CN105969291A - 采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板及其制备方法 - Google Patents

采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板及其制备方法。本发明通过胶黏剂将纤维条粘贴，压制而成的重组木芯板，重组木芯板的表面设有漆层，重组木芯板的侧面开设有侧榫和侧槽；所述的胶黏剂按重量份由下列原料制成：多异氰酸酯5‑20份，含活泼氢硅油1‑20份，多元醇30‑50份，增塑剂10‑30份，催化剂0.05‑0.20份，消泡剂0.5‑3份，除水剂0.02‑0.20份，偶联剂0.02‑0.30份，抗氧化剂0.02‑0.15份。本发明可以有效地减少木材的浪费，节约木材资源，同时具有优越的经济效益。此外，本发明可有效地提高木地板的粘度和透光性，以及提高地板间的连接强度。

Description

采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板及其制备方法，属于木地板、特别是重组木地板的生产技术领域。
背景技术
随着经济快速发展，人民生活水平的逐步提高，木材的消耗进一步增加，造成了我国木质品价格的上涨，实木地板和以珍贵树种为木皮的多层实木地板价格节节攀升。为了缓解木地板市场的供需矛盾，也为了保护我国的珍贵树种，实现可持续发展，现在越来越多的地板行业者考虑在生产地板中充分利用木材，但是效果都不明显。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板及其制备方法。本发明可以有效地减少木材的浪费，节约木材资源，同时具有优越的经济效益。此外，本发明不仅可以大大提高力学性能，而且具有优越的耐热性、耐水性。
本发明的技术方案：一种采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板，通过胶黏剂将纤维条粘贴，压制而成的重组木芯板，重组木芯板的表面设有漆层，重组木芯板的侧面开设有侧榫和侧槽；所述的胶黏剂按重量份由下列原料制成：
多异氰酸酯 5-20份，
含活泼氢硅油 1-20份，
多元醇 30-50份，
增塑剂 10-30份，
催化剂 0.05-0.20份，
消泡剂 0.5-3份，
除水剂 0.02-0.20份，
偶联剂 0.02-0.30份，
抗氧化剂 0.02-0.15份。
上述的采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板中，所述的胶黏剂按重量份由下列原料制成：
二苯基甲烷二异氰酸酯 13份，
端羟基聚二甲基硅氧烷 5.5份，
聚四氢呋喃二醇 35份，
邻苯二甲酸二异辛酯 20份，
Dabco33-LV 0.12份，
DF-520 1.5份，
对甲基苯磺酰异氰酸酯 0.12份，
γ-氨丙基三乙氧基硅烷 0.15份，
3,5-二叔丁基-4羟基苯基丙酸十八碳酸酯 0.08份。
前述的采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板中，所述的多异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯中的一种或几种。
前述的采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板中，所述的含活泼氢硅油选自100-20000cP的端羟基聚二甲基硅氧烷、端羟基苯基硅油、端氨基硅油中的一种或几种。
前述的采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板中，所述的多元醇选自平均分子量在1000-4000的聚四氢呋喃二醇、聚氧化丙烯二醇、四氢呋喃-氧化乙烯共聚二醇、聚三亚甲基醚二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇中的一种或几种；所述的增塑剂选自邻苯二甲酸酯类、对苯二甲酸酯类、苯多酸酯类中的一种或几种。
前述的采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板中，所述的催化剂选自三乙醇胺、三亚乙基二胺、二月桂酸二丁基锡、Dabco33-LV、环烷酸锌中的一种或几种。
