CN106336835A - 一种多层板用的单组份无醛胶黏剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种多层板用的单组份无醛胶黏剂，该胶黏剂由以下质量份数的原料组成：主胶黏剂100份；水性固化剂5‑30份；粘度调节剂5‑30份；防腐剂0.01‑0.1份；本发明的多层板用的单组份无醛胶黏剂采用无醛胶做主剂，取代了传统的“三醛胶”，既消除了甲醛对环境的影响又能保证单组份无醛胶黏剂具有足够高的粘接强度。本发明的单组份无醛胶黏剂可直接用于多层板的生产，无需现场配制；具有施胶量少、粘接强度大、存储期长和无甲醛释放等优点，优化了无醛多层板的生产工艺。

Description

一种多层板用的单组份无醛胶黏剂及其应用
技术领域
本发明属于人造板生产技术领域。具体地涉及一种多层板用的单组份无醛胶黏剂及其应用。
背景技术
多层板也称胶合板，常用的有三合板、五合板等。胶合板能提高木材利用率，是节约木材的一个主要途径。传统多层板人造板用胶粘剂主要为脲醛胶(UF)，这类胶粘剂会释放对人体有害的甲醛。随着人们环保意识的提高，社会需要一种环境友好型无(低)甲醛释放的人造板来提高人们的健康和生活质量。
传统的合成树脂型水性高分子-异氰酸酯木材胶黏剂(简称API)，可以解决多层板在家居使用中甲醛超标的问题，一般使用API胶黏剂时需要复配异氰酸酯作固化剂。由于异氰酸酯基(-NCO)的化学性质非常活泼，极易与水和含活泼氢的物质反应。所以多数API胶黏剂在使用时需要现场配制，而且活性期短不能长时间储存，工艺操作性差。同时API胶黏剂的粘度不易调整，在单板施胶时容易产生施胶不匀的现象，这些都对多层板的生产工艺和产品质量造成影响。
本发明针对上述不足，提供一种多层板用的单组份无醛胶黏剂及无醛多层板的制备方法。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种多层板用的单组份无醛胶黏剂。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种多层板用的单组份无醛胶黏剂，该胶黏剂由以下质量份数的原料组成：
进一步，所述主胶黏剂为无醛胶,采用中国发明专利CN201010237295.6公开的无醛胶。
进一步，所述粘度调节剂为面粉、淀粉、羟甲基纤维素、羟甲基纤维素钠、羟乙基纤维素和羟乙基纤维素钠中的一种或多种。
进一步，所述防腐剂为苯甲酸钠、山梨酸钾、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯和对羟基苯甲酸丁酯中的一种或多种。
进一步，所述水性固化剂通过如下方法制备得到：
1)向含1mol游离异氰酸酯基的异氰酸酯溶液中分批加入0.16-0.22mol的阴离子型亲水扩链剂，然后在20-50℃下反应2-4h，得第一混合液；
2)向所述第一混合液中加入0.62-0.75mol的封闭剂，然后在20-40℃下反应1-2h，得第二混合液；
3)向所述第二混合液中加入400-800g的水和0.16-0.22mol的三乙胺，然后在20-50℃下反应1-2h；得第三混合液；
4)将所述第三混合液在高速搅拌下进行乳化，乳化后进行减压蒸馏得水性固化剂；
所述水性固化剂为水溶性的封闭异氰酸酯固化剂；
所述异氰酸酯溶液的质量分数为10-50％。
特别注意，本发明异氰酸酯溶液中游离异氰酸酯基(-NCO)与扩链剂和封闭剂中的羟基反应生成固化剂，游离异氰酸酯基的量决定扩链剂和封闭剂的使用量。
进一步，本发明在制备水性固化剂的过程中，采用所述封闭剂将异氰酸酯中的游离异氰酸酯基保护起来，使游离异氰酸酯基在常温下失去了反应活性；同时通过加入扩链剂引入了阴离子型亲水性基团，形成水性固化剂，进而提高了单组份无醛胶黏剂的储存稳定性。
本发明异氰酸酯溶液中游离异氰酸酯基与扩链剂中的羟基反应速度随温度变化较大，如果全部加入扩链剂反应会造成大量反应热不易扩散，引起局部温度升高过快，甚至产生凝胶，因此采用分批加入扩链剂的方式，控制反应速度。
