CN107880818A - 一种矿棉吸音板用无甲醛生物基背板胶及制备方法 - Google Patents

一种矿棉吸音板用无甲醛生物基背板胶及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种矿棉吸音板用无甲醛生物基背板胶，其配方为：改性水溶性丙烯酸树脂20‑60份，生物质原料30‑60份，填料30‑60份，分散剂1‑2份，水20‑50份。本发明所提供的背板胶黏剂防潮性能好，能够大幅度提高吊顶板的防潮性能，可完全达到国标GB/T 25998‑2010的要求，另外一方面，本背板胶黏剂不含甲醛，而且使用了部分生物基绿色原材料，符合绿色化学的方向，是一款绿色环保的吊顶板用胶黏剂。

Description

一种矿棉吸音板用无甲醛生物基背板胶及制备方法
技术领域
本发明属于精细化工产品技术领域，具体涉及一种矿棉吸音板用无甲醛生物基背板胶及制备方法。
背景技术
矿棉吸音板主要是由矿棉、淀粉和背板胶黏剂等经压制硬化得到的一种建筑材料，由于矿棉平均导热系数小，易保温，具有吸声、不燃、隔热、质轻和装饰等优越性能，充分满足消防要求,是集众吊顶材料之优势于一身的室内天棚装饰材料，广泛用于各种建筑吊顶、贴壁的室内装修；如宾馆、饭店、剧场、商场、办公场所、播音室、演播厅，计算机房及工业建筑等。
矿棉吸音板由于使用淀粉作为胶黏剂，所以在使用过程中特别是在高温高湿的环境中，淀粉容易吸潮增重，容易发生下垂的质量事故，因此矿棉吸音板在生产使用过程中，必须要在背面涂覆防潮的背板胶黏剂，通过防潮背板胶黏剂抵抗矿棉吸音板的下垂，以防止矿棉吸音板在使用过程中吸潮下垂，防潮挠度是矿棉吸音板最重要的指标之一，国标GB/T 25998-2010明确规定，吊顶板在不同的湿度(70％/80％/90％/95％/99％)和40℃经24h的条件下，下垂变形量不超过3.5mm，也因此，背板胶黏剂属于矿棉吸音板的核心技术。
目前，矿棉吸音板中的背板胶黏剂还存在2大技术难题，一是目前厂家还在大量使用脲醛树脂，导致矿棉吸音板甲醛严重超标，总所周知，甲醛是一级致癌物，甲醛在室内达到一定浓度时，人就有不适感。大于0.08mg/m3的甲醛浓度便可引起眼红，GB/T25998-2010规定要求矿棉吸音板需要达到E1标准，另外一方面，目前大多数矿棉吸音板主要应用在北方干燥的环境，在南方多雨潮湿的环境中，因为背板胶黏剂的防潮防下垂不足，从而导致其未能在南方大规模推广使用，使其应用受到较大的限制，因此有必要进一步开发一款矿棉吸音板中的背板胶黏剂，能够兼顾防潮性能与环保性能，用于矿棉吸音板中。
发明内容
发明目的：针对现有技术中的不足之处，本发明提供了一种矿棉吸音板用无甲醛生物基背板胶及制备方法。
技术方案：本发明所提供的矿棉吸音板用无甲醛生物基背板胶，其配方为：改性水溶性丙烯酸树脂20-60份，生物质原料30-60份，填料30-60份，分散剂1-2份，水20-50份。(本申请中的份数均指质量份数)
具体的，所述的生物质原料为麦芽糖浆、葡萄糖浆、蔗糖、山梨糖，或它们与黄原胶的混合物，优选葡萄糖浆与黄原胶的混合物。
具体的，所述的填料选自玻璃微珠或云母粉的一种或多种。更具体的，所述的玻璃微珠的粒径为300-500目，具有25-35g/100g的吸油量和0.2-0.8g/cm3的密度；云母粉的粒径为800-1250目，具有35-55g/100g的吸油量。在填料的选择时，优选玻璃微珠与云母粉的混合物，两者的质量比为9:1。
具体的，所述的分散剂为三聚磷酸钾。
对于本发明来说，所采用的改性丙烯酸树脂为自制的特定树脂，所述的改性丙烯酸树脂为：水溶性丙烯酸树脂60-80份、干酪素5-15份、微晶石蜡0.5-1份、1-2份的苯甲酸钠、2-3份的琼脂、硅烷偶联剂0.5-1.5份、水5-10份，所述的水溶性丙烯酸树脂的固含量为45-55％。同时，我们还提供了所述的改性丙烯酸树脂的改性方法为：将水5-10份，水溶性丙烯酸树脂60-80份混合均匀，在30-35℃下加入干酪素5-15份，在高速搅拌机中混合，然后调节pH为3-5，在其中加入1-2份的苯甲酸钠、2-3份的琼脂，搅拌均匀后，再加入硅烷偶联剂0.5-1.5份，微晶石蜡0.5-1份，搅拌混合均匀即得。
出于一些特殊的生产工艺需求需要更稳定的胶水体系，本发明还提供了上述的生物基背板胶的制备方法，具体为：首先加入水、分散剂搅拌均匀，然后加入填料组分，继续搅拌混合均匀；再加入树脂与生物基原料，混合均匀，在反应釜中升温到80-95℃，继续搅拌进行预反应0.5-2.5h后，即可停止加热搅拌，制得环保无甲醛生物基背板胶。
进一步的研究，我们发现，还可以在上述制备过程中加入催化剂进行预反应，不仅可以提高反应速度，还可以进一步提高胶水的稳定性和矿棉吸音板的防潮挠度，使得胶水具有更好的施工性能和产品质量。同时，更进一步的研究发现，如果采用磷酸氢镐为催化剂，不仅具有上述的优点，而且还可以起到填料的作用，取代一部分填料。具体的：首先加入水、分散剂搅拌均匀，然后加入填料组分，继续搅拌混合均匀；再加入树脂与生物基原料，同时添加以改性水溶性丙烯酸树脂干物质质量计的2-5％的磷酸氢镐。然后再混合均匀，在反应釜中升温到80-95℃，继续搅拌进行预反应0.5-2.5h后，即可停止加热搅拌，制得环保无甲醛生物基背板胶。