前述的采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板中，所述的消泡剂选自DF-520、DF-530、DF-899、DF-834中的一种或几种；所述的除水剂选自原甲酸三乙酯、对甲基苯磺酰异氰酸酯中的一种或几种。
前述的采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板中，所述的偶联剂由γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种；所述的抗氧化剂选自三甘醇双-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、3,5-二叔丁基-4羟基苯基丙酸十八碳酸酯、3,5-二叔丁基-4羟基苯丙酸异辛酯等抗氧化剂中的一种或几种。
前述的采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板中，所述的胶粘剂的制备方法包括以下步骤：
1)多元醇脱水：按照重量比称取多元醇投入反应釜中，搅拌并加热至80-100℃，抽真空脱水处理3-4小时；
2)组合料配制：向经脱水处理后冷却至室温的多元醇中按照重量比加入消泡剂，搅拌均匀得到组合料；
3)含有机硅的端异氰酸酯基预聚物的制备：向多异氰酸酯中按照重量比加入含活泼氢硅油，搅拌并加热至80-90℃，恒温反应至无气泡产生后再继续反应2-3小时，制得含有机硅的端异氰酸酯基预聚物；
4)预聚体制备：向步骤2)所制得的组合料中加入步骤3)所制得的含有机硅的端异氰酸酯基预聚物，搅拌并加热至80-90℃，恒温反应至无气泡产生后再继续反应2-3小时，制得含有机硅的预聚体；
5)胶黏剂制备：首先按照重量比将增塑剂、除水剂加入含有机硅的预聚体中，在真空条件下搅拌1-2小时；随后按照重量比向混合体系中加入抗氧化剂、偶联剂和催化剂，在真空条件下继续搅拌3小时，最后得到成品。
前述的采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板的制备方法，具体包括以下步骤；
a、将木料去皮后，通过设备进行疏解得到束状纤维条，对束状纤维条进行干燥；
b、将胶粘剂倒入热压模具中，再倒入束状纤维条进行搅拌，浸胶30分钟；
c、对热压模具中的物料进行热压，固化，得到重组木芯板；
d、在重组木芯板上涂敷漆层，并在两侧开榫槽，得到成品。
与现有技术相比，本发明采用速生木、不规则木料、甚至是边料废料加工得到纤维束，再通过粘贴、热压得到重组木板，从而有效地减少了木材的浪费，节约木材资源，同时具有优越的经济效益。此外，本发明的胶黏剂通过合理的组分和配比，首先将异氰酸酯与含活泼氢硅油(含氢硅油特指含有硅氢键的硅油，但是硅氢键不活泼，与异氰酸酯的反应需要铂金催化剂。而含活泼氢硅，如羟基硅油和氨基硅油，没有硅氢键，但是羟基和氨基的氢活泼性很高，可迅速与异氰酸酯反应)预聚，依靠异氰酸酯基与硅油中活泼氢间的反应，实现有机硅链段的引入，得到含有机硅的端异氰酸酯基预聚物；然后将预聚物与多元醇聚合，最终得到有机硅改性的聚氨酯胶黏剂，有机硅分子链段的引入有效提高了聚氨酯胶黏剂的耐水性。由此可见，本发明具有优越的耐热性、耐水性，拓宽了聚氨酯胶黏剂的应用领域，高性能聚氨酯胶黏剂的工业化生产及其在国民工业中的广泛应用起到了积极的推动作用。
具体实施方式
实施例1：一种采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板，通过胶黏剂将纤维条粘贴，压制而成的重组木芯板，重组木芯板的表面设有漆层，重组木芯板的侧面开设有侧榫和侧槽，所述的胶黏剂由下列重量份的原料制成：聚四氢呋喃二醇(分子量2000)40份、二苯基甲烷二异氰酸酯8.7份、端羟基聚二甲基硅氧烷10份、DF-520为1.1份、Dabco33-LV为0.08份、邻苯二甲酸二异辛酯20份、对甲基苯磺酰异氰酸酯0.05份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.05份、3,5-二叔丁基-4羟基苯基丙酸十八碳酸酯0.05份。
具体制备步骤为：
1)称取400g分子量为2000的聚四氢呋喃二醇投入到1L的反应釜中，搅拌并加热至100℃，抽真空脱水处理4小时；
2)向经脱水处理后冷却至室温的聚四氢呋喃二醇中依次投入11gDF-520，机械搅拌均匀得到组合料；
3)向87g二苯基甲烷二异氰酸酯中加入端羟基聚二甲基硅氧烷100g，搅拌并加热至80-90℃，恒温反应至无气泡产生后再继续反应2-3小时，制得含有机硅的端异氰酸酯基预聚物；
