CN109666450A - 一种无醛阻燃型大豆胶粘剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无醛阻燃型大豆胶粘剂，包括按照重量份计的以下组分：水10‑100份，交联剂15‑35份，改性剂0.1‑10份，大豆蛋白粉25‑40份，阻燃剂10‑25份。本发明所提供的无醛阻燃型大豆胶粘剂，无醛，可应用于大规模生产阻燃型家具板材。本发明又公开了一种无醛阻燃型大豆胶粘剂的制备方法，生产工艺简单，操作便利。本发明还公开了一种细木工板，阻燃等级达到B1级，各项力学性能均达到国家标准，甲醛释放量小于0.1mg/L，是真正的绿色环保板材。本发明又公开了一种细木工板的制备方法，工艺简单，操作便利，适合工业化生产。

Description

一种无醛阻燃型大豆胶粘剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及人造板加工技术领域，尤其涉及一种无醛阻燃型大豆胶粘剂及其制备方法和应用。
背景技术
细木工板(Blockboard)又称大芯板，一般是由表层单板和芯层木板胶接而成。芯层木板是木板方经热处理后，加工成一定规格的木条，由拼板机拼接而成。细木工板具备板质轻、握螺钉力好、易加工、不易变形等特性，一直以来广泛应用于家具、门窗、隔断、假墙等场景，是室内装修的重要材料。但截至目前，市场上绝大部分的细木工板产品仍采用以脲醛胶为主的甲醛胶粘剂进行粘接生产，虽然甲醛释放量能够满足国家标准的要求，但不断释放的游离甲醛仍对人体的健康起到一定的威胁，特别是室内细木工板使用量较大的时候。同时，细木工板属于易燃材料，在实际发生火灾中不具备阻燃或者延缓燃烧的特性，存在较大的安全隐患。
申请人经过长期调研实践，发现目前很少有无醛阻燃细木工板产品的报道，市场上针对细木工板的生产制造都仅仅能解决上述其中一个问题。
如申请号为CN201210578366.8的专利介绍了一种生态无醛细木工板，其利用无醛的改性淀粉乳液，并加入增粘剂、填充剂、增强剂得到改性淀粉胶粘剂进行生产。申请号为CN201620791599.X的专利公开了一种高耐水性无醛细木工板，其利用异氰酸酯胶粘剂并涂覆防水层制得。以上两份专利中，都只公开了无醛细木工板的生产方法，而没有进一步公开细木工板的防火阻燃方法。
而申请号为CN201210005559.4的专利公开了一种阻燃细木工板的制造方法，先用ZRP阻燃剂水溶液在常态条件将单板进行阻燃处理，然后将经过阻燃处理的单板用改性脲醛胶粘剂进行粘接，最终制成性能良好的阻燃细木工板。申请号为CN201210508426.9的专利公开了一种阻燃免漆细木工板的生产工艺，其先将细木工板的芯板完全浸入阻燃处理液中浸泡，然后将芯板进行机拼、胶合。这种方法制得的细木工板虽然有一定的阻燃效果，但板材的力学性能很难达标。申请号为CN201621368321.8的专利公开了一种阻燃耐腐细木工板的制备方法，通过在主芯板之间安放石棉纤维片达到部分阻燃的效果。此方法制造工艺较为复杂，并且只能隔绝部分燃烧蔓延，并不能起到真正的阻燃效果。
也就是说，现有的阻燃型细木工板大部分先利用阻燃处理液浸泡单板，然后再用胶粘剂进行粘接的方式进行生产。这种方法存在以下缺陷：
(1)制造工艺繁琐，单板浸泡、干燥等操作会增加成本；
(2)这种方法属于物理处理方案，虽然制得的细木工板阻燃性能能够合格，但阻燃处理液的物理填充会使细木工板的力学性能很难达标，耐水性变差。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种无醛阻燃型大豆胶粘剂，无醛，可应用于大规模生产阻燃型家具板材。
