅丙乳液改性的镁系无机胶黏剂,由以下重量份的组分制备而成:六水氯化镁100份;七水硫酸镁44~61份;轻烧氧化镁218~298份;水167~202份;硅丙乳液10~43份;分散剂4~9份。采用该胶黏剂制得的胶结制品耐水性好、强度高、韧性好、凝结速率适中。本发明另一方面公开了一种制备上述胶黏剂的方法,包括以下步骤:将水置于反应釜中,升温,加入六水氯化镁并恒速搅拌,得氯化镁溶液;向所得氯化镁溶液中缓慢加入七水硫酸镁并恒速搅拌;向反应釜中加入轻烧氧化镁并恒速搅拌;将硅丙乳液缓慢滴加到反应釜中,滴加完毕后加入分散剂并进行搅拌,然后降温,即得所述胶黏剂。
Description
技术领域
本发明属于胶黏剂技术领域,尤其涉及一种用于生产环保、耐潮、阻燃、高强度农作物秸秆人造板的硅丙乳液改性镁系无机胶黏剂及其制备方法。
背景技术
镁系无机胶黏剂是木材胶黏剂行业中一种新兴的胶黏剂,它环保、价格低廉、耐高低温、高耐磨、空气稳定性和耐候性好,而且还可以很好的与秸秆碎料黏合生产加工性能好的防火秸秆板,在建筑、装饰、包装等材料领域得到了广泛应用。但是镁系无机胶黏剂凝结速度较快,使镁系无机胶黏剂在硬化过程中反应放热过于集中,未能很好的生成强度相,导致秸秆板翘曲变形,强度降低,脆性较大;而且耐水性差,容易吸收空气中的水分造成返卤泛霜,严重地影响胶结制品装饰质量和使用效果,降低了胶结制品的强度,缩短了胶结制品的使用寿命,这种现象在南方高温高湿地区尤为严重。采用硅灰、磷酸、硫酸盐、脲醛树脂等虽然能改善镁系无机胶的一种或几种缺陷,但是效果并不令人满意。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,克服以上背景技术中提到的不足和缺陷,提供一种秸秆板用硅丙乳液改性的镁系无机胶黏剂以及该胶黏剂的制备方法。采用该胶黏剂制得的胶结制品耐水性好、强度高、韧性好、凝结速率适中。
为解决上述技术问题,本发明提出的技术方案为:
一种秸秆用硅丙乳液改性的镁系无机胶黏剂,主要由以下重量份的组分制备而成:
六水氯化镁:100份;
七水硫酸镁:44~61份;
轻烧氧化镁:218~298份;
水:167~202份;
硅丙乳液:10~43份;
分散剂:4~9份。
通过在胶黏剂中添加硅丙乳液进行改性,硅丙乳液结合了有机硅耐高温性、耐候性、耐化学品性、疏水性和丙烯酸类树脂的柔韧性、附着性,而且酸碱度与镁系无机胶黏剂相近,能有效改善使用镁系无机胶黏剂得到的胶结制品的脆性低、易翘曲变形、耐水性差和强度较低等缺点。乳液固化成膜与针状的镁系无机胶晶体连成一片,形成不完全连续的、填充密实的空间骨架网络结构,起到了一定的“架桥”作用,不仅使毛细孔和微裂缝堵塞,也堵塞了晶体间的空隙,增强了胶黏剂的耐水性以及胶黏剂与基体的黏附力。通过使用硅丙乳液进行改性,其成膜和吸附包裹作用阻碍了水和离子在液相中的扩散,降低了镁系无机胶水化反应的速率,防止了放热过于集中而造成秸秆板胶结制品翘曲变形。使用本发明的硅丙乳液改性的镁系无机胶黏剂制备得到的胶结制品相比于未使用硅丙乳液进行改性的胶黏剂得到的胶结制品韧性得到了明显改善,变形能力、耐水性能也大大提高,其强度增加了15%~30%。
上述的秸秆用硅丙乳液改性的镁系无机胶黏剂,优选的,所述硅丙乳液的固含量为45%~55%。硅丙乳液中的固含量太高会导致乳液成膜后容易变脆,同时还会导致成本上升;固含量太低又会造成不容易成膜,反而影响胶黏剂的性能。综合考虑,选择固含量为45%~55%的硅丙乳液较为合适。
