CN107891502A - 一种以废弃聚氨酯液化物作为胶黏剂的无醛刨花板及其制备方法 - Google Patents

一种以废弃聚氨酯液化物作为胶黏剂的无醛刨花板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种以废弃聚氨酯液化物作为胶黏剂的无醛复合刨花板及其制备方法；是以木质刨花或秸秆刨花为原料，采用以废弃聚氨酯液化物和异氰酸酯为主要原料的胶黏剂压制得到的刨花板；所述胶黏剂占原料重量比的5‑8％；其中废弃聚氨酯液化物和异氰酸酯的重量比为40：60‑60:40；本发明合理回收利用了废弃聚氨酯材料，并将其应用于人造板生产，减少了人造板生产中异氰酸酯树脂的使用量，降低了生产成本。刨花板制备过程没有改变原生产工艺，制备出的刨花板与采用异氰酸酯胶接的常规刨花板相比，内结合强度可提高20％‑30％。板材无甲醛释放。

Description

一种以废弃聚氨酯液化物作为胶黏剂的无醛刨花板及其制备 方法
技术领域
本发明涉及人造板材制造领域，具体涉及一种以废弃聚氨酯液化物作为胶黏剂的无醛刨花板及其制备方法。
背景技术
聚氨酯(PU)全称为聚氨基甲酸酯，是主链上含有重复氨基甲酸酯基团(-NH-COO-)的大分子化合物的统称，一般由二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物在催化剂和其它助剂作用下合成。作为一种应用广泛的高分子材料，每年废弃聚氨酯量也十分巨大。单是汽车行业，美国每年从报废汽车中得到的破碎残余物有近500万吨，其中聚氨酯发泡材料约占16％的比重。2014年，中国汽车技术研究中心组织起草《报废汽车破碎技术规范》行业标准(征求意见稿)，其中规定：“破碎分选后可再生资源综合回收率不能低于90％”。传统的处理方法，一是填埋；二是焚烧。无论哪种方法都给环境带来了污染，同时又浪费了资源。聚氨酯发泡材料的回收利用问题将成为迫切需要解决的社会问题，寻找一种经济可行的方法既能保护环境，减少污染，也能节省资源。针对此问题，近年已有较多的文献报道，可归纳为物理法、化学法、能量法这几种方法，每种方法又可细分为不同工艺，回收以后的聚氨酯可用于制造各种用品。
我国人造板工业高速发展，2016年产量超过3.00亿立方米，同比增长4.7％。人造板生产主要使用脲醛树脂作为胶黏剂，其胶接人造板存在甲醛释放和防水性差的问题。随着人们安全意识和环保意识的增强，甲醛问题受到越来越多的关注，可替代脲醛树脂的无醛胶黏剂成为研究热点。聚氨酯类胶黏剂可用于人造板原料的胶接，而废弃聚氨酯发泡材料在人造板工业中的应用比较少见。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种以废弃聚氨酯液化物作为胶黏剂的无醛刨花板及其制备方法；是一种以废弃聚氨酯液化物为胶黏剂的无甲醛释放的木质/非木质刨花板及其制备方法。
一种以废弃聚氨酯液化物作为胶黏剂的无醛刨花板，是以木质刨花或秸秆刨花为原料，采用废弃聚氨酯液化物和异氰酸酯作为胶黏剂压制得到的刨花板；所述胶黏剂占原料重量比(基于绝干刨花重量)的5-8％；其中废弃聚氨酯液化物和异氰酸酯的比例为40：60-60:40(重量比)。
一种以废弃聚氨酯液化物作为胶黏剂的无醛刨花板的制备方法，步骤如下：
将废弃聚氨酯液化物和异氰酸酯先后加入拌胶机中与刨花搅拌拌胶；将拌胶后的刨花铺装为板坯；板坯表面喷涂脱模剂或采用隔离层脱模；按照现有热压工艺制备成符合国家标准GB4897-2015和GB18580-2001要求的无醛刨花板。
所述废弃聚氨酯液化物是将聚氨酯废弃物经清洗、干燥、研磨、液化、提纯后的产物。
所述清洗为将废弃聚氨酯用清水洗浄。
所述干燥为将清洗后的块状聚氨酯放入鼓风干燥箱中，103℃下干燥30min。
所述研磨为将干燥后的块状聚氨酯用研磨机加工成直径0.5-1.5mm的粉末。
所述液化为将液化剂和催化剂混和后加入聚氨酯废弃物中在160-200℃及常压条件下反应2-4h将聚氨酯废弃物降解成液体物质。
所述液化剂为乙二醇(EG)、丙二醇(PG)、1,4—丁二醇(BDO)，一缩二乙二醇(DEG)，一缩二丙二醇(DPG)或二缩三乙二醇(TEG)中的一种或几种。
所述催化剂为氢氧化钠(NaOH)或氢氧化钾(KOH)中的一种或两种。
所述聚氨酯：液化剂(重量比)＝1:3—1:5,聚氨酯：催化剂(重量比)＝100:1—100:2。
所述提纯为将液化产物冷却至60℃，静置分层后采用分液漏斗取上层液体，经100μm滤孔的过滤器过滤，然后进行减压蒸馏脱水处理。
所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的聚合物(pMDI)。
所述刨花为刨花板生产用的常规木质或秸秆刨花材料；刨花长度0.1-1mm，宽度0.2-0.4mm，厚度0.2-0.4mm，含水率为8-12％。
所述施胶量为聚氨酯液化物和异氰酸酯的添加量占刨花绝干重量的百分比，一般为5-8％。
所述热压工艺为热压温度170-190℃，热压时间35-50s/mm，热压压力3-5MPa。