4)将步骤3)中所制得的含有机硅的端异氰酸酯基预聚物全部加入到步骤2)所制得的组合料中，搅拌并加热至90℃，恒温反应至无气泡产生后再继续反应2小时，制得含有机硅的预聚体；
5)向所制得的预聚体中依次加入邻苯二甲酸二异辛酯200g、对甲基苯磺酰异氰酸酯5g，在真空条件下搅拌2小时；随后向混合体系中加入Dabco33-LV8g、γ-氨丙基三乙氧基硅烷5g、3,5-二叔丁基-4羟基苯基丙酸十八碳酸酯5g，在真空条件下继续搅拌3小时；最后得到有机硅改性的聚氨酯胶黏剂。
经测试本实例所制备的胶黏剂耐热温度可提高到160摄氏度左右，固化后接触角超过90°。
上述的重组木木制地板的生产方法，具体包括以下步骤；
a、将木料去皮后，通过设备进行疏解得到束状纤维条，对束状纤维条进行干燥；
b、将胶粘剂倒入热压模具中，再倒入束状纤维条进行搅拌，浸胶30分钟；
c、对热压模具中的物料进行热压，固化，得到重组木芯板；
d、在重组木芯板上涂敷漆层，并在两侧开榫槽，得到成品。
采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板的热处理方法，规格坯料进窑，以每分钟1摄氏度的升温速率升温至130摄氏度，此时通入过热饱和水蒸气，将氧含量控制在2％，恒温一小时，再以每分钟1摄氏度的升温速率升温至200摄氏度，恒温2小时，以每分钟1摄氏度的降温速率降至130摄氏度，关闭过热饱和水蒸气，恒温半小时，以每分钟1摄氏度的降温速率降至80摄氏度，恒温1小时，关闭加热系统，自然冷却至40摄氏度，关机，出窑。
实施例2：一种采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板，通过胶黏剂将纤维条粘贴，压制而成的重组木芯板，重组木芯板的表面设有漆层，重组木芯板的侧面开设有侧榫和侧槽，所述的胶黏剂由下列重量份的原料制成：聚四氢呋喃二醇(分子量3000)60份、二苯基甲烷二异氰酸酯8.7份、端氨基硅油4份、DF-520为0.6份、Dabco33-LV为0.08份、邻苯二甲酸二异辛酯20份、对甲基苯磺酰异氰酸酯0.05份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.05份、3,5-二叔丁基-4羟基苯基丙酸十八碳酸酯0.05份。
具体制备步骤为：
1)称取600g分子量为3000的聚四氢呋喃二醇投入到2L的反应釜中，搅拌并加热至100℃，抽真空脱水处理5小时；
2)向经脱水处理后冷却至室温的聚四氢呋喃二醇中依次投入6gDF-520，机械搅拌均匀得到组合料；
3)向87g二苯基甲烷二异氰酸酯中加入端氨基硅油40g，搅拌并加热至80-90℃，恒温反应至无气泡产生后再继续反应2-3小时，制得含有机硅的端异氰酸酯基预聚物；
4)将步骤3)中所制得的含有机硅的端异氰酸酯基预聚物全部加入到步骤2)所制得的组合料中，搅拌并加热至90℃，恒温反应至无气泡产生后再继续反应2小时，制得含有机硅的预聚体；
5)向所制得的预聚体中依次加入邻苯二甲酸二异辛酯200g、对甲基苯磺酰异氰酸酯5g，在真空条件下搅拌2小时；随后向混合体系中加入Dabco33-LV8g、γ-氨丙基三乙氧基硅烷5g、3,5-二叔丁基-4羟基苯基丙酸十八碳酸酯5g，在真空条件下继续搅拌3小时；最后得到有机硅改性聚氨酯胶黏剂。
经测试本实例所制备的胶黏剂耐热温度可提高到160摄氏度左右，固化后接触角超过90°
上述的重组木木制地板的生产方法，具体包括以下步骤；
a、将木料去皮后，通过设备进行疏解得到束状纤维条，对束状纤维条进行干燥；
b、将胶粘剂倒入热压模具中，再倒入束状纤维条进行搅拌，浸胶30分钟；
c、对热压模具中的物料进行热压，固化，得到重组木芯板；
d、在重组木芯板上涂敷漆层，并在两侧开榫槽，得到成品。
经测试本实例所制备的胶黏剂耐热温度可提高到160摄氏度左右。
采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板的热处理方法，规格坯料进窑，以每分钟1摄氏度的升温速率升温至130摄氏度，此时通入过热饱和水蒸气，将氧含量控制在2％，恒温一小时，再以每分钟1摄氏度的升温速率升温至200摄氏度，恒温2小时，以每分钟1摄氏度的降温速率降至130摄氏度，关闭过热饱和水蒸气，恒温半小时，以每分钟1摄氏度的降温速率降至80摄氏度，恒温1小时，关闭加热系统，自然冷却至40摄氏度，关机，出窑。