上述的秸秆用硅丙乳液改性的镁系无机胶黏剂,优选的,所述分散剂为三聚磷酸钠、焦磷酸钠、木质素磺酸钠和聚乙烯醇中的一种或几种。分散剂的加入可将粉体合理地分散在溶剂中,并且使硅丙乳液和镁系无机胶形成稳定的乳浊液。三聚磷酸钠、焦磷酸钠、木质素磺酸钠的水溶性都非常好,而且其pH与镁系无机胶接近。三聚磷酸钠、焦磷酸钠与Ca2+、Mg2+等金属离子络合能力强。聚乙烯醇具有良好的凝胶性、持水性、成膜性和乳化性,分散效果良好。
上述的秸秆用硅丙乳液改性的镁系无机胶黏剂,优选的,所述六水氯化镁中,氯化镁的质量分数为46%。
上述的秸秆用硅丙乳液改性的镁系无机胶黏剂,优选的,所述轻烧氧化镁中,氧化镁的质量分数为85%。
作为一个总的发明构思,本发明另一方面提供了一种上述秸秆用硅丙乳液改性的镁系无机胶黏剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将167~202重量份的水置于反应釜中,升温至55℃~65℃,加入100重量份的六水氯化镁并恒速搅拌,得氯化镁溶液;
(2)向步骤(1)所得氯化镁溶液中缓慢加入44~61重量份的七水硫酸镁并恒速搅拌;
(3)向反应釜中加入218~298重量份的轻烧氧化镁并恒速搅拌;
(4)将10~43重量份的硅丙乳液缓慢滴加到反应釜中,滴加完毕后加入4~9重量份的分散剂并进行搅拌,然后降温,即得所述秸秆用硅丙乳液改性的镁系无机胶黏剂。
上述的制备方法,优选的,所述步骤(1)中,恒速搅拌的时间为5~10分钟,搅拌速率为250r/min~350r/min。
上述的制备方法,优选的,所述步骤(2)中,恒速搅拌的时间为10~20分钟;所述步骤(3)中,恒速搅拌的时间为15分钟。
上述的制备方法,优选的,所述步骤(4)中,搅拌时间为5~10分钟,降温操作具体是指:将体系温度降至30℃~40℃。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
(1)通过在胶黏剂中添加硅丙乳液进行改性,不仅使胶结制品中毛细孔和微裂缝堵塞,堵塞了晶体间的空隙,还增强了胶黏剂与基体的黏附力;由该胶黏剂制备得到的胶结制品相比于未使用硅丙乳液改性的胶黏剂的胶结制品强度增加15%~30%,耐水性能显著提高。
(2)通过使用硅丙乳液进行改性,其成膜和吸附包裹作用阻碍了水和离子在液相中的扩散,降低了镁系无机胶水化反应的速率,避免了放热过于集中而造成秸秆板翘曲变形。
(3)硅丙乳液具有高弹形变和黏弹性等聚合物特有的力学性能,通过使用硅丙乳液对胶黏剂进行改性,改性镁系无机胶黏剂使胶结制品的韧性得到了改善,变形能力也大大提高。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述,但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义,下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的,并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明,本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1
本发明秸秆用硅丙乳液改性的镁系无机胶黏剂及其制备方法的一种实施例,该胶黏剂的制备方法包括以下步骤:
(1)将167重量份的水置于反应釜中,升温至60℃,加入100重量份的六水氯化镁(其中氯化镁的质量分数为46%)恒速搅拌10分钟配成透明的氯化镁溶液,搅拌速度为250r/min;
(2)向上述氯化镁溶液中缓慢加入61重量份的七水硫酸镁并恒速搅拌20分钟;
(3)然后向反应釜中加入218重量份的轻烧氧化镁(其中氧化镁的质量分数为85%),恒速搅拌15分钟;
