CN108659760B - 阻燃胶粘剂和阻燃木质重组装饰材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及木质装饰材料领域，公开了一种阻燃胶粘剂和阻燃木质重组装饰材料(科技木)及其制备方法，该阻燃胶粘剂含有水溶性氨基树脂、热塑性树脂、脱水催化剂、成炭剂以及室温固化剂，其中，所述水溶性氨基树脂的分子量为1000‑3000，羟甲基含量为10‑15重量％。本发明中阻燃胶粘剂在室温条件下能很好地集阻燃性能和胶合性能为一体，且能使得胶层保有足够的弹性，适用于科技木生产必需的刨切工艺，进而基于该阻燃胶粘剂制得的阻燃科技木能集阻燃和装饰功能为一体，且采用本发明中阻燃胶粘剂或阻燃科技木对木质材料进行阻燃处理的工序简单，易于工业化生产。

Description

阻燃胶粘剂和阻燃木质重组装饰材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及木质装饰材料领域，具体涉及一种阻燃胶粘剂和阻燃木质重组装饰材料及其制备方法。
背景技术
重组装饰材(MDL)俗称“科技木”，是以低质人工速生材为主要原料，基于对天然珍贵木材的特性仿真，通过纹理、颜色与材质仿生重构，采用先进制造技术生产的生物基新材料。近年来，人们对室内装饰装修的要求越来越高，引入了大量易燃和可燃的装饰木质材料，从而对人们的生命财产安全构成巨大威胁。《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》(GB20286-2006)强制性标准规定了公共场所及住宅的装饰装修制品及组件的阻燃性能等级。随着木制品在家居及公共场所应用的普及，火灾安全问题更加突出。因此，出于对人类生命和财产安全的考虑，使用具有阻燃功能的装饰木质制品是非常必要的，也是业界最为关注的问题。
目前，制备具有阻燃功能的木质制品，主要采用浸渍的阻燃处理工艺，但阻燃剂用量大，阻燃效果不理想，阻燃成本增高。还有采用防火涂料达到阻燃效果，而且存在装饰效果较差等问题，一直得不到很好的解决。例如，CN 105461873 A公开一种重组装饰材科技木，其制备工艺包括以下步骤：(1)通过旋切或刨切制成毛坯单板，并将毛坯单板剪切成所需尺寸，得A单板；(2)将A单板在生物质纳米纤维素增溶剂、阻燃剂和酸性染料组成的三元复配溶液中进行浸泡增韧阻燃染色处理，获得B单板；(3)在改性MUF胶黏剂中加入甲醛分解粉剂，并搅拌均匀，对上述B单板进行布胶，得C单板；(4)将C单板组坯并进行冷压处理，制得D木方，然后锯切成所需花纹及尺寸，得成品。该发明同样是将阻燃和胶粘分两步工艺处理，而且改性MUF胶黏剂制备工艺复杂且不可控，还含有甲醛不环保且不安全。
因此，亟需一种能够集阻燃与胶合为一体且适用于室温固化和刨切工艺的阻燃胶粘剂，基于此阻燃胶粘剂来制备集阻燃与装饰性为一体的重组装饰材料。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在阻燃胶粘剂不适合冷压固化，木质制品阻燃处理成本高，装饰性差且处理工艺复杂等问题，提供一种常温条件下适合固化和刨切且集阻燃和粘合性能为一体的阻燃胶粘剂及其制备方法，以及一种阻燃木质重组装饰材料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种阻燃胶粘剂，该阻燃胶粘剂含有水溶性氨基树脂、热塑性树脂、脱水催化剂、成炭剂、以及室温固化剂，其中，所述水溶性氨基树脂的分子量为1000-3000，羟甲基含量为10-15重量％。
本发明第二方面提供一种阻燃胶粘剂的制备方法，将含有水溶性氨基树脂、热塑性树脂、脱水催化剂、成炭剂以及室温固化剂混合均匀制得。
本发明第三方面提供一种阻燃木质重组装饰材料，包括单板和形成在单板表面上的阻燃层，所述阻燃层由所述的阻燃胶粘剂形成。
本发明第四方面提供一种阻燃木质重组装饰材料的制备方法，将所述阻燃胶粘剂，涂布在单板上，组坯、冷压、刨切，制得阻燃木质重组装饰材料。