实施例3：一种采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板，通过胶黏剂将纤维条粘贴，压制而成的重组木芯板，重组木芯板的表面设有漆层，重组木芯板的侧面开设有侧榫和侧槽，所述的胶黏剂由下列重量份的原料制成：二苯基甲烷二异氰酸酯13份，端羟基聚二甲基硅氧烷5.5份，聚四氢呋喃二醇35份，邻苯二甲酸二异辛酯20份，Dabco33-LV 0.12份，DF-5201.5份，对甲基苯磺酰异氰酸酯0.12份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.15份，3,5-二叔丁基-4羟基苯基丙酸十八碳酸酯0.08份。
具体制备步骤为：
1)称取分子量为3000的聚四氢呋喃二醇投入到的反应釜中，搅拌并加热至100℃，抽真空脱水处理4小时；
2)向经脱水处理后冷却至室温的聚四氢呋喃二醇中依次投入DF-520，机械搅拌均匀得到组合料；
3)向二苯基甲烷二异氰酸酯中加入端羟基聚二甲基硅氧烷，搅拌并加热至80-90℃，恒温反应至无气泡产生后再继续反应2-3小时，制得含有机硅的端异氰酸酯基预聚物；
4)将步骤3)中所制得的含有机硅的端异氰酸酯基预聚物全部加入到步骤2)所制得的组合料中，搅拌并加热至90℃，恒温反应至无气泡产生后再继续反应2小时，制得含有机硅的预聚体；
5)向所制得的预聚体中依次加入邻苯二甲酸二异辛酯、对甲基苯磺酰异氰酸酯，在真空条件下搅拌2小时；随后向混合体系中加入Dabco33-LV、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3,5-二叔丁基-4羟基苯基丙酸十八碳酸酯，在真空条件下继续搅拌3小时；最后得到有机硅改性的聚氨酯胶黏剂。
经测试本实例所制备的胶黏剂耐热温度可提高到180摄氏度左右，固化后接触角超过90°。
上述的重组木木制地板的生产方法，具体包括以下步骤；
a、将木料去皮后，通过设备进行疏解得到束状纤维条，对束状纤维条进行干燥；
b、将胶粘剂倒入热压模具中，再倒入束状纤维条进行搅拌，浸胶30分钟；
c、对热压模具中的物料进行热压，固化，得到重组木芯板；
d、在重组木芯板上涂敷漆层，并在两侧开榫槽，得到成品。
经测试本实例所制备的胶黏剂耐热温度可提高到160摄氏度左右。
采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板的热处理方法，规格坯料进窑，以每分钟1摄氏度的升温速率升温至130摄氏度，此时通入过热饱和水蒸气，将氧含量控制在2％，恒温一小时，再以每分钟1摄氏度的升温速率升温至200摄氏度，恒温2小时，以每分钟1摄氏度的降温速率降至130摄氏度，关闭过热饱和水蒸气，恒温半小时，以每分钟1摄氏度的降温速率降至80摄氏度，恒温1小时，关闭加热系统，自然冷却至40摄氏度，关机，出窑。
实施例4：胶黏力综合性能试验。
剪切强度按GB7124-86测定；
剥离强度按GB/T7122-1996测定。
取实施例1和2的木地板，再取行业内常用的聚氨酯胶黏剂制备的木地板作为对比组，分室温固化24小时、3天和10天测定其剪切强度和剥离强度，见表1。
表1木地板粘接性试验
从表1可以看出，实施例1和实施例2在25℃环境下，剪切强度明显优于对比组，在150℃环境下剪切强度也大大优于对比组，效果非常显著。且实施例1和实施例2的剥离强度也大大优于对比组。由此可见，本发明不仅具有优越的粘贴性能，而且本发明有效改善了耐高温性能，拓宽了使用温域。

Claims (10)

1.采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板，其特征在于：通过胶黏剂将纤维条粘贴，压制而成的重组木芯板，重组木芯板的表面设有漆层，重组木芯板的侧面开设有侧榫和侧槽；所述的胶黏剂按重量份由下列原料制成：
多异氰酸酯 5-20份，
含活泼氢硅油 1-20份，
多元醇 30-50份，
增塑剂 10-30份，
催化剂 0.05-0.20份，
消泡剂 0.5-3份，
除水剂 0.02-0.20份，
偶联剂 0.02-0.30份，
抗氧化剂 0.02-0.15份。
2.根据权利要求1所述的采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板，其特征在于：所述的胶黏剂按重量份由下列原料制成：
二苯基甲烷二异氰酸酯 13份，
端羟基聚二甲基硅氧烷 5.5份，
聚四氢呋喃二醇 35份，