异氰酸酯与扩链剂和封闭剂反应后的化合物中带有羧基，带有羧基的化合物与三乙胺反应生成盐，盐是可溶于水的，这样成盐的化合物就具有了水溶性。
进一步，步骤1)中，所述异氰酸酯为二苯甲烷二异氰酸酯、1.5-萘二异氰酸酯、四甲基二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二亚甲基苯基二异氰酸酯和多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一种或多种。
进一步，步骤1)中，所述阴离子型亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、1,2-丙二醇-3-磺酸钠、1,4-丁二醇-2-磺酸钠和乙二胺基乙磺酸钠中的一种或多种。
进一步，步骤2)中，所述封闭剂为丙酮肟、环己酮肟、丙二酸二乙酯、乙酰丙酮、丁酮肟、ξ-己内酰胺、氢氰酸、苯酚、2-羟基吡啶、3-羟基喹啉、8-羟基吡啶、2-吡啶酚、己内酰胺、乙酰乙酸乙酯、咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1，2,4-三唑和3,5-二甲基吡唑中的一种或多种。
所述异氰酸酯溶液中所用的有机溶剂为丙酮、乙酸乙酯、氯仿、丁酮或四氢呋喃。
所述的单组份无醛胶黏剂用于制备多层板。
进一步，所述多层板通过如下方法制备得到：
1)单板施胶
采用双面涂胶法将单组份无醛胶黏剂在单板上进行涂胶，施胶量为220-300g/m2；
2)组坯
将施胶后的单板根据所需板材面积和单板层数进行组坯，得组坯好的板坯；
3)冷压
将组坯好的板坯放入800T压机中进行冷压定型，所述冷压压力5-10MPa，所述冷压时间为30-60min；
4)热压
将冷压定型后的板坯在120-160℃条件下进行热压定型，所述热压压力为1.5-2.5MPa，所述热压时间为0.8-2min/mm；
5)缷压
为了防止“鼓泡”现象的发生，在步骤4)热压后通常采用三段降压的工艺进行降压，第一段降压是将工作压力降到“平衡压力”，在平衡压力条件下保持3-5min，第二段降压是将“平衡压力”降到0MPa，在压力为0MPa的条件下保持2-3min，第三段降压是将由0MPa到热压板完成开张；
所述“平衡压力”约为工作压力的1/2；
6)锯边砂光。
本发明用无醛胶做主胶黏剂，保证足够的粘接强度；用水溶性的封闭异氰酸酯取代异氰酸酯作为水性固化剂，使水性固化剂与主胶黏剂能更好的相容，并从根本上消除甲醛及有机溶剂对环境造成的污染；用粘度调节剂作添加剂，不仅可以调节胶黏剂的粘度，利于单板均匀施胶，而且可以降低成本。
本发明单组份无醛胶黏剂用于制备多层板的过程中，需要在120-160℃条件下进行热压。高温热压不仅可以将胶黏剂中的水分充分排出，而且可以使固化剂释放出活泼的-NCO基团，使其与无醛胶中的羟基充分交联固化，提高粘接强度。
另外注意的是，如果没有特别说明，本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及以端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。
本发明的有益效果如下：
1、本发明的多层板用的单组份无醛胶黏剂采用无醛胶做主剂，取代了传统的“三醛胶”，既消除了甲醛对环境的影响又能保证单组份无醛胶黏剂具有足够高的粘接强度。
2、本发明的水性固化剂采用封闭剂将游离异氰酸酯基保护起来，使游离异氰酸酯基在常温下失去了反应活性，同时引入了阴离子型亲水性基团，使水性固化剂与主胶黏剂能更好的相容，进而提高了单组份无醛胶黏剂的储存稳定性。
3、本发明的多层板用的单组份无醛胶黏剂可直接用于多层板的生产，无需现场配制；具有施胶量少、粘接强度大、可以存储6个月和无甲醛释放等优点，优化了无醛多层板的生产工艺。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