本发明的目的之二在于提供一种无醛阻燃型大豆胶粘剂的制备方法，生产工艺简单，操作便利。
本发明的目的之三在于提供一种细木工板，阻燃等级达到B1级，各项力学性能均达到国家标准，甲醛释放量小于0.1mg/L，是真正的绿色环保板材。
本发明的目的之四在于提供一种细木工板的制备方法，工艺简单，操作便利，适合工业化生产。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种无醛阻燃型大豆胶粘剂，包括按照重量份计的以下组分：水10-100份，交联剂15-35份，改性剂0.1-10份，大豆蛋白粉25-40份，阻燃剂10-25份。
进一步地，所述交联剂为改性聚酰胺溶液、环氧树脂和羟甲基丙烯酰胺中的一种或任意组合；所述改性剂为碳酸钠、氢氧化钠、亚硫酸氢钠和三乙醇胺中的一种或任意组合；所述大豆蛋白粉为脱脂大豆蛋白粉；所述阻燃剂为磷酸氢二胺、三磷酸酯、三烯丙基磷酸酯和氢氧化铝的任意组合。
进一步地，所述改性聚酰胺溶液为环氧氯丙烷改性聚酰胺溶液，固含量为20-25％，粘度为40-60mPa.s，pH值为3.0-3.5。
进一步地，包括按照重量份计的以下组分：水20-50份，交联剂20-35份，改性剂0.1-5份，大豆蛋白粉25-35份，阻燃剂10-25份。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
一种无醛阻燃型大豆胶粘剂的制备方法，按照以下步骤制备而成：将配方量的交联剂、改性剂和阻燃剂依次加入配方量的水中，搅拌均匀，再向混合溶液中加入配方量的大豆蛋白粉，搅拌15-20min，即得。
本发明的目的之三采用如下技术方案实现：
一种细木工板，包括从下到上依次层叠的底板层、胶粘层、第一单板层、胶粘层、芯板层、胶粘层、第二单板层、胶粘层和面板层，所述胶粘层由所述无醛阻燃型大豆胶粘剂形成。
进一步地，所述底板层和所述面板层均为杨木皮层或奥古曼单板层；所述第一单板层和所述第二单板层均为桉木单板层；所述芯板层为杉木板芯；所述杉木板芯由所述无醛阻燃型大豆胶粘剂粘接而成。
进一步地，所述芯板层的厚度为10-16mm，所述第一单板层和所述第二单板层的厚度均为1.7-2.6mm；所述底板层和所述面板层的厚度均为0.6-1.5mm或0.1-1mm。
进一步地，相邻两板层的木材纹理方向为相互垂直。
本发明的目的之四采用如下技术方案实现：
一种细木工板的制备方法，按照以下方法制备而成：取芯板木条，采用所述无醛阻燃型大豆胶粘剂进行粘接，得到芯板层；用所述无醛阻燃型大豆胶粘剂对所述芯板层进行双面涂胶，然后分别将所述第一单板层和所述第二单板层粘贴于所述芯板层的底面和正面，接着通过冷压、热压使所述无醛阻燃型大豆胶粘剂固化，得到板坯；将所述板坯进行砂光，然后对砂光后的所述板坯用所述无醛阻燃型大豆胶粘剂进行双面涂胶，接着在涂胶后的所述板坯的底面贴上底板层，在涂胶后的所述板坯的正面贴上面板层，最后进行冷压和热压固化，即得。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)本发明所提供的无醛阻燃型大豆胶粘剂，创造性地将阻燃剂加入大豆胶粘剂中，交联剂、改性剂与阻燃剂在水溶液中相溶效果好，形成的均相溶液与大豆蛋白粉混合均匀后具有很好的阻燃效果，可应用于大规模生产无醛阻燃型家具板材。
(2)本发明所提供的无醛阻燃型大豆胶粘剂的制备方法，生产工艺简单，操作便利，适合工业化生产。
(3)本发明所提供的细木工板，无甲醛，甲醛释放量在小于0.1mg/L；同时具有一定的阻燃性能，防火等级达到B1级，各项性能指标达到室内家具用细木工板的使用要求，可应用于日常家具制造，是真正的绿色环保板材。