本发明所述的环保无甲醛背板胶可以使用辊涂或者喷涂的方式均匀涂覆于矿棉吸音板中，然后通过高温固化炉或者明火烧烤加入进行交联固化，推荐的涂胶量为
150-450g/m2，推荐的固化温度为200-400℃,固化时间为2-8min或者具有700-1000℃的明火烧烤5-20s。最终的固化目的是尽可能让树脂交联固化，以能够形成有效的防潮能力。
有益效果：本发明所提供的背板胶黏剂防潮性能好，能够大幅度提高吊顶板的防潮性能，可完全达到国标GB/T 25998-2010的要求，另外一方面，本背板胶黏剂不含甲醛，而且使用了部分生物基绿色原材料，符合绿色化学的方向，是一款绿色环保的吊顶板用胶黏剂。
具体实施方式：
下述实施例中，所采用的玻璃微珠的粒径为300-500目，具有25-35g/100g的吸油量和0.2-0.8g/cm3的密度，所采用的云母粉的粒径为800-1250目，具有35-55g/100g的吸油量。
实施例1(改性丙烯酸树脂的制备)
配方：水溶性丙烯酸树脂60份、干酪素5份、微晶石蜡0.5份、苯甲酸钠1份、琼脂2份、硅烷偶联剂0.5份、水5份。
按上述配方将水、水溶性丙烯酸树脂混合均匀，在30-35℃下加入干酪素，在高速搅拌机中混合，然后调节pH为3-5，在其中加入苯甲酸钠、琼脂，搅拌均匀后，再加入硅烷偶联剂，微晶石蜡，搅拌混合均匀即得。
实施例2(改性丙烯酸树脂的制备)
配方：水溶性丙烯酸树脂80份、干酪素15份、微晶石蜡1份、苯甲酸钠2份、琼脂3份、硅烷偶联剂1.5份、水10份。
按上述配方将水、水溶性丙烯酸树脂混合均匀，在30-35℃下加入干酪素，在高速搅拌机中混合，然后调节pH为3-5，在其中加入苯甲酸钠、琼脂，搅拌均匀后，再加入硅烷偶联剂，微晶石蜡，搅拌混合均匀即得。
实施例3(背板胶配方研究)
配方：改性水溶性丙烯酸树脂20份，生物质原料30份，填料30份，三聚磷酸钾1份，水20份。
改性水溶性丙烯酸树脂采用实施例1所得产品。生物质原料采用葡萄糖浆。填料采用玻璃微珠。
实施例4(背板胶配方研究)
配方：改性水溶性丙烯酸树脂60份，生物质原料30份，填料60份，三聚磷酸钾2份，水20份。
改性水溶性丙烯酸树脂采用实施例1所得产品。生物质原料采用葡萄糖浆和黄原胶的混合物，按质量比计，葡萄糖浆：黄原胶＝8：2。填料采用玻璃微珠。
实施例5(背板胶配方研究)
配方：改性水溶性丙烯酸树脂20份，生物质原料60份，填料60份，三聚磷酸钾1份，水50份。
改性水溶性丙烯酸树脂采用实施例2所得产品。生物质原料采用山梨糖。填料采用玻璃微珠。
实施例6(背板胶配方研究)
配方：改性水溶性丙烯酸树脂40份，生物质原料40份，填料35份，三聚磷酸钾1.5份，水40份。
改性水溶性丙烯酸树脂采用实施例2所得产品。生物质原料采用蔗糖。填料采用玻璃微珠。
实施例7～10(背板胶配方研究)
实施例7～10的配方分别与实施例3～6的，基本相同，不同之处在于，填料采用云母粉。
实施例11～14(背板胶配方研究)
实施例11～14的配方分别与实施例3～6基本相同，不同之处在于，填料采用玻璃微珠和云母粉，两者的质量比为9:1。
综合实施例3～14的产品，对其性能进行测试，其中，防潮挠度、甲醛含量根据GB/T25998-2010进行测试，结果如下表所示：
从上述性能测试中可以看出，实施例11～14优于实施例3～10，因此，填料优选采用玻璃微珠和云母粉，两者的质量比为9:1。
实施例15(方法研究，未加催化剂)
按实施例13的配方，首先加入水、分散剂搅拌均匀，然后加入填料组分，继续搅拌混合均匀；再加入树脂与生物基原料，混合均匀，在反应釜中升温到80-95℃，继续搅拌进行预反应0.5-2.5h后，即可停止加热搅拌，制得环保无甲醛生物基背板胶。
实施例16(方法研究，未加催化剂)
按实施例14的配方，首先加入水、分散剂搅拌均匀，然后加入填料组分，继续搅拌混合均匀；再加入树脂与生物基原料，混合均匀，在反应釜中升温到80-95℃，继续搅拌进行预反应0.5-2.5h后，即可停止加热搅拌，制得环保无甲醛生物基背板胶。
实施例17(方法研究，加催化剂)
按实施例13的配方，首先加入水、分散剂搅拌均匀，然后加入填料组分，继续搅拌混合均匀；再加入树脂与生物基原料，同时添加以改性水溶性丙烯酸树脂干物质质量计的2-5％的磷酸氢镐。然后再混合均匀，在反应釜中升温到80-95℃，继续搅拌进行预反应0.5-2.5h后，即可停止加热搅拌，制得环保无甲醛生物基背板胶。
实施例18(方法研究，加催化剂)
按实施例14的配方，首先加入水、分散剂搅拌均匀，然后加入填料组分，继续搅拌混合均匀；再加入树脂与生物基原料，同时添加以改性水溶性丙烯酸树脂干物质质量计的2-5％的磷酸氢镐。然后再混合均匀，在反应釜中升温到80-95℃，继续搅拌进行预反应0.5-2.5h后，即可停止加热搅拌，制得环保无甲醛生物基背板胶。
实施例19
与实施例17基本相同，不同之处在于，将填料的量减少为原有的80％。
实施例20
与实施例18基本相同，不同之处在于，将填料的量减少为原有的75％。
从上述试验结果可以看出，催化剂的加入，可以提高胶水稳定性(可以达到2-4个小时不分层)；在同样的固化温度、涂胶量情况下有更低的防潮挠度(1.5-2.0mm)。此外，还意外的发现，当采用磷酸氢镐为催化剂时，可以用其替代一部分填料。可以减少20～25％的填料使用量。