通过上述技术方案，本发明中阻燃胶粘剂在室温条件下能很好地集阻燃性能和胶合性能为一体，且能使得胶层保有足够的弹性，适用于科技木生产必需的刨切工艺，进而基于该阻燃胶粘剂制得的阻燃木质重组装饰材料能集阻燃和装饰功能为一体，而且采用本发明中阻燃胶粘剂或阻燃木质重组装饰材料对木质材料进行阻燃处理的工序简单，易于工业化生产。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供一种阻燃胶粘剂，该阻燃胶粘剂含有水溶性氨基树脂、热塑性树脂、脱水催化剂、成炭剂、以及室温固化剂，其中，所述水溶性氨基树脂的分子量为1000-3000，羟甲基含量为10-15重量％。
在本发明中，水溶性氨基树脂分子量为1000-3000，能够使得水溶性氨基树脂在25℃下涂-4杯粘度为10-20s，使得水溶性氨基树脂适用期在1个月以上，而且还具有很好的胶合性能和较好的阻燃剂相容性，其遇热会分解释放出氨气、水蒸气等不燃气体，降低了可燃物表面的热量，稀释了可燃物表面可燃气体的浓度。当一定量的脱水催化剂、成炭剂和室温固化剂加入到水溶性氨基树脂时，粘度上升不明显，并具有较充分的适用期，这是一般氨基树脂所不具备的，特别是室温固化剂与水溶性氨基树脂之间的配合可实现阻燃胶粘剂在室温下冷压加速固化，且固化均匀，固化效果好，并能够显著提高阻燃胶粘剂的阻燃和粘合性能，从而使得阻燃胶粘剂可以集阻燃性能和胶合性能为一体，可以满足科技木生产工艺中冷压固化的要求。与此同时，热塑性树脂的加入，可以使胶层在含水状态下保持弹性，满足科技木刨切工艺的要求，可用于阻燃科技木的工业化生产。综上，水溶性氨基树脂、热塑性树脂和室温固化剂是实现本发明的关键组成物质。
优选情况下，相对于100g水溶性氨基树脂，所述热塑性树脂的含量为1-20g，优选为5-10g；脱水催化剂的含量为30-60g，优选为35-45g；所述成炭剂的含量为10-20g，优选为12-15g；所述室温固化剂的含量为1-5g，优选为2-2.5g。
根据本发明，水溶性氨基树脂的种类可以为本领域中各种水溶性氨基树脂，所述水溶性氨基树脂可以为脲醛树脂、三聚氰胺改性脲醛树脂或三聚氰胺甲醛树脂。
在本发明中，脲醛树脂、三聚氰胺改性脲醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂可以按照本领域常规的合成脲醛树脂和三聚氰胺改性脲醛树脂的方法之上，通过调节反应物添加比例，反应温度和时间得到，也可以通过商购得到。
在本发明中，热塑性树脂的种类可以为本领域中各种热塑性树脂，所述热塑性树脂为聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇和淀粉中的至少一种。
在本发明中，室温固化剂种类可以为本领域中各种室温固化剂，只要能够实现阻燃胶粘剂在室温下冷压加速固化的效果即可。在优选情况下，所述室温固化剂为氯化铵与选自磷酸、柠檬酸和甲酸中的至少一种的组合。
在本发明中，脱水催化剂的主要作用是促进成炭剂的脱水炭化，所得的脱水碳化产物在氨基树脂分解产生的不燃性气体的作用下发泡膨胀，隔绝外界热量和氧气向内部传递，从而达到保护基材防止其燃烧的目的。
根据本发明，脱水催化剂可以为本领域各种常规的脱水催化剂，所述脱水催化剂可以为聚磷酸铵、聚氰胺正磷酸盐和聚磷酸酯中的至少一种，可显著提高阻燃胶粘剂浸渍得到的阻燃材料的阻燃、粘合和消烟性能。优选情况下，所述聚磷酸铵的聚合度为大于1000，可显著提高阻燃胶粘剂浸渍得到的阻燃材料的阻燃和粘合性能。
在本发明中，成炭剂以水溶性氨基树脂遇热释放出的氨气、水蒸气等不燃气体为气源，在脱水催化剂的作用下脱水炭化，从而在可燃物表面形成泡沫状的膨胀炭化层，该泡沫状的膨胀炭化层中包覆了大量的不燃气体，不仅有效阻隔了外部热源对内部木材的辐射作用，而且隔断了氧气与内部木材的接触，从而达到阻燃、防火目的。
根据本发明，成炭剂可以为本领域各种常规的成炭剂，所述成炭剂可以为季戊四醇、双季戊四醇、淀粉和纤维素中的至少一种，可显著提高阻燃胶粘剂浸渍得到的阻燃材料的阻燃、粘合和消烟性能。
本发明还提供一种阻燃胶粘剂的制备方法，将含有水溶性氨基树脂、热塑性树脂、脱水催化剂、成炭剂以及室温固化剂混合均匀制得。在本发明中，各种组分的混合可以同时进行也可以分步进行，混合的顺序并不会对得到的阻燃胶粘剂的性能产生影响。
本发明还提供一种阻燃木质重组装饰材料，包括单板和形成在单板表面上的阻燃层，所述阻燃层由所述的阻燃胶粘剂形成。即利用本发明的阻燃胶粘剂代替科技木原有的胶粘剂，并采用原有的科技木生产工艺进行生产。
在本发明中，制造所述单板的基材可以为本领域任何基材，例如可以为杨木、桉木和桦木等的一种或多种。