(一)一种多层板用的单组份无醛胶黏剂，该胶黏剂由以下质量份数的原料组成：
所述水性固化剂通过如下方法制备得到：
1)向含1mol游离异氰酸酯基的异佛尔酮二异氰酸酯的丙酮溶液中分批加入0.16mol的二羟甲基丙酸，然后在50℃下反应4h，得第一混合液；
2)向所述第一混合液中加入0.62mol的丁酮肟，然后在20℃下反应1h，得第二混合液；
3)向所述第二混合液中加入400g的水和0.16mol的三乙胺，然后在20℃下反应1h；得第三混合液；
4)将所述第三混合液在高速搅拌下进行乳化，乳化后进行减压蒸馏出丙酮，得水溶性的封闭异氰酸酯固化剂。
所述异佛尔酮二异氰酸酯的丙酮溶液的质量分数为10％。
(二)所述的单组份无醛胶黏剂用于制备多层板，所述多层板通过如下方法制备得到：
1)单板施胶：采用双面涂胶法将单组份无醛胶黏剂在单板上进行涂胶，施胶量为220g/m2；
2)组坯：将施胶后的单板根据所需板材面积和单板层数进行组坯，得组坯好的板坯；
3)冷压：将组坯好的板坯放入800T压机中进行冷压定型，所述冷压压力5MPa，所述冷压时间为45min；
4)热压
将冷压定型后的板坯在120℃条件下进行热压定型，所述热压压力为2MPa，所述热压时间为1.5min/mm；
5)缷压
为了防止“鼓泡”现象的发生，在步骤4)热压后通常采用三段降压的工艺进行降压，第一段降压是将2MPa降到1MPa，在1MPa下保持5min，第二段降压是将1MPa降到0MPa，在压力为0MPa的条件下保持3min，第三段降压是将压力由0MPa到热压板完成开张；
6)锯边砂光。
利用本发明的单组份无醛胶黏剂对单板进行涂胶时，施胶均匀；所生产的多层板甲醛释放量：未检出；用II类胶合板标准方法进行检测，所述多层板的剪切强度为1.2MPa，符合II类胶合板标准。所述II类胶合板的剪切强度的标准值为≥0.7MPa。
实施例2
(一)一种多层板用的单组份无醛胶黏剂，该胶黏剂由以下质量份数的原料组成：
所述水性固化剂通过如下方法制备得到：
1)向含1mol游离异氰酸酯基的异佛尔酮二异氰酸酯的丙酮溶液中分批加入0.16mol的二羟甲基丙酸，然后在50℃下反应2h，得第一混合液；
2)向所述第一混合液中加入0.62mol的丁酮肟，然后在20℃下反应1h，得第二混合液；
3)向所述第二混合液中加入600g的水和0.16mol的三乙胺，然后在20℃下反应1h；得第三混合液；
4)将所述第三混合液在高速搅拌下进行乳化，乳化后进行减压蒸馏出丙酮，得水溶性的封闭异氰酸酯固化剂。
所述异佛尔酮二异氰酸酯的丙酮溶液的质量分数为10％。
(二)所述的单组份无醛胶黏剂用于制备多层板，所述多层板通过如下方法制备得到：
1)单板施胶：采用双面涂胶法将单组份无醛胶黏剂在单板上进行涂胶，施胶量为240g/m2；
2)组坯：将施胶后的单板根据所需板材面积和单板层数进行组坯，得组坯好的板坯；
3)冷压：将组坯好的板坯放入800T压机中进行冷压定型，所述冷压压力6MPa，所述冷压时间为60min；
4)热压
将冷压定型后的板坯在140℃条件下进行热压定型，所述热压压力为2MPa，所述热压时间为1.2min/mm；
5)缷压
为了防止“鼓泡”现象的发生，在步骤4)热压后通常采用三段降压的工艺进行降压，第一段降压是将2MPa降到1MPa，在1MPa下保持5min，第二段降压是将1MPa降到0MPa，在压力为0MPa的条件下保持3min，第三段降压是将压力由0MPa到热压板完成开张；
6)锯边砂光。
利用本发明的单组份无醛胶黏剂对单板进行涂胶时，施胶均匀；所生产的多层板甲醛释放量：0.01mg/L；用II类胶合板标准方法进行检测，所述多层板的剪切强度为1.0MPa，符合II类胶合板标准。
实施例3
(一)一种多层板用的单组份无醛胶黏剂，该胶黏剂由以下质量份数的原料组成：