Claims (10)

1.一种矿棉吸音板用无甲醛生物基背板胶，其特征在于所述的背板胶配方为：改性水溶性丙烯酸树脂20-60份，生物质原料30-60份，填料30-60份，分散剂1-2份，水20-50份。
2.根据权利要求1所述的生物基背板胶，其特征在于所述的生物质原料为麦芽糖浆、葡萄糖浆、蔗糖、山梨糖，或它们与黄原胶的混合物。
3.根据权利要求1所述的生物基背板胶，其特征在于所述的填料选自玻璃微珠或云母粉的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的生物基背板胶，其特征在于所述的玻璃微珠的粒径为300-500目，具有25-35g/100g的吸油量和0.2-0.8g/cm3的密度；云母粉的粒径为800-1250目，具有35-55g/100g的吸油量。
5.根据权利要求1所述的生物基背板胶，其特征在于所述的填料为玻璃微珠和云母粉，两者的质量比为9:1。
6.根据权利要求1所述的生物基背板胶，其特征在于所述的分散剂为三聚磷酸钾。
7.根据权利要求1所述的生物基背板胶，其特征在于所述的改性丙烯酸树脂为：水溶性丙烯酸树脂60-80份、干酪素5-15份、微晶石蜡0.5-1份、1-2份的苯甲酸钠、2-3份的琼脂、硅烷偶联剂0.5-1.5份、水5-10份，所述的水溶性丙烯酸树脂的固含量为45-55％。
8.根据权利要求7所述的生物基背板胶，其特征在于所述的改性丙烯酸树脂的改性方法为：将水5-10份，水溶性丙烯酸树脂60-80份混合均匀，在30-35℃下加入干酪素5-15份，在高速搅拌机中混合，然后调节pH为3-5，在其中加入1-2份的苯甲酸钠、2-3份的琼脂，搅拌均匀后，再加入硅烷偶联剂0.5-1.5份，微晶石蜡0.5-1份，搅拌混合均匀即得。
9.权利要求1所述生物基背板胶的制备方法，其特征在于首先加入水、分散剂搅拌均匀，然后加入填料组分，继续搅拌混合均匀；再加入树脂与生物基原料，混合均匀，在反应釜中升温到80-95℃，继续搅拌进行预反应0.5-2.5h后，即可停止加热搅拌，制得环保无甲醛生物基背板胶。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：在加入树脂与生物基原料时，同时添加以改性水溶性丙烯酸树脂干物质质量计的2-5％的磷酸氢镐。
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