邻苯二甲酸二异辛酯 20份，
Dabco33-LV 0.12份，
DF-520 1.5份，
对甲基苯磺酰异氰酸酯 0.12份，
γ-氨丙基三乙氧基硅烷 0.15份，
3,5-二叔丁基-4羟基苯基丙酸十八碳酸酯 0.08份。
3.根据权利要求1或2所述的采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板，其特征在于：所述的多异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯中的一种或几种。
4.根据权利要求1或2所述的采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板，其特征在于：所述的含活泼氢硅油选自100-20000cP的端羟基聚二甲基硅氧烷、端羟基苯基硅油、端氨基硅油中的一种或几种。
5.根据权利要求1或2所述的采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板，其特征在于：所述的多元醇选自平均分子量在1000-4000的聚四氢呋喃二醇、聚氧化丙烯二醇、四氢呋喃-氧化乙烯共聚二醇、聚三亚甲基醚二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇中的一种或几种；所述的增塑剂选自邻苯二甲酸酯类、对苯二甲酸酯类、苯多酸酯类中的一种或几种。
6.根据权利要求1或2所述的采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板，其特征在于：所述的催化剂选自三乙醇胺、三亚乙基二胺、二月桂酸二丁基锡、Dabco33-LV、环烷酸锌中的一种或几种。
7.根据权利要求1或2所述的采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板，其特征在于：所述的消泡剂选自DF-520、DF-530、DF-899、DF-834中的一种或几种；所述的除水剂选自原甲酸三乙酯、对甲基苯磺酰异氰酸酯中的一种或几种。
8.根据权利要求1或2所述的采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板，其特征在于：所述的偶联剂由γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种；所述的抗氧化剂选自三甘醇双-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、3,5-二叔丁基-4羟基苯基丙酸十八碳酸酯、3,5-二叔丁基-4羟基苯丙酸异辛酯等抗氧化剂中的一种或几种。
9.根据权利要求1-8任一项所述的采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板，其特征在于：所述的胶粘剂的制备方法包括以下步骤：
1)多元醇脱水：按照重量比称取多元醇投入反应釜中，搅拌并加热至80-100℃，抽真空脱水处理3-4小时；
2)组合料配制：向经脱水处理后冷却至室温的多元醇中按照重量比加入消泡剂，搅拌均匀得到组合料；
3)含有机硅的端异氰酸酯基预聚物的制备：向多异氰酸酯中按照重量比加入含活泼氢硅油，搅拌并加热至80-90℃，恒温反应至无气泡产生后再继续反应2-3小时，制得含有机硅的端异氰酸酯基预聚物；
4)预聚体制备：向步骤2)所制得的组合料中加入步骤3)所制得的含有机硅的端异氰酸酯基预聚物，搅拌并加热至80-90℃，恒温反应至无气泡产生后再继续反应2-3小时，制得含有机硅的预聚体；
5)胶黏剂制备：首先按照重量比将增塑剂、除水剂加入含有机硅的预聚体中，在真空条件下搅拌1-2小时；随后按照重量比向混合体系中加入抗氧化剂、偶联剂和催化剂，在真空条件下继续搅拌3小时，最后得到成品。
10.根据权利要求1-9所述的采用有机硅改性聚氨酯胶黏剂的重组木板的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤；
a、将木料去皮后，通过设备进行疏解得到束状纤维条，对束状纤维条进行干燥；
b、将胶粘剂倒入热压模具中，再倒入束状纤维条进行搅拌，浸胶30分钟；
c、对热压模具中的物料进行热压，固化，得到重组木芯板；
d、在重组木芯板上涂敷漆层，并在两侧开榫槽，得到成品。
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