所述水性固化剂通过如下方法制备得到：
1)向含1mol游离异氰酸酯基的异佛尔酮二异氰酸酯的丙酮溶液中分批加入0.16mol的二羟甲基丙酸，然后在50℃下反应2h，得第一混合液；
2)向所述第一混合液中加入0.62mol的丁酮肟，然后在20℃下反应1h，得第二混合液；
3)向所述第二混合液中加入600g的水和0.16mol的三乙胺，然后在20℃下反应1h；得第三混合液；
4)将所述第三混合液在高速搅拌下进行乳化，乳化后进行减压蒸馏出丙酮，得水溶性的封闭异氰酸酯固化剂。
所述异佛尔酮二异氰酸酯的丙酮溶液的质量分数为10％。
(二)所述的单组份无醛胶黏剂用于制备多层板，所述多层板通过如下方法制备得到：
1)单板施胶：采用双面涂胶法将单组份无醛胶黏剂在单板上进行涂胶，施胶量为280g/m2；
2)组坯：将施胶后的单板根据所需板材面积和单板层数进行组坯，得组坯好的板坯；
3)冷压：将组坯好的板坯放入800T压机中进行冷压定型，所述冷压压力8MPa，所述冷压时间为30min；
4)热压
将冷压定型后的板坯在160℃条件下进行热压定型，所述热压压力为2.5MPa，所述热压时间为0.8min/mm；
5)缷压
为了防止“鼓泡”现象的发生，在步骤4)热压后通常采用三段降压的工艺，第一段降压是将2MPa降到1.0MPa，在1.2MPa下保持3min，第二段降压是将1.0MPa降到0MPa，在压力为0MPa的条件下保持2min，第三段降压是将压力由0MPa到热压板完成开张；
6)锯边砂光。
利用本发明的单组份无醛胶黏剂对单板进行涂胶时，施胶均匀；利用本发明的单组份无醛胶黏剂对单板进行涂胶时，施胶均匀；所生产的多层板甲醛释放量：未检出；用II类胶合板标准方法进行检测，所述多层板的剪切强度为1.32MPa，符合II类胶合板标准。
实施例4
(一)一种多层板用的单组份无醛胶黏剂，该胶黏剂由以下质量份数的原料组成：
所述水性固化剂通过如下方法制备得到：
1)向含1mol游离异氰酸酯基的异佛尔酮二异氰酸酯的丙酮溶液中分批加入0.22mol的二羟甲基丙酸，然后在50℃下反应2h，得第一混合液；
2)向所述第一混合液中加入0.75mol的丁酮肟，然后在20℃下反应1h，得第二混合液；
3)向所述第二混合液中加入800g的水和0.22mol的三乙胺，然后在20℃下反应1h；得第三混合液；
4)将所述第三混合液在高速搅拌下进行乳化，乳化后进行减压蒸馏出丙酮，得水溶性的封闭异氰酸酯固化剂。
所述异佛尔酮二异氰酸酯的丙酮溶液的质量分数为10％。
(二)所述的单组份无醛胶黏剂用于制备多层板，所述多层板通过如下方法制备得到：
1)单板施胶：采用双面涂胶法将单组份无醛胶黏剂在单板上进行涂胶，施胶量为260g/m2；
2)组坯：将施胶后的单板根据所需板材面积和单板层数进行组坯，得组坯好的板坯；
3)冷压：将组坯好的板坯放入800T压机中进行冷压定型，所述冷压压力10MPa，所述冷压时间为30min；
4)热压
将冷压定型后的板坯在160℃条件下进行热压定型，所述热压压力为2.5MPa，所述热压时间为0.8min/mm；
5)缷压
为了防止“鼓泡”现象的发生，在步骤4)热压后通常采用三段降压的工艺，第一段降压是将2MPa降到1.0MPa，在1.0MPa下保持3min，第二段降压是将1.0MPa降到0MPa，在压力为0MPa的条件下保持2min，第三段降压是将压力由0MPa到热压板完成开张；
6)锯边砂光。
利用本发明的单组份无醛胶黏剂对单板进行涂胶时，施胶均匀；所生产的多层板甲醛释放量：0.01mg/L；用II类胶合板标准方法进行检测，所述多层板的剪切强度为0.95MPa，符合II类胶合板标准。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种多层板用的单组份无醛胶黏剂，其特征在于，该胶黏剂由以下质量份数的原料组成：
2.根据权利要求1所述的单组份无醛胶黏剂，其特征在于，所述主胶黏剂为无醛胶。
