CN108587537B - 一种用于单板层积材高强度粘胶剂的制备及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于单板层积材高强度粘胶剂的制备及使用方法，包括如下步骤：S1制备轻度缩合的酚醛树脂；S2制备常规酚醛树脂；S3粘胶剂的制备：将S1步骤制备得到的轻度缩合的酚醛树脂、间苯二酚水溶液、S2步骤制备得到的常规酚醛树脂与面粉在20‑30℃下搅拌混合均匀。使用方法为将S3步骤中制备得到的粘胶剂于15min内涂覆于已完成热压的单板层积材的表面，冷压固化得到高强度单板层积材，冷压的单位压力为10‑12kg/cm2，冷压时间为10‑15min。本发明制备工艺简单，缩聚过程易于控制，价格优势明显。

Description

一种用于单板层积材高强度粘胶剂的制备及使用方法
技术领域
本发明涉及单板层积材制备技术领域，具体涉及一种用于单板层积材高强度粘胶剂的制备及使用方法。
背景技术
单板层积材是由厚单板沿顺纹方向层积组坯、热压胶合再锯割而成的材料。单向组坯、平行热压的生产方式使得单板层积材与实木相比具有结构均匀、强度高、尺寸稳定性好等优点，能够满足木结构建筑、桥梁、家具和交通等领域的使用要求。目前我国森林资源贫乏，再加上“天然林保护工程”的实施，人们越来越重视速生林的利用；而人工速生林材如杨木、杉木等都具有材质松软、强度低、尺寸变异性大等缺点。利用小径级低质速生材旋切的单板生产的单板层积材来代替须用大径级原木锯制的大规格锯材使用，不仅可以实现劣材优用、小材大用，实现速生材的高效利用并拓宽其应用领域，同时对缓解我国木材短缺所带来的矛盾也具有重要的意义。
单板层积材作为一种新型材料推向市场的时间不长，产量仍很小，用途正在开发阶段。单板层积材的特性主要是外观美丽，给人视觉以清新感，强度均匀，稳定，耐久性好，不需干燥，尺寸自由度大等。板层积材由于其在规格、强度、性能等方面的独到优势，具有非常广泛的应用范围，按其用途可分为非结构用和结构用两种。其中结构用单板层积材又分为小规格结构材和大规格结构材。非结构用单板层积材主要用于家具制造，做高档家具台面的芯材或框架；小规格结构材主要用做门窗构架、内部墙壁支柱和门窗框、楼梯等建筑部件；大规格结构材可广泛用于建筑托梁，屋顶衍架、工字梁等构件、家庭住宅的屋顶、结构框架和地板系统中，也可作车船材、枕木等。
单板层积材由于厚度较大，在胶合工艺上，主要采用的是两种方法：分步热压法和热-冷二步压制法。热-冷二步压制法可以避免热压法在热压过程中板坯厚度方向的温度梯度而造成的中心附近各层内胶合强度下降的缺点,且能有效的提高生产效率。但目前使用的冷固胶主要是间苯二酚甲醛树脂，此树脂价格较高，且需要加入聚甲醛作为固化剂，聚甲醛在操作起来，气味较大，影响了工人的工作环境。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于单板层积材高强度粘胶剂的制备及使用方法，本发明是将一种轻度缩合的酚醛树脂与间苯二酚溶液及普通酚醛树脂树脂混合制备单板层积材，制备工艺简单，缩聚过程易于控制，价格优势明显。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种用于单板层积材高强度粘胶剂的制备方法，包括如下步骤：
S1制备轻度缩合的酚醛树脂：将水、苯酚、氢氧化钠水溶液和甲醛水溶液在20-30℃下依次加入反应釜中，在58-62℃恒温搅拌反应25-35min，再升温至63-67℃恒温搅拌反应25-35min，达到浊点后降温至≤30℃，放料，得到轻度缩合的酚醛树脂待用；
S2制备常规酚醛树脂：将水、苯酚、氢氧化钠水溶液和甲醛水溶液在20-30℃下依次加入反应釜中，在85-90℃搅拌反应80-100min，当粘度达到200cps/25℃后降温至≤30℃，放料，得到常规酚醛树脂待用；
S3粘胶剂的制备：将S1步骤制备得到的轻度缩合的酚醛树脂、间苯二酚水溶液、S2步骤制备得到的常规酚醛树脂与面粉在20-30℃下搅拌混合均匀，制得粘胶剂待用；
S4固化：将S3步骤中的粘胶剂于15min内涂覆于已完成热压的单板层积材的表面，冷压固化得到高强度单板层积材。
将轻度缩合的酚醛树脂与间苯二酚溶液及常规酚醛树脂树脂混合制备高强度单板层积材，以上三者混合后使用的冷压树脂，添加间苯二酚的溶液与轻度缩合的酚醛树脂反应放热而引起常规酚醛树脂的固化，该树脂与现有的间苯二酚树脂相比制备工艺简单，缩聚过程易于控制，价格优势明显。
在制备轻度缩合的酚醛树脂的过程中，反应温度低于常规选择，避免过度缩合；其中轻度缩合的酚醛树脂与常规酚醛树脂的原料相同，在原料预处理工艺上节约时间，生产不同的缩合程度的酚醛树脂用于制备后期的单板层积材。
