CN107779157B - 一种常温快速湿固化木材胶粘剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及木材胶粘剂技术领域，尤其是一种常温快速湿固化木材胶粘剂及其制备方法和应用，经过将主剂原料成分的选取以及配制，结合对固化剂原料成分的选取和配制，并将其单独存放处理，在使用过程中进行配制，并对主剂与固化剂配制的质量比进行控制，使得其作为木材胶合过程作粘接剂时，其粘接性能较优，而且挥发性成分少，降低了环境危害率，提高了粘接剂粘接性能，改善了木材胶粘剂的品质。

Description

一种常温快速湿固化木材胶粘剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及木材胶粘剂技术领域，尤其是一种常温快速湿固化木材胶粘剂及其制备方法和应用。
背景技术
随着工业的发展，胶粘剂的应用市场越来越广泛，品种也越来越多。目前，随着单组份胶粘剂缺点的日益凸显，双组份胶粘剂得到了快速的发展，主要有双组份溶剂型聚氨酯胶粘剂、双组份无溶剂型聚氨酯胶粘剂和热熔胶粘剂等，但在实质上，对于在粘接处理领域用的胶粘剂，大体可以分为两类：一类是天然高分子类胶粘剂，一类是合成高分子类胶粘剂，而合成高分子类胶粘剂是目前市场上研究较多的，而且对于该类胶粘剂的技术研究也比较多，如专利申请号为201610809225.0的湿固化聚氨酯热熔胶及其制备方法，公开以聚醚多元醇，聚酯多元醇，抗氧剂，增粘树脂，4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，催化剂，硅烷偶联剂，白炭黑，磷酸等为原料制备成热熔胶粘剂，使得其具常规热熔胶优点外，更具有结皮时间长的优点，从而使产品在使用设备停机情况下的适应性更强。再如专利号为201410298003.8的低成型温度水性聚氨酯胶粘剂及其制备方法，公开基于低活化温度的水性聚氨酯乳液并配合聚氨酯水性分散体、EVA乳液和丙烯酸乳液等而制备的，所述的低活化温度的水性聚氨酯乳液主要由多元醇、二异氰酸酯、小分子醇扩链剂、催化剂和亲水扩链剂组分组成，其活化温度在25℃以下，基于低活化温度的水性聚氨酯乳液制备得到的低成型温度水性聚氨酯胶粘剂活化温度为30-60℃、粘接强度高，为水性乳液，不含有机溶剂，0VOCs，绿色环保。
可见，对于现有技术中出现的胶粘剂，其主要包括传统的三醛系列胶黏剂、醋酸乙烯酯胶黏剂、丙烯酸酯类胶黏剂以及聚氨酯胶粘剂等类型，并且，现有技术中，对于胶粘剂的逐步改进，均是从环保以及性能方面不断的进行改善的，但不管如何进行改性和改善处理，使得现有技术中的胶粘剂依然达不到理想的品质，使得合成类高分子胶粘剂中容易出现具有挥发性的有机物，如挥发性的有机溶剂、甲醛等，使得对环境造成污染，进而影响人类的健康。
除此之外，对于胶粘剂，由于其原料配比处理不恰当，导致胶粘剂粘接性能依然较差；而且，随着木材产业的不断发展，使得市场上出现了大量的木地板、木家具等产品，而这些产品在制备过程中，难免会应用到胶粘剂来进行粘接接缝处理，使得接缝牢固；但是，现有技术中的木材胶粘剂的研发相对较少，导致在木材应用的胶粘剂中，大多数还是选择其他领域应用的胶粘剂作为替代处理，如传统的乳胶作为木材胶粘剂等，这不仅导致胶粘剂的粘接性能难以发挥最大价值，导致胶粘剂应用成本较高，而且还使得粘剂强度较差，尤其是压缩剪切强度极差，导致木材粘接性能不理想。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种常温快速湿固化木材胶粘剂及其制备方法和应用。
具体是通过以下技术方案得以实现的：
常温快速湿固化木材胶粘剂，由主剂和固化剂双组份构成，主剂与固化剂的质量比为10:1，其中主剂的原料成分以质量份计为多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)60份、二苯基甲烷二异氰酸酯20-30份、聚酯多元醇10-20份；固化剂的原料成分以质量份计为聚酯多元醇10份，有机胺0.1份。
优选，所述的二苯基甲烷二异氰酸酯为4，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯，2，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、2，2'-二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种任意质量比混合。
优选，所述的聚酯多元醇为聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇一缩二乙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇-1,4-丁二醇酯二醇、聚己二酸蓖麻油酯多元醇中的一种或者几种任意质量比混合。
优选，所述的有机胺为2，2'-二吗啉二乙基醚。