本发明的有益效果：
本发明以废弃聚氨酯发泡材料的液化物为刨花板胶黏剂的原料，经清洗、干燥、研磨、液化并提纯后可作为胶黏剂制备无醛刨花板。本发明合理回收利用了废弃聚氨酯材料，并将其应用于人造板生产，减少了人造板生产中异氰酸酯树脂的使用量，降低了生产成本。由于液化物具备羟基，与异氰酸酯可以发生化学交联反应，可作为刨花的胶黏剂，刨花板制备过程没有改变原生产工艺，利用本发明制备出的木质刨花板与采用脲醛树脂胶接的常规木质刨花板相比，内结合强度可提高45％-55％，板材无甲醛释放；利用本发明制备出的秸秆刨花板与采用异氰酸酯胶接的常规秸秆刨花板相比，内结合强度可提高20％-30％，板材无甲醛释放，经砂光后可进行二次加工(贴面等)，各项物理性能指标达到国家刨花板标准的要求，能够满足工业化生产的需要。为聚氨酯泡沫材料的合理回收工艺及应用技术开发提供了一定的实践基础。
具体实施方式
本发明中所述的聚氨酯废弃物可使用聚氨酯泡沫生产厂的边角料、模具溢料、废品,以及在聚氨酯的各应用领域中的废弃物。
本实施例所述的聚氨酯液化物制备及提纯方法为：
所述的各组分用量以重量份计：
将废弃聚氨酯硬质泡沫(来自于被拆除的废旧冰箱保温层)用清水洗浄后放入鼓风干燥箱中，103℃下干燥30min，将干燥后的块状聚氨酯用研磨机加工，使研磨后的聚氨酯粉末通过直径为1.0mm的筛网。将600份一缩二乙二醇加入至三口烧瓶中，加入3份氢氧化钠，开动搅拌器，加热升温至60℃，缓慢加入过筛后的聚氨酯粉末，升温至160℃，在160℃温度下反应2h，直至聚氨酯粉末完全溶解。将液化产物冷却至60℃，静置分层后采用分液漏斗取上层液体，经100μm滤孔的过滤器过滤，采用圆底蒸馏烧瓶在70℃、0.316atm的压力下减压蒸馏脱水1h。所得聚氨酯液化物(多元醇化合物)黏度为600-650mPa·s，羟值为65-70mgKOH/g。
实施例1：
将木质刨花干燥到含水率10％，将木质刨花绝干重量2％的聚氨酯液化物在拌胶机中雾化并与刨花均匀搅拌，随后将木质刨花绝干重量3％的聚二苯基甲烷二异氰酸酯在拌胶机中雾化并与刨花均匀搅拌，将拌胶后的刨花铺装成一定厚度和密度均匀的板坯，板坯表面喷涂脱模剂或采用隔离层脱模，经预压后开始热压，热压温度180℃，热压时间40s/mm，热压压力4.5MPa，热压后进行裁截、冷却、砂光、锯边等工序制备成刨花板成品。检测结果见表1。
实施例2：
将木质刨花干燥到含水率10％，将占木质刨花绝干重量比3％的聚氨酯液化物在拌胶机中雾化并与刨花均匀搅拌，随后将木质刨花绝干重量比2％的聚二苯基甲烷二异氰酸酯加入拌胶机中雾化并继续与刨花均匀搅拌，将拌胶后的刨花根据需要铺装成一定厚度和密度均匀的板坯，板坯表面喷涂脱模剂或采用隔离层脱模，经预压后开始热压，热压温度170℃，热压时间45s/mm，热压压力4.5MPa，热压后进行裁截、冷却、砂光、锯边等工序制备成刨花板成品。检测结果见表1。
实施例3：
将秸秆刨花干燥到含水率10％，将占秸秆刨花绝干重量比3％的聚氨酯液化物在拌胶机中雾化并与刨花均匀搅拌，随后将秸秆刨花绝干重量比3％的聚二苯基甲烷二异氰酸酯加入拌胶机中雾化并与刨花均匀搅拌，将拌胶后的刨花根据需要铺装成一定厚度和密度均匀的板坯，板坯表面喷涂脱模剂或采用隔离层脱模，经预压后开始热压，热压温度180℃，热压时间40s/mm，热压压力4.5MPa，热压后进行裁截、冷却、砂光、锯边等工序制备成刨花板成品。检测结果见表1。
对照例1和对照例2为按照现有技术制备板坯作为对照。其中，对照1采用工厂用普通脲醛树脂制备木质刨花板(目前工厂生产的木质刨花板主要采用脲醛树脂作为胶黏剂)；对照2采用异氰酸酯制备秸秆刨花板(目前工厂生产的秸秆刨花板主要采用异氰酸酯作为胶黏剂)。
对照例1：
将木质刨花干燥到含水率10％，将木质刨花绝干重量比8％的脲醛树脂在拌胶机中雾化并与刨花均匀搅拌，将拌胶后的刨花根据需要铺装成一定厚度和密度均匀的板坯，经预压后开始热压，热压温度170℃，热压时间40s/mm，热压压力4.5MPa，热压后进行裁截、冷却、砂光、锯边等工序制备成刨花板成品。检测结果见表1。
对照例2：
将秸秆刨花干燥到含水率10％，将秸秆刨花绝干重量比6％的聚二苯基甲烷二异氰酸酯在拌胶机中雾化并与刨花均匀搅拌，将拌胶后的刨花根据需要铺装成一定厚度和密度均匀的板坯，板坯表面喷涂脱模剂或采用隔离层脱模，经预压后开始热压，热压温度180℃，热压时间40s/mm(mm为毫米)，热压压力4.5MPa，热压后进行裁截、冷却、砂光、锯边等工序制备成刨花板成品。检测结果见表1。
表1实施例1-3与对照例1-2技术指标比较表
参考标准：《新刨花板国家标准》GB4897-2015和《室内装饰装修材料、人造板及其制品中甲醛释放限量标准》GB18580-2001。
表1说明：实施例1-2中的木质刨花板与对照例1中的常规木质刨花板相比，内结合强度提高了45％-55％，板材无甲醛释放；实施例3中的秸秆刨花板与对照例2中的常规秸秆刨花板相比，内结合强度提高了20％-30％，各项物理力学性能指标均达到国家刨花板标准的要求。