(4)本发明所提供的细木工板的制备方法，生产工艺简单，解决了市场上阻燃细木工板生产工艺复杂，制得的板材力学性能差等问题。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
一种无醛阻燃型大豆胶粘剂，包括按照重量份计的以下组分：水10-100份，交联剂15-35份，改性剂0.1-10份，大豆蛋白粉25-40份，阻燃剂10-25份。
一般来说，阻燃剂的添加量越大，阻燃效果或阻燃等级越高。但阻燃剂的加入量太高，则会影响胶粘剂的耐水性，添加量太少，则可能无法达到阻燃等级B1级，经过大量试验对比验证，阻燃剂的添加量为10-25份最为适宜。
本发明所提供的无醛阻燃型大豆胶粘剂，其粘接力主要来源于蛋白质分子与木材表面的氢键作用，但氢键遇水后极易遭到破坏，故需要使用含有能与羟基、氨基或羧基反应的交联剂(如改性聚酰胺溶液，环氧树脂和羟甲基丙烯酰胺等)，在大豆胶固化时能够形成稳定的三维网状交联结构。为确保脱脂大豆蛋白粉中蛋白质能够充分的改性交联，改性剂、交联剂与水溶液的配比必须满足大豆蛋白质的改性交联用量要求，经过大量实施例验证，各组分的用量为上述配比时，最有利于提高胶层间的耐水稳定性。
作为进一步的实施方式，交联剂为改性聚酰胺溶液、环氧树脂和羟甲基丙烯酰胺中的一种或任意组合；改性剂为碳酸钠、氢氧化钠、亚硫酸氢钠和三乙醇胺中的一种或任意组合；大豆蛋白粉为脱脂大豆蛋白粉；阻燃剂为复合型阻燃剂，是磷酸氢二胺、三磷酸酯、三烯丙基磷酸酯和氢氧化铝的任意组合。
作为进一步的实施方式，改性聚酰胺溶液为环氧氯丙烷改性聚酰胺溶液，通过常规的制备方法获取，其是一种水性热固性树脂，固含量为20-25％，粘度为40-60mPa.s，pH值为3.0-3.5，选用此特性的改性聚酰胺溶液，交联效果较佳，作为优选。
作为进一步的实施方式，包括按照重量份计的以下组分：水20-50份，交联剂20-35份，改性剂0.1-5份，大豆蛋白粉25-35份，阻燃剂10-25份。
本发明所提供的无醛阻燃型大豆胶粘剂，创造性地将阻燃剂加入大豆胶粘剂中，交联剂、改性剂与阻燃剂在水溶液中相溶效果好，形成的均相溶液与大豆蛋白粉混合均匀后具有很好的阻燃效果，可应用于大规模生产无醛阻燃型家具板材。
一种无醛阻燃型大豆胶粘剂的制备方法，按照以下步骤制备而成：将配方量的交联剂、改性剂和阻燃剂依次加入配方量的水中，搅拌均匀，得到淡黄色混合溶液，再向混合溶液中加入配方量的大豆蛋白粉，搅拌15-20min，得到淡黄色黏稠胶状液体，即得。
本发明所提供的无醛阻燃型大豆胶粘剂的制备方法，生产工艺简单，操作便利，适合工业化生产。
一种细木工板，包括从下到上依次层叠的底板层、胶粘层、第一单板层、胶粘层、芯板层、胶粘层、第二单板层、胶粘层和面板层，胶粘层由无醛阻燃型大豆胶粘剂形成。
作为进一步的实施方式，底板层和面板层为杨木皮层或奥古曼单板层；第一单板层和第二单板层均为桉木单板层；芯板层为杉木板芯；杉木板芯由无醛阻燃型大豆胶粘剂粘接而成。
作为进一步的实施方式，芯板层的厚度为10-16mm，第一单板层和第二单板层的厚度均为1.7-2.6mm；当底板层和面板层为杨木皮层时，它们的厚度均为0.6-1.5mm，当底板层和面板层为奥古曼单板层时，它们的厚度均为或0.1-1mm。
作为进一步的实施方式，相邻两板层的木材纹理方向为相互垂直，可有效解决木材间的应力释放，单板变形、翘曲、开裂等问题，提高产品合格率及木材利用率。