(4)通过滴液漏斗将10重量份的硅丙乳液(固含量为50%)缓慢加入到反应釜中,滴加完毕后加入4重量份的三聚磷酸钠(分散剂)并搅拌10分钟,然后降温至40℃,即得秸秆用硅丙乳液改性的镁系无机胶黏剂。
将该使用硅丙乳液进行改性的镁系无机胶黏剂与一定量秸秆碎料放于周期式拌胶机中充分搅拌,然后经人工铺装成一定厚度的板坯后送入冷压机锁模,锁模保压两到三天后脱模养护,最后将板坯干燥至含水率为10%制备成人造板,并对该人造板的耐水性、强度和凝结速率等性能进行测试,测试结果如表1所示。
实施例2
本发明秸秆用硅丙乳液改性的镁系无机胶黏剂及其制备方法的一种实施例,该胶黏剂的制备方法包括以下步骤:
(1)将184重量份的水置于反应釜中,升高温度至55℃,加入100重量份的六水氯化镁(其中氯化镁的质量分数为46%)恒速搅拌8分钟配成透明的氯化镁溶液,搅拌速度为300r/min;
(2)向上述氯化镁溶液中缓慢加入51重量份的七水硫酸镁并恒速搅拌15分钟;
(3)然后向反应釜中加入223重量份的轻烧氧化镁(其中氧化镁的质量分数为85%),恒速搅拌15分钟;
(4)通过滴液漏斗将26重量份的硅丙乳液(固含量为55%)缓慢加入到反应釜中,滴加完毕后加入7重量份的焦磷酸钠和木质素磺酸钠的混合物(分散剂)并搅拌8分钟,然后降温至35℃,即得秸秆用硅丙乳液改性的镁系无机胶黏剂。
将该使用硅丙乳液进行改性的镁系无机胶黏剂与一定量秸秆碎料放于周期式拌胶机中充分搅拌,然后经人工铺装成一定厚度的板坯后送入冷压机锁模,锁模保压两到三天后脱模养护,最后将板坯干燥至含水率为10%制备成人造板,并对该人造板的耐水性、强度和凝结速率等性能进行测试,测试结果如表1所示。
实施例3
本发明秸秆用硅丙乳液改性的镁系无机胶黏剂及其制备方法的一种实施例,该胶黏剂的制备方法包括以下步骤:
(1)将202重量份的水置于反应釜中,升高温度至65℃,加入100重量份的六水氯化镁(其中氯化镁的质量分数为46%)恒速搅拌5分钟配成透明的氯化镁溶液,搅拌速度为350r/min;
(2)向上述氯化镁溶液中缓慢加入44重量份的七水硫酸镁并恒速搅拌10分钟;
(3)然后向反应釜中加入298重量份的轻烧氧化镁(其中氧化镁的质量分数为85%),恒速搅拌15分钟;
(4)通过滴液漏斗将43重量份的硅丙乳液(固含量为45%)缓慢加入到反应釜中,滴加完毕后加入9重量份的木质素磺酸钠和聚乙烯醇的混合物(分散剂)并搅拌5分钟,然后降温至30℃,即得秸秆用硅丙乳液改性的镁系无机胶黏剂。
将该使用硅丙乳液进行改性的镁系无机胶黏剂与一定量秸秆碎料放于周期式拌胶机中充分搅拌,然后经人工铺装成一定厚度的板坯后送入冷压机锁模,锁模保压两到三天后脱模养护,最后将板坯干燥至含水率为10%制备成人造板,并对该人造板的耐水性、强度和凝结速率等性能进行测试,测试结果如表1所示。
对比例1
一种未使用硅丙乳液进行改性的镁系无机胶黏剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将202重量份的水置于反应釜中,升高温度至60℃,加入100重量份的六水氯化镁(其中氯化镁的质量分数为46%)恒速搅拌5分钟配成透明的氯化镁溶液,搅拌速度为350r/min;
(2)向上述氯化镁溶液中缓慢加入44重量份的七水硫酸镁并恒速搅拌10分钟;
(3)然后向反应釜中加入298重量份的轻烧氧化镁(其中氧化镁的质量分数为85%),恒速搅拌15分钟;
(4)加入9重量份的木质素磺酸钠和聚乙烯醇的混合物(分散剂)并搅拌5分钟,然后降温至30℃,即得未使用硅丙乳液进行改性的镁系无机胶黏剂。