进一步地，所述S1步骤中水、苯酚、氢氧化钠水溶液和甲醛水溶液的重量百分比为：水28-32％，苯酚35-40％，氢氧化钠水溶液1.5-2.5％，甲醛水溶液30-32％。
进一步优选地，所述S1步骤中水、苯酚、氢氧化钠水溶液和甲醛水溶液的重量百分比为：水30％，苯酚37％，氢氧化钠水溶液2％，甲醛水溶液31％。
进一步地，所述S2步骤中水、苯酚、氢氧化钠水溶液和甲醛水溶液的重量百分比为：水28-32％，苯酚22-28％，氢氧化钠水溶液8-12％，甲醛水溶液32-38％。
进一步优选地，所述S2步骤中水、苯酚、氢氧化钠水溶液和甲醛水溶液的重量百分比为：水30％，苯酚25％，氢氧化钠水溶液10％，甲醛水溶液35％。
进一步地，所述氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量分数为49％；所述甲醛水溶液中甲醛的质量分数为50％。
进一步地，所述S3步骤中轻度缩合的酚醛树脂、间苯二酚水溶液、常规酚醛树脂与面粉的重量百分比为：轻度缩合的酚醛树脂5-7％，间苯二酚水溶液3-5％，常规酚醛树脂76-80％，余量为面粉。
进一步优选地，所述S3步骤中轻度缩合的酚醛树脂、间苯二酚水溶液、常规酚醛树脂与面粉的重量百分比为：轻度缩合的酚醛树脂6％，间苯二酚水溶液4％，常规酚醛树脂78％，面粉12％。
进一步地，所述轻度缩合的酚醛树脂中固含量为48％；所述间苯二酚水溶液中间苯二酚质量分数为30％；所述常规酚醛树脂中固含量为48％。
上述用于单板层积材高强度粘胶剂的使用方法，将S3步骤中制备得到的粘胶剂于15min内涂覆于已完成热压的单板层积材的表面，冷压固化得到高强度单板层积材，冷压的单位压力为10-12kg/cm2，冷压时间为10-15min。
固化过程为在不加热只加压的情况下利用间苯二酚与轻度缩合酚醛树脂的反应放热使得常规酚醛树脂固化，从而实现冷压固化。
本发明的有益效果是：
1.将轻度缩合的酚醛树脂与间苯二酚溶液及常规酚醛树脂树脂混合制备高强度单板层积材，以上三者混合后使用的冷压树脂，添加间苯二酚的溶液与轻度缩合的酚醛树脂反应放热而引起常规酚醛树脂的固化，该树脂与现有的间苯二酚树脂相比制备工艺简单，缩聚过程易于控制，价格优势明显；
2.在制备轻度缩合的酚醛树脂的过程中，反应温度低于常规选择，避免过度缩合；其中轻度缩合的酚醛树脂与常规酚醛树脂的原料相同，在原料预处理工艺上节约时间，生产不同的缩合程度的酚醛树脂用于制备后期的单板层积材；
3.固化过程为在不加热只加压的情况下利用间苯二酚与轻度缩合酚醛树脂的反应放热使得常规酚醛树脂固化，从而实现冷压固化。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
一种用于单板层积材高强度粘胶剂的制备方法，包括如下步骤：
S1制备轻度缩合的酚醛树脂：将水、苯酚、氢氧化钠水溶液和甲醛水溶液在20-30℃下依次加入反应釜中，在58-62℃恒温搅拌反应25-35min，再升温至63-67℃恒温搅拌反应25-35min，达到浊点后降温至≤30℃，放料，得到轻度缩合的酚醛树脂待用；
S2制备常规酚醛树脂：将水、苯酚、氢氧化钠水溶液和甲醛水溶液在20-30℃下依次加入反应釜中，在85-90℃搅拌反应80-100min，当粘度达到200cps/25℃后降温至≤30℃，放料，得到常规酚醛树脂待用；
S3粘胶剂的制备：将S1步骤制备得到的轻度缩合的酚醛树脂、间苯二酚水溶液、S2步骤制备得到的常规酚醛树脂与面粉在20-30℃下搅拌混合均匀，制得粘胶剂待用；
S4固化：将S3步骤中的粘胶剂于15min内涂覆于已完成热压的单板层积材的表面，冷压固化得到高强度单板层积材。
具体地，所述S1步骤中水、苯酚、氢氧化钠水溶液和甲醛水溶液的重量百分比为：水28-32％，苯酚35-40％，氢氧化钠水溶液1.5-2.5％，甲醛水溶液30-32％。
具体地，所述S2步骤中水、苯酚、氢氧化钠水溶液和甲醛水溶液的重量百分比为：水28-32％，苯酚22-28％，氢氧化钠水溶液8-12％，甲醛水溶液32-38％。
具体地，所述氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量分数为49％；所述甲醛水溶液中甲醛的质量分数为50％。
具体地，所述S3步骤中轻度缩合的酚醛树脂、间苯二酚水溶液、常规酚醛树脂与面粉的重量百分比为：轻度缩合的酚醛树脂5-7％，间苯二酚水溶液3-5％，常规酚醛树脂76-80％，余量为面粉。
具体地，所述S3步骤中轻度缩合的酚醛树脂、间苯二酚水溶液、常规酚醛树脂与面粉的重量百分比为：轻度缩合的酚醛树脂6％，间苯二酚水溶液4％，常规酚醛树脂78％，面粉12％。