本发明创造的目的之二是提供常温快速湿固化木材胶粘剂制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚酯多元醇抽入预热反应釜中，加热到70℃，真空脱水至含水率＜500ppm，停止加热，冷却；
(2)将多亚甲基多苯基多异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯加入到反应釜中，加入催化剂或不加入催化剂，加热到80℃，加入步骤(1)的部分聚酯多元醇，搅拌反应1-2h，降温至≤40℃，得主剂；
(3)将步骤(1)剩余的聚酯多元醇加入到反应釜中，加热到60℃，加入有机胺，降温到≤40℃，得固化剂；
(4)将主剂与固化剂单独存放，使用时，按照质量比为10:1混合，即得。
上述常温快速湿固化木材胶粘剂中，TVOC含量＜1g/L。
上述常温快速湿固化木材胶粘剂在木材胶合过程中作粘接应用。
与现有技术相比，本发明创造的技术效果体现在：
经过将主剂原料成分的选取以及配制，结合对固化剂原料成分的选取和配制，并将其单独存放处理，在使用过程中进行配制，并对主剂与固化剂配制的质量比进行控制，使得其作为木材胶合过程作粘接剂时，其粘接性能较优，而且挥发性成分少，降低了环境危害率，提高了粘接剂粘接性能，改善了木材胶粘剂的品质。
尤其是，本发明创造的木材胶粘剂用于木材胶合处理后，其能够使得压缩剪切强度达到16.5MPa以上，于25℃储藏时间长达150天以上，粘接之后的总有机挥发物成分的含量极少。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1
(1)将聚酯多元醇(聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇)抽入预热反应釜中，加热到70℃，真空脱水至含水率＜500ppm，停止加热，冷却；
(2)将60gPAPI、20g二苯基甲烷二异氰酸酯(4，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯)加入到反应釜中，加热到80℃，取步骤(1)的聚酯多元醇10g加入，搅拌反应1-2h，降温至≤40℃，得主剂；
(3)取步骤(1)聚酯多元醇10g加入到反应釜中，加热到60℃，加入0.1g有机胺(2，2'-二吗啉二乙基醚)，降温到≤40℃，得固化剂；
(4)将主剂与固化剂单独存放，使用时，按照质量比为10:1混合，即得。
实施例2
(1)将聚酯多元醇(聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇、聚己二酸蓖麻油酯多元醇以质量比为1:1混合)抽入预热反应釜中，加热到70℃，真空脱水至含水率＜500ppm，停止加热，冷却；
(2)将60gPAPI、30g二苯基甲烷二异氰酸酯(2，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、2，2'-二苯基甲烷二异氰酸酯等质量比混合)加入到反应釜中，加热到80℃，取步骤(1)的聚酯多元醇20g加入，搅拌反应1-2h，降温至≤40℃，得主剂；
(3)取步骤(1)聚酯多元醇10g加入到反应釜中，加热到60℃，加入0.1g有机胺(2，2'-二吗啉二乙基醚)，降温到≤40℃，得固化剂；
(4)将主剂与固化剂单独存放，使用时，按照质量比为10:1混合，即得。
实施例3
(1)将聚酯多元醇(聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇-1,4-丁二醇酯二醇、聚己二酸蓖麻油酯多元醇以等质量比混合)抽入预热反应釜中，加热到70℃，真空脱水至含水率＜500ppm，停止加热，冷却；
(2)将60gPAPI、25g二苯基甲烷二异氰酸酯(4，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、2，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、2，2'-二苯基甲烷二异氰酸酯等质量比混合)加入到反应釜中，加热到80℃，取步骤(1)的聚酯多元醇15g加入，搅拌反应1-2h，降温至≤40℃，得主剂；
(3)取步骤(1)聚酯多元醇10g加入到反应釜中，加热到60℃，加入0.1g有机胺(2，2'-二吗啉二乙基醚)，降温到≤40℃，得固化剂；
(4)将主剂与固化剂单独存放，使用时，按照质量比为10:1混合，即得。
实施例4
在实施例1的基础上，其他均同实施例1，有机胺加入量为0.15g。
实施例5
在实施例2的基础上，其他均同实施例2，有机胺加入量为0.09g。
实施例6
在实施例3的基础上，其他均同实施例3，多亚甲基多苯基多异氰酸酯的加入量为80g。
并对实施例1-6制备的木材胶粘剂以桦木为木材制备成试件，试件规格为30mm×25mm×10mm，粘接24h后，将其按照ASTMD905-2008e1测试压缩剪切强度，按照GB18583-2008测试总有机挥发物成分，其结果如下表1所示：
表1
压缩剪切强度MPa 总有机物挥发物含量g/L
实施例1 16.5 0.85
实施例2 17.1 0.91
实施例3 17.6 0.82
实施例4 14.8 1.15