本发明还提供一种阻燃木质重组装饰材料的制备方法，将阻燃胶粘剂，涂布在单板上，组坯、冷压、刨切，制得阻燃木质重组装饰材料。
在本发明中，阻燃胶粘剂的涂布量可以根据对各种不同材料的阻燃需求而定，没有特别的限定。优选情况下，所述阻燃胶粘剂的涂布量为100-300g/m2。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，
水溶性氨基树脂的分子量采用凝胶色谱法测定，羟甲基含量采用GB/T 140743.17-2006中的方法测定。
胶合强度采用GB17657-1999中的方法测定。
燃烧性能采用锥形量热仪(热源辐射功率50kW/m2)测定。
在没有特别说明的情况下，所用材料均采用普通市售产品。
在本发明中，室温指25-50℃。
实施例1
1、三聚氰胺脲醛树脂的制备
将180g甲醛、78g尿素和70g三聚氰胺(分三批加入)混合均匀，然后控制该混合溶液pH值为8.0-8.5，在90℃下加热1h，降低pH到5.0反应测试常温水浊点后，继续反应30min，升高pH为8.0-8.5反应1h，制得脲醛树脂，该脲醛树脂的分子量为1000-3000(25℃下涂士杯粘度为10-20s，适用期为大于30天)，即制得水性氨基树脂A1。
2、阻燃胶粘剂的制备
将100g上述制得的三聚氰胺脲醛树脂A1与10g聚醋酸乙烯酯、45g聚磷酸铵(聚合度为500)、15g季戊四醇和2.5g氯化铵溶液(20％)，2.5g柠檬酸溶液，制得阻燃胶粘剂B1。
3、阻燃科技木的制备
将阻燃胶粘剂B1涂布在单板上，涂布量为200g/m2，组坯，冷压得到木方，刨切得到阻燃科技木C1。
实施例2
1、阻燃胶粘剂的制备
按照实施例1的方法制备阻燃胶粘剂，不同的是，加入的室温固化剂为2.0g氯化铵溶液(20％)，0.5g甲酸溶液，制得阻燃胶粘剂B2。
2、阻燃科技木的制备
按照实施例1的方法制备阻燃科技木，不同的是，涂布量为300g/m2，得到阻燃科技木C2。
实施例3
1、阻燃胶粘剂的制备
按照实施例1的方法制备阻燃胶粘剂，不同的是，加入的室温固化剂为2.5g氯化铵溶液(20％)，2.5g磷酸溶液，制得阻燃胶粘剂B3。
2、阻燃科技木的制备
按照实施例1的方法制备阻燃科技木，不同的是，涂布量为300g/m2，得到阻燃科技木C3。
实施例4
1、阻燃胶粘剂的制备
按照实施例1的方法制备阻燃胶粘剂，不同的是，加入的室温固化剂为1.0g氯化铵溶液(20％)，0.5g柠檬酸溶液，0.5g甲酸溶液，制得阻燃胶粘剂B4。
2、阻燃科技木的制备
按照实施例1的方法制备阻燃科技木，不同的是，涂布量为100g/m2，得到阻燃科技木C4。
实施例5
1、阻燃胶粘剂的制备
按照实施例1的方法制备阻燃胶粘剂，不同的是，加入的室温固化剂为加入的室温固化剂为0.5g氯化铵溶液(20％)，0.1g甲酸溶液，0.4g磷酸溶液，制得阻燃胶粘剂B5。
2、阻燃科技木的制备
按照实施例1的方法制备阻燃科技木，不同的是，涂布量为300g/m2，得到阻燃科技木C5。
对比例1
1、胶粘剂的制备
按照实施例1的方法制备阻燃胶粘剂，不同的是，加入的室温固化剂5.0g氯化铵溶液(20％)，制得阻燃胶粘剂D1。
2、阻燃科技木的制备
将阻燃胶粘剂D1涂布在单板上，涂布量为100g/m2，组坯，冷压得到木方，刨切得到阻燃科技木E1。
对比例2
1、胶粘剂的制备
按照实施例1的方法制备阻燃胶粘剂，不同的是，加入的室温固化剂5.0g磷酸溶液，制得阻燃胶粘剂D2。
2、阻燃科技木的制备
将阻燃胶粘剂D2涂布在单板上，涂布量为100g/m2，组坯，冷压得到木方，刨切得到阻燃科技木E2。
对比例3
1、胶粘剂的制备
按照实施例1的方法制备阻燃胶粘剂，不同的是，加入的室温固化剂5.0g柠檬酸溶液，制得阻燃胶粘剂D3。
2、阻燃科技木的制备
将阻燃胶粘剂D3涂布在单板上，涂布量为100g/m2，组坯，冷压得到木方，刨切得到阻燃科技木E3。
对比例4
1、胶粘剂的制备
将100g实施例1制得的三聚氰胺脲醛树脂A1和5.0g氯化铵溶液(20％)混合，制得胶粘剂D4。
2、阻燃科技木的制备
将胶粘剂D4涂布在单板上，涂布量为300g/m2，组坯，冷压得到木方，刨切得到阻燃科技木E4。
测试例
1、阻燃胶粘剂胶合强度测试