市场上的阻燃细木工板大多数采用阻燃处理液浸渍单板进行生产，生产工艺复杂，生产成本增大，同时制得的阻燃细木工板力学性能差，大大制约了阻燃细木工板在室内家具中的应用和发展。而本发明所提供的细木工板利用无醛阻燃型大豆胶粘剂进行胶合而成，阻燃效果好，且产品的力学性能好。申请人经过大量的实验发现，本发明所提供的交联剂(如改性聚酰胺溶液、环氧树脂和羟甲基丙烯酰胺等)，改性剂(碳酸钠、氢氧化钠、亚硫酸氢钠和三乙醇胺等)，与阻燃剂(如磷酸氢二胺、三磷酸酯、三烯丙基磷酸酯和氢氧化铝的任意组合形成的复合阻燃剂)在水溶液中存在良好的相溶效果，形成的均相溶液与大豆蛋白粉混合搅拌均匀，得到的淡黄色黏稠胶状液体为阻燃型胶粘剂，具有很好的阻燃效果。
一种细木工板的制备方法，按照以下方法制备而成：取芯板木条，采用无醛阻燃型大豆胶粘剂进行粘接，得到芯板层；用无醛阻燃型大豆胶粘剂对芯板层进行双面涂胶，然后分别将第一单板层和第二单板层粘贴于芯板层的底面和正面，接着通过冷压、热压使无醛阻燃型大豆胶粘剂固化，得到板坯；将板坯进行砂光，然后对砂光后的板坯用无醛阻燃型大豆胶粘剂进行双面涂胶，接着在涂胶后的板坯的底面贴上底板层，在涂胶后的板坯的正面贴上面板层，最后进行冷压和热压固化，即得。
以下是本发明具体的实施例，在下述实施例中所采用的原材料、设备等除特殊限定外均可以通过购买方式获得。
实施例1：
一种细木工板，先制备无醛阻燃型大豆胶粘剂，然后进行板材制作，具体操作如下：
无醛阻燃型大豆胶粘剂的制备：大豆胶粘剂的配方具体见表1。将配方量的交联剂、改性剂和阻燃剂依次加入配方量的水中，搅拌均匀，再向混合溶液中加入配方量的大豆蛋白粉，搅拌均匀，形成均相淡黄色溶液；然后加入配方量的脱脂大豆蛋白粉，搅拌15-20min，搅拌均匀，得到流动性良好，粘度适宜的淡黄色黏稠胶状液体，即得。
阻燃型细木工板的制备：取用上述无醛阻燃型大豆胶粘剂拼接的杉木板芯(厚度为11.6mm，含水率为14％)，将杉木板芯进行双面施胶，阻燃型大豆胶的施胶量控制在240-260g/m2，然后将桉木单板层贴在杉木芯板层的两面，杉木芯板层纹理与桉木单板层纹理相互垂直，组坯好后进冷压力机冷压，冷压压力7-10kg/cm2，时间60-90min，使胶层预固化；将冷压好的板坯进行修补，12h内进行热压，热压时间为12-15min，温度125-130℃，压力8-11kg/cm2；然后将热压固化好的板坯用砂光机砂光，砂光后的板坯进行双面施胶，阻燃型大豆胶的施胶量控制在190-210g/m2，然后将杨木大皮或者奥古曼单板贴在板坯的两面，杨木大皮或奥古曼单板的纹理与桉木单板的纹理相互垂直，组坯完成后，进行冷压，冷压压力7-10kg/cm2，时间30-40min，最后将冷压好的板坯进行热压，热压时间为6-8min，温度为115-120℃，压力为7-10kg/cm2，热压固化后将板材进行养生处理，养生后进行砂光，裁剪，即得到无醛阻燃型细木工板。
表1实施例1-4的无醛阻燃型大豆胶粘剂的配方表
实施例2：
实施例2与实施例1的不同之处在于：无醛阻燃型大豆胶粘剂的配方不同，详见表1。
其它与具体实施例1相同。
实施例3：
实施例3与实施例1的不同之处在于：无醛阻燃型大豆胶粘剂的配方不同，详见表1。
其它与具体实施例1相同。
实施例4：
实施例4与实施例1的不同之处在于：无醛阻燃型大豆胶粘剂的配方不同，详见表1。
其它与具体实施例1相同。
对比例1
对比例1与实施例1的不同之处在于：大豆胶粘剂的配方中未加入交联剂改性聚酰胺溶液。
其它与具体实施例1相同。
对比例2
对比例2与实施例1的不同之处在于：大豆胶粘剂的配方中未加入复合阻燃剂。
其它与具体实施例1相同。
对比例3
对比例3与实施例1的不同之处在于：采用实施例1的大豆胶粘剂进行杉木芯板的拼接；但第一单板层、第二单板层、面板层和底板层的拼接所采用的大豆胶粘剂未加入复合阻燃剂。
其它与具体实施例1相同。
效果评价及性能检测
分别取实施例1-4和对比例1-3获取的细木工板，对其胶合强度、甲醛释放量、燃烧增长速率指数、放热量、内焰尖高度和燃烧滴落物进行测试，测试方法均为常规方法，测试结果详见下表2。