具体地，所述轻度缩合的酚醛树脂中固含量为48％；所述间苯二酚水溶液中间苯二酚质量分数为30％；所述常规酚醛树脂中固含量为48％。
上述用于单板层积材高强度粘胶剂的使用方法，将S3步骤中制备得到的粘胶剂于15min内涂覆于已完成热压的单板层积材的表面，冷压固化得到高强度单板层积材，冷压的单位压力为10-12kg/cm2，冷压时间为10-15min。
上述实施例1-实施例4的具体实施方式如表1所示，其中实施例1-实施例4为本发明限定的技术参数。
Figure GDA0002781350860000041
Figure GDA0002781350860000051
表1
上述实施例1-实施例4制备得到的高强度单板层积材中使用到的粘胶剂的具体性能如表2所示，其中实施例1-实施例4为本发明限定的技术参数，
Figure GDA0002781350860000052
表2
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于单板层积材高强度粘胶剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1制备轻度缩合的酚醛树脂：将水、苯酚、氢氧化钠水溶液和甲醛水溶液在20-30℃下依次加入反应釜中，在58-62℃恒温搅拌反应25-35min，再升温至63-67℃恒温搅拌反应25-35min，达到浊点后降温至≤30℃，放料，得到轻度缩合的酚醛树脂待用；
S2制备常规酚醛树脂：将水、苯酚、氢氧化钠水溶液和甲醛水溶液在20-30℃下依次加入反应釜中，在85-90℃搅拌反应80-100min，当粘度达到200cps/25℃后降温至≤30℃，放料，得到常规酚醛树脂待用；
S3粘胶剂的制备：将S1步骤制备得到的轻度缩合的酚醛树脂、间苯二酚水溶液、S2步骤制备得到的常规酚醛树脂与面粉在20-30℃下搅拌混合均匀，制得粘胶剂待用。
2.根据权利要求1所述的一种用于单板层积材高强度粘胶剂的制备方法，其特征在于，所述S1步骤中水、苯酚、氢氧化钠水溶液和甲醛水溶液的重量百分比为：水28-32％，苯酚35-40％，氢氧化钠水溶液1.5-2.5％，甲醛水溶液30-32％。
3.根据权利要求2所述的一种用于单板层积材高强度粘胶剂的制备方法，其特征在于，所述S1步骤中水、苯酚、氢氧化钠水溶液和甲醛水溶液的重量百分比为：水30％，苯酚37％，氢氧化钠水溶液2％，甲醛水溶液31％。
4.根据权利要求1所述的一种用于单板层积材高强度粘胶剂的制备方法，其特征在于，所述S2步骤中水、苯酚、氢氧化钠水溶液和甲醛水溶液的重量百分比为：水28-32％，苯酚22-28％，氢氧化钠水溶液8-12％，甲醛水溶液32-38％。
5.根据权利要求4所述的一种用于单板层积材高强度粘胶剂的制备方法，其特征在于，所述S2步骤中水、苯酚、氢氧化钠水溶液和甲醛水溶液的重量百分比为：水30％，苯酚25％，氢氧化钠水溶液10％，甲醛水溶液35％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种用于单板层积材高强度粘胶剂的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量分数为49％；所述甲醛水溶液中甲醛的质量分数为50％。
7.根据权利要求1所述的一种用于单板层积材高强度粘胶剂的制备方法，其特征在于，所述S3步骤中轻度缩合的酚醛树脂、间苯二酚水溶液、常规酚醛树脂与面粉的重量百分比为：轻度缩合的酚醛树脂5-7％，间苯二酚水溶液3-5％，常规酚醛树脂76-80％，余量为面粉。
8.根据权利要求7所述的一种用于单板层积材高强度粘胶剂的制备方法，其特征在于，所述S3步骤中轻度缩合的酚醛树脂、间苯二酚水溶液、常规酚醛树脂与面粉的重量百分比为：轻度缩合的酚醛树脂6％，间苯二酚水溶液4％，常规酚醛树脂78％，面粉12％。
9.根据权利要求1、7或8任一项所述的一种用于单板层积材高强度粘胶剂的制备方法，其特征在于，所述轻度缩合的酚醛树脂中固含量为48％；所述间苯二酚水溶液中间苯二酚质量分数为30％；所述常规酚醛树脂中固含量为48％。
10.根据权利要求1-9任一项所述的制备方法制备的一种用于单板层积材高强度粘胶剂的使用方法，其特征在于，将S3步骤中制备得到的粘胶剂于15min内涂覆于已完成热压的单板层积材的表面，冷压固化得到高强度单板层积材，冷压的单位压力为10-12kg/cm2，冷压时间为10-15min。
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