将实施例1-5制得的阻燃胶粘剂和对比例1-4制得的胶粘剂，冷压制作三层杨木胶合板，根据GB17657-2013中胶合强度的测试方法，测试胶粘剂胶合强度。测试结果如表1所示。
表1
Figure BDA0001664573470000091
Figure BDA0001664573470000101
从表1可以看出，实施例1-5中B1-B5胶合强度均大于0.7MPa，符合GB/T17657-2013对II类胶合板的胶合强度要求，而对比例1-4中D1-D4中胶合强度均小于0.7MPa，不符合GB/T17657-2013对II类胶合板的胶合强度要求。显然，实施例1-5和对比例1-4中室温固化剂的种类对胶合强度有显著影响，单独添加氯化铵，胶合强度无法满足要求，而单独加酸，胶合强度满足要求，但胶粘剂的适用期会缩短。因此，在本发明中将室温固化剂设计为氯化铵与选自磷酸、柠檬酸和甲酸中的至少一种的组合，不仅保证胶合强度满足要求，而且使得胶粘剂的适用期较长，同时可以在室温下可以达到冷压加速固化的效果。
在本发明中，阻燃科技木制作工艺为冷压，随着室温固化剂的强度增加，室温冷压固化程度增高，胶合强度就会随之增加。但是室温固化剂固化程度过高，会引起木方刨切时的样品脆裂等工艺问题。因此，室温固化剂的选择对于实现阻燃剂室温冷压固化的至关重要。
2、阻燃性能测试
将实施例1-5和对比例1-4制得的阻燃科技木，热压贴面到胶合板上，加工成幅面尺寸为100×100mm的试件，参照ISO5660标准，利用锥形量热仪(热源辐射功率50Kw/m2)检测其燃烧性能，测试结果如表2所示。
表2
Figure BDA0001664573470000102
Figure BDA0001664573470000111
从表2可以看出，实施例1-5制得的科技木随着阻燃胶粘剂涂布量的增加，阻燃能力也相应增强，且阻燃效果明显优于比对比例1-4制得的科技木。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种阻燃胶粘剂，其特征在于，该阻燃胶粘剂含有水溶性氨基树脂、热塑性树脂、脱水催化剂、成炭剂以及室温固化剂，其中，所述水溶性氨基树脂的分子量为1000-3000，羟甲基含量为10-15重量％；所述室温固化剂为氯化铵与选自磷酸、柠檬酸和甲酸中的至少一种的组合。
2.根据权利要求1所述的阻燃胶粘剂，其特征在于，相对于100g水溶性氨基树脂，所述热塑性树脂的含量为1-20g；脱水催化剂的含量为30-60g；所述成炭剂的含量为10-20g；所述室温固化剂的含量为1-5g。
3.根据权利要求2所述的阻燃胶粘剂，其特征在于，相对于100g水溶性氨基树脂，所述热塑性树脂的含量为5-10g；脱水催化剂的含量为35-45g；所述成炭剂的含量为12-15g；所述室温固化剂的含量为2-2.5g。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的阻燃胶粘剂，其特征在于，所述水溶性氨基树脂为脲醛树脂、三聚氰胺改性脲醛树脂或三聚氰胺甲醛树脂。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的阻燃胶粘剂，其特征在于，所述热塑性树脂为聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇和淀粉中的至少一种。
6.一种权利要求1-5中任意一项所述的阻燃胶粘剂的制备方法，其特征在于，将含有水溶性氨基树脂、热塑性树脂、脱水催化剂、成炭剂以及室温固化剂混合均匀制得。
7.一种阻燃木质重组装饰材料，包括单板和形成在单板表面上的阻燃层，其特征在于，所述阻燃层由权利要求1-5中任意一项所述的阻燃胶粘剂形成。
8.根据权利要求7所述的阻燃木质重组装饰材料，其特征在于，所述单板的基材为杨木、桉木和桦木中的至少一种。
9.一种权利要求7或8所述的阻燃木质重组装饰材料的制备方法，其特征在于，将权利要求1-5中任意一项所述的阻燃胶粘剂涂布在单板上，组坯、冷压、刨切，制得阻燃木质重组装饰材料。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述阻燃胶粘剂的涂布量为100-300g/m2。
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