3.根据权利要求1所述的单组份无醛胶黏剂，其特征在于，所述粘度调节剂为面粉、淀粉、羟甲基纤维素、羟甲基纤维素钠、羟乙基纤维素和羟乙基纤维素钠中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的单组份无醛胶黏剂，其特征在于，所述防腐剂为苯甲酸钠、山梨酸钾、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯和对羟基苯甲酸丁酯中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的单组份无醛胶黏剂，其特征在于，所述水性固化剂通过如下方法制备得到：
1)向含1mol游离异氰酸酯基的异氰酸酯溶液中分批加入0.16-0.22mol的阴离子型亲水扩链剂，然后在20-50℃下反应2-4h，得第一混合液；
2)向所述第一混合液中加入0.62-0.75mol的封闭剂，然后在20-40℃下反应1-2h，得第二混合液；
3)向所述第二混合液中加入400-800g的水和0.16-0.22mol的三乙胺，然后在20-40℃下反应1-2h；得第三混合液；
4)将所述第三混合液在高速搅拌下进行乳化，乳化后进行减压蒸馏得水性固化剂；
所述水性固化剂为水溶性的封闭异氰酸酯固化剂；
所述异氰酸酯溶液的质量分数为10-50％。
6.根据权利要求5所述的单组份无醛胶黏剂，其特征在于，步骤1)中，所述异氰酸酯为二苯甲烷二异氰酸酯、1.5-萘二异氰酸酯、四甲基二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二亚甲基苯基二异氰酸酯和多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的单组份无醛胶黏剂，其特征在于，步骤1)中，所述阴离子型亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、1,2-丙二醇-3-磺酸钠、1,4-丁二醇-2-磺酸钠和乙二胺基乙磺酸钠中的一种或多种。
8.根据权利要求5所述的单组份无醛胶黏剂，其特征在于，步骤2)中，所述封闭剂为丙酮肟、环己酮肟、丙二酸二乙酯、乙酰丙酮、丁酮肟、ξ-己内酰胺、氢氰酸、苯酚、2-羟基吡啶、3-羟基喹啉、8-羟基吡啶、2-吡啶酚、己内酰胺、乙酰乙酸乙酯、咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1，2,4-三唑和3,5-二甲基吡唑中的一种或多种；所述异氰酸酯溶液中所用有机溶剂为丙酮、乙酸乙酯、氯仿、四氢呋喃或丁酮。
9.一种如权利要求1所述的单组份无醛胶黏剂的应用，其特征在于，所述的单组份无醛胶黏剂用于制备多层板。
10.根据权利要求9所述的单组份无醛胶黏剂的应用，其特征在于，所述多层板通过如下方法制备得到：
1)单板施胶
采用双面涂胶法将单组份无醛胶黏剂在单板上进行涂胶；
2)组坯
将施胶后的单板根据所需板材面积和单板层数进行组坯，得组坯好的板坯；
3)冷压
将组坯好的板坯放入800T压机中进行冷压定型，所述冷压压力为5-10MPa，所述冷压时间为30-60min；
4)热压
将冷压定型后的板坯在120-160℃条件下进行热压定型，所述热压压力为1.5-2.5MPa，所述热压时间为0.8-2min/mm；
5)缷压
为了防止“鼓泡”现象的发生，在步骤4)热压后通常采用三段降压的工艺进行降压，第一段降压是将工作压力降到“平衡压力”，在平衡压力条件下保持3-5min，第二段降压是将“平衡压力”降到0MPa，在压力为0MPa的条件下保持2-3min，第三段降压是由0MPa到热压板完成开张；所述“平衡压力”约为工作压力的1/2；
6)锯边砂光。
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