实施例5 15.1 1.31
实施例6 14.6 1.24
由表1的数据显示可以看出，对于原料成分的波动，将会极大程度的影响粘接后的压缩剪切强度，而且还会影响总有机物挥发含量，而本发明创造能够明显的降低总有机物挥发成分的含量，提高压缩剪切强度值16.5MPa以上。
除此之外，本研究者在实际生产过程中，尝试向主剂制备过程中，于PAPI加入到反应釜中时，向其中加入占PAPI0.1％质量的含钌物料，其能够有效的改善压缩剪切强度，使得达到18.1MPa以上，提高了木材胶粘剂的粘接性能，含钌物料优选为含金属钌粉末的物料，或者直接添加金属钌物料。

Claims (6)

1.一种常温快速湿固化木材胶粘剂，由主剂和固化剂双组份构成，其特征在于，主剂与固化剂的质量比为10:1，其中主剂的原料成分以质量份计为多亚甲基多苯基多异氰酸酯60份、二苯基甲烷二异氰酸酯20-30份、聚酯多元醇10-20份；固化剂的原料成分以质量份计为聚酯多元醇10份，有机胺0.1份；
其中，所述主剂中的二苯基甲烷二异氰酸酯为4，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯20份、聚酯多元醇为聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇10份；固化剂中聚酯多元醇为聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇10份，有机胺为2，2'-二吗啉二乙基醚0.1份。
2.一种常温快速湿固化木材胶粘剂，由主剂和固化剂双组份构成，其特征在于，主剂与固化剂的质量比为10:1，其中主剂的原料成分以质量份计为多亚甲基多苯基多异氰酸酯60份、二苯基甲烷二异氰酸酯20-30份、聚酯多元醇10-20份；固化剂的原料成分以质量份计为聚酯多元醇10份，有机胺0.1份；
其中，所述主剂中的二苯基甲烷二异氰酸酯为2，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯和2，2'-二苯基甲烷二异氰酸酯等质量比的混合物30份，聚酯多元醇为聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇和聚己二酸蓖麻油酯多元醇等质量比的混合物20份；固化剂中聚酯多元醇为聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇和聚己二酸蓖麻油酯多元醇等质量比的混合物10份，有机胺为2，2'-二吗啉二乙基醚0.1份。
3.一种常温快速湿固化木材胶粘剂，由主剂和固化剂双组份构成，其特征在于，主剂与固化剂的质量比为10:1，其中主剂的原料成分以质量份计为多亚甲基多苯基多异氰酸酯60份、二苯基甲烷二异氰酸酯20-30份、聚酯多元醇10-20份；固化剂的原料成分以质量份计为聚酯多元醇10份，有机胺0.1份；
其中，所述主剂中的二苯基甲烷二异氰酸酯为4，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、2，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、2，2'-二苯基甲烷二异氰酸酯等质量比的混合物25份，聚酯多元醇为聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇-1,4-丁二醇酯二醇、聚己二酸蓖麻油酯多元醇以等质量比混合物15份；固化剂中聚酯多元醇为聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇-1,4-丁二醇酯二醇、聚己二酸蓖麻油酯多元醇以等质量比混合物10份，有机胺为2，2'-二吗啉二乙基醚0.1份。
4.如权利要求1-3任一项所述的常温快速湿固化木材胶粘剂制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将聚酯多元醇抽入预热反应釜中，加热到70℃，真空脱水至含水率＜500ppm，停止加热，冷却；
（2）将多亚甲基多苯基多异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯加入到反应釜中，加入催化剂或不加入催化剂，加热到80℃，加入步骤（1）的部分聚酯多元醇，搅拌反应1-2h，降温至≤40℃，得主剂；
（3）将步骤（1）剩余的聚酯多元醇加入到反应釜中，加热到60℃，加入有机胺，降温到≤40℃，得固化剂；
（4）将主剂与固化剂单独存放，使用时，按照质量比为10:1混合，即得。
5.如权利要求1-3任一项所述的常温快速湿固化木材胶粘剂或权利要求4所述的方法制备的常温快速湿固化木材胶粘剂，其特征在于，TVOC含量＜1g/L。
6.如权利要求1-3任一项所述的常温快速湿固化木材胶粘剂或权
利要求4所述的方法制备的常温快速湿固化木材胶粘剂用于木材胶合过程的粘接。
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