Claims (7)

1.一种以废弃聚氨酯液化物作为胶黏剂的无醛刨花板，其特征在于采用废弃聚氨酯液化物和异氰酸酯作为胶黏剂，以木质刨花或秸秆刨花为原料制备刨花板；所述废弃聚氨酯液化物和异氰酸酯的重量比40：60-60:40；以绝干刨花重量计，所述胶黏剂占原料重量比的5-8％。
2.如权利要求1所述一种以废弃聚氨酯液化物作为胶黏剂的无醛刨花板，其特征在于所述废弃聚氨酯液化物是将聚氨酯废弃物经清洗、干燥、研磨、液化、提纯后的产物；
所述清洗为将废弃聚氨酯用清水洗浄；
所述干燥为将清洗后的块状聚氨酯放入鼓风干燥箱中，103℃下干燥30min；
所述研磨为将干燥后的块状聚氨酯用研磨机加工成直径0.5-1.5mm的粉末；
所述液化为将液化剂和催化剂混和后加入聚氨酯废弃物中在160-200℃及常压条件下反应2-4h将聚氨酯废弃物降解成液体物质；
所述提纯为将液化产物冷却至60℃，静置分层后采用分液漏斗取上层液体，经100μm滤孔的过滤器过滤，然后进行减压蒸馏脱水处理；
所述聚氨酯：液化剂的重量比＝1:3—1:5,聚氨酯：催化剂的重量比＝100:1—100:2。
3.如权利要求2所述的一种以废弃聚氨酯液化物作为胶黏剂的无醛刨花板，其特征在于所述液化剂为乙二醇EG、丙二醇PG、1,4—丁二醇BDO，一缩二乙二醇DEG，一缩二丙二醇DPG或二缩三乙二醇TEG中的一种或几种。
4.如权利要求2所述的一种以废弃聚氨酯液化物作为胶黏剂的无醛刨花板，其特征在于所述催化剂为氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或两种。
5.如权利要求1所述的一种以废弃聚氨酯液化物作为胶黏剂的无醛刨花板，其特征在于所述刨花为刨花板生产用的常规木质或秸秆刨花材料；刨花长度0.1-1mm，宽度0.2-0.4mm，厚度0.2-0.4mm，含水率为8-12％。
6.如权利要求1-5所述的一种以废弃聚氨酯液化物作为胶黏剂的无醛刨花板的制备方法，其特征在于步骤如下：
将废弃聚氨酯液化物和异氰酸酯先后加入拌胶机中与刨花搅拌拌胶；将拌胶后的刨花根据需要铺装为板坯；板坯表面喷涂脱模剂或采用隔离层脱模；采用热压工艺制备成无醛刨花板。
7.如权利要求6所述的一种以废弃聚氨酯液化物作为胶黏剂的无醛刨花板的制备方法，其特征在于所述热压工序为热压温度170-190℃，热压时间35-50s/mm，热压压力3-5MPa。
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