将该未使用硅丙乳液进行改性的镁系无机胶黏剂与一定量秸秆碎料放于周期式拌胶机中充分搅拌,然后经人工铺装成一定厚度的板坯后送入冷压机锁模,锁模保压两到三天后脱模养护,最后将板坯干燥至含水率为10%制备成人造板,并对该人造板的耐水性、强度和凝结速率等性能进行测试,测试结果如表1所示。
表1使用实施例1、2、3及对比例1的胶黏剂所得到的人造板的性能测试结果
由表1可知:相比于对比例1,实施例1、2和3的24h吸水厚度膨胀率和24h吸水率均明显降低,静曲强度和内结合强度得到提高,而且硅丙乳液改性后延缓了镁系无机胶黏剂的凝结速率。在误差允许范围内,实施例1、2和3由于使用了不同分散剂,虽然数据略有差异,但是变化幅度很小。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。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。本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种秸秆用硅丙乳液改性的镁系无机胶黏剂,其特征在于:主要由以下重量份的组分制备而成:
六水氯化镁:100份;
七水硫酸镁:44~61份;
轻烧氧化镁:218~298份;
水:167~202份;
硅丙乳液:10~43份;
分散剂:4~9份。
2.根据权利要求1所述的秸秆用硅丙乳液改性的镁系无机胶黏剂,其特征在于:所述硅丙乳液的固含量为45%~55%。
3.根据权利要求1所述的秸秆用硅丙乳液改性的镁系无机胶黏剂,其特征在于:所述分散剂为三聚磷酸钠、焦磷酸钠、木质素磺酸钠和聚乙烯醇中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的秸秆用硅丙乳液改性的镁系无机胶黏剂,其特征在于:所述六水氯化镁中,氯化镁的质量分数为46%。
5.根据权利要求1所述的秸秆用硅丙乳液改性的镁系无机胶黏剂,其特征在于:所述轻烧氧化镁中,氧化镁的质量分数为85%。
6.一种如权利要求1至5中任一项所述的秸秆用硅丙乳液改性的镁系无机胶黏剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将167~202重量份的水置于反应釜中,升温至55℃~65℃,加入100重量份的六水氯化镁并恒速搅拌,得氯化镁溶液;
(2)向步骤(1)所得氯化镁溶液中缓慢加入44~61重量份的七水硫酸镁并恒速搅拌;
(3)向反应釜中加入218~298重量份的轻烧氧化镁并恒速搅拌;
(4)将10~43重量份的硅丙乳液缓慢滴加到反应釜中,滴加完毕后加入4~9重量份的分散剂并进行搅拌,然后降温,即得所述秸秆用硅丙乳液改性的镁系无机胶黏剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中,恒速搅拌的时间为5~10分钟,搅拌速率为250r/min~350r/min。
8.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中,恒速搅拌的时间为10~20分钟;所述步骤(3)中,恒速搅拌的时间为15分钟。
9.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于:所述步骤(4)中,搅拌时间为5~10分钟,降温操作具体是指:将体系温度降至30℃~40℃。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
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