表2实施例1-4和对比例1-3的细木工板的检测数据
从表2中数据可以看出，采用实施例1-4的大豆胶制得的细木工板，甲醛释放量均在0.1mg/l以下，真正达到绿色环保板材产品指标要求。大豆胶中添加复合型阻燃剂制得的细木工板，进行燃烧测试数据可以发现，各项燃烧性能指标均能达到B1级，而未加入阻燃剂的大豆胶制得的细木工板，无法达到B1级的指标要求。
也就是说，采用本发明实施例的大豆胶粘剂进行细木工板生产，获得的产品各项力学性能指标均能达到国家标准，甲醛释放量均在0.1mg/l以下，细木工板阻燃等级达到B1级。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种无醛阻燃型大豆胶粘剂，其特征在于，包括按照重量份计的以下组分：水10-100份，交联剂15-35份，改性剂0.1-10份，大豆蛋白粉25-40份，阻燃剂10-25份。
2.如权利要求1所述的无醛阻燃型大豆胶粘剂，其特征在于，所述交联剂为改性聚酰胺溶液、环氧树脂和羟甲基丙烯酰胺中的一种或任意组合；所述改性剂为碳酸钠、氢氧化钠、亚硫酸氢钠和三乙醇胺中的一种或任意组合；所述大豆蛋白粉为脱脂大豆蛋白粉；所述阻燃剂为磷酸氢二胺、三磷酸酯、三烯丙基磷酸酯和氢氧化铝的任意组合。
3.如权利要求2所述的无醛阻燃型大豆胶粘剂，其特征在于，所述改性聚酰胺溶液为环氧氯丙烷改性聚酰胺溶液，固含量为20-25％，粘度为40-60mPa.s，pH值为3.0-3.5。
4.如权利要求1所述的无醛阻燃型大豆胶粘剂，其特征在于，包括按照重量份计的以下组分：水20-50份，交联剂20-35份，改性剂0.1-5份，大豆蛋白粉25-35份，阻燃剂10-25份。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的无醛阻燃型大豆胶粘剂的制备方法，其特征在于，按照以下步骤制备而成：将配方量的交联剂、改性剂和阻燃剂依次加入配方量的水中，搅拌均匀，再向混合溶液中加入配方量的大豆蛋白粉，搅拌15-20min，即得。
6.一种细木工板，其特征在于，包括从下到上依次层叠的底板层、胶粘层、第一单板层、胶粘层、芯板层、胶粘层、第二单板层、胶粘层和面板层，所述胶粘层由权利要求1-4任一项所述的无醛阻燃型大豆胶粘剂形成。
7.如权利要求6所述的细木工板，其特征在于，所述底板层和所述面板层均为杨木皮层或奥古曼单板层；所述第一单板层和所述第二单板层均为桉木单板层；所述芯板层为杉木板芯；所述杉木板芯由所述无醛阻燃型大豆胶粘剂粘接而成。
8.如权利要求6所述的细木工板，其特征在于，所述芯板层的厚度为10-16mm，所述第一单板层和所述第二单板层的厚度均为1.7-2.6mm；所述底板层和所述面板层的厚度均为0.6-1.5mm或0.1-1mm。
9.如权利要求6所述的细木工板，其特征在于，相邻两板层的木材纹理方向为相互垂直。
10.一种如权利要求6所述的细木工板的制备方法，其特征在于，按照以下方法制备而成：取芯板木条，采用所述无醛阻燃型大豆胶粘剂进行粘接，得到芯板层；用所述无醛阻燃型大豆胶粘剂对所述芯板层进行双面涂胶，然后分别将所述第一单板层和所述第二单板层粘贴于所述芯板层的底面和正面，接着通过冷压、热压使所述无醛阻燃型大豆胶粘剂固化，得到板坯；将所述板坯进行砂光，然后对砂光后的所述板坯用所述无醛阻燃型大豆胶粘剂进行双面涂胶，接着在涂胶后的所述板坯的底面贴上底板层，在涂胶后的所述板坯的正面贴上面板层，最后进行冷压和热压固化，即得。
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