CN109735119B - 一种用于低排放密度板的环保粘合剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于低排放密度板的新型环保粘合剂及其制备方法。所述用于低排放密度板的新型环保粘合剂，包括密胺多元醇、改性松香树脂、改性淀粉、乌洛托品。所述改性松香树脂通过将松香、苯酚、甲醛、乌洛托品、氧化锌、甘油进行加热混合反应得到。所述改性淀粉通过将淀粉、水、高碘酸钠混合后调pH混合反应后得到。与现有技术相比，本发明的用于低排放密度板的新型环保粘合剂，优选的天然组分进行改性研究，不断调节优选其配比范围，得到的粘合剂能有效增强PP和纤维的结合性，提高PP纤维板力学性能，硬度，表面耐磨性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于低排放密度板的环保粘合剂及其制备方法。
背景技术
现有的装饰装潢、家具、建筑、工程等领域，需要大量使用板材，如胶合板、纤维板、密度板等。这些板材均是使用不同程度的含毒、有味、或燃的胶粘剂，存在污染环境，危害人民身体的健康，给使用者造成巨大的财产损失；同时我国有着大量的农作物皮、壳没有回收利用，大量农作物被遗弃腐烂，焚烧，烟尘弥漫，污染环境，使人们的身体健康受到危害。密度板的生产方法是采用胶黏剂与纤维颗粒混合均匀，然后压制成板材。胶黏剂中含有甲醛，甲醛对人体有很大的危害，而且普通的密度板耐水性差，容易受潮变形，使用寿命短。
在例如木材行业、绝缘、纸张浸润、涂料及其它行业的工业中，最常用的一种粘合剂是甲醛基粘合剂，如氨基-甲醛及苯酚-甲醛。由于各种应用中的该粘合剂可在世界范围内获得原料并由于其优异的粘合性，存在多种从粉末状到液态、从高粘性到低粘性的具有不同摩尔比的氨基-甲醛和苯酚-甲醛。粘合剂性能的选择取决于产品在应用中必须具有的性能以及必须满足的标准要求。然而，氨基-甲醛系列的所有粘合剂的一个共同特征是反应性和甲醛排放是成比例的，并且在很大程度上取决于甲醛与氨基的摩尔比，在较小程度上取决于甲醛与苯酚的摩尔比。在实践中，这意味着为了满足要求降低甲醛排放的不同标准，需要降低甲醛与氨基和甲醛的摩尔比，这通常也导致在相同的工作条件下效率降低。
本发明提供一种用于低排放密度板的环保粘合剂及其制备方法。优选天然组分进行改性研究，不断调节优选其配比范围，得到的粘合剂能有效增强PP和纤维的结合性，提高PP纤维板力学性能，硬度，表面耐磨性能；同时甲醛含量少，环保无污染。
发明内容
本发明提供了一种用于低排放密度板的环保粘合剂及其制备方法。
本发明采用如下技术方案：
一种用于低排放密度板的环保粘合剂，包括以下原料：密胺多元醇、改性松香树脂、改性淀粉、乌洛托品。
进一步优选的，所述的用于低排放密度板的环保粘合剂，由密胺多元醇、改性松香树脂、改性淀粉、乌洛托品按质量比(3-5):(3-5):(3-5):1组成。
本发明一实施例中，一种用于低排放密度板的环保粘合剂，由密胺多元醇、改性松香树脂、改性淀粉、乌洛托品按质量比5:5:3:1组成。
本发明另一实施例中，一种用于低排放密度板的环保粘合剂，由密胺多元醇、改性松香树脂、改性淀粉、乌洛托品按质量比3:5:5:1组成。
本发明另一实施例中，一种用于低排放密度板的环保粘合剂，其特征在于，由密胺多元醇、改性松香树脂、改性淀粉、乌洛托品按质量比5:3:5:1组成。
所述改性松香树脂的制备方法如下：20-60g松香加入烧瓶中，加热至80-110℃，维持温度在80-110℃至松香完全融化，然后加入0.5-1.5g苯酚、0.2-0.8g质量分数为37％的甲醛水溶液、0.02-0.08g乌洛托品，继续在80-110℃反应2-5小时，加入0.02-0.08g氧化锌、2-8g甘油，升温至240-270℃，在240-270℃保温5-10小时，自然冷却，得到改性松香树脂。
所述改性淀粉的制备方法如下：将5-12g淀粉、15-30g水混合后搅拌均匀，得到淀粉乳液，向淀粉乳液中加入1-5g高碘酸钠，搅拌混合均匀，然后用0.5-1.5mol/L盐酸调节pH至1-3，接着升温至35-45℃，在35-45℃、100-400转/min搅拌1-5小时，然后以5000-7000转/min转速离心20-50分钟，分离沉淀物，将沉淀物用80-120g水洗涤后，在35-45℃、绝对压强为0.01-0.03MPa条件干燥16-28小时，得到改性淀粉。
一种用于低排放密度板的环保粘合剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将密胺多元醇、改性松香树脂、改性淀粉、乌洛托品混合后，加热至80-100℃，在80-100℃、转速为200-500转/min搅拌2-5小时，自然冷却，即得。
本发明公开了上述用于低排放密度板的环保粘合剂在阻燃抗菌PP纤维板中的应用。
具体应用如下：
一种阻燃抗菌PP纤维板，包括下述重量份的原料制备而成：60-100份PP、10-30份ABS、2-6份阻燃剂、0.5-2份抗氧化剂、0.005-0.02份抗菌剂、3-12份改性剑麻纤维、1-4份硬脂酸钠、2-10份上述用于低排放密度板的环保粘合剂；按重量份称上述取各原料，将各原料混合，在25-30℃、200-500转/min搅拌20-60分钟，然后升温至110-130℃，在110-130℃熔融20-50分钟，然后在平板硫化机上模压成型，第一次模压温度为150-180℃，模压压力为20-50MPa，模压时间为10-30分钟，第二次模压温度为145-175℃，模压压力为15-30MPa，模压时间为5-15分钟，然后等温度降至65-95℃卸去压力，自然冷却，得到阻燃抗菌PP纤维板。
根据以上任一项所述的阻燃抗菌PP纤维板，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168中的一种或多种。
根据以上任一项所述的阻燃抗菌PP纤维板，所述阻燃剂为三(三溴新戊基)磷酸酯和氢氧化镁，所述三(三溴新戊基)磷酸酯和氢氧化镁的质量比为3:1。
根据以上任一项所述的阻燃抗菌PP纤维板，所述抗菌剂为氧化锌、氧化钛中的一种或多种。
所述改性剑麻纤维的制备方法如下：所述改性剑麻纤维的制备方法如下：(1)将剑麻纤维粉碎过300目筛，备用；将8-15g硅藻土加入1000-2000g水中，在超声波频率为20-60kHz、功率为200-800W条件超声30-60分钟，得到硅藻土分散液，向硅藻土分散液中加入8-16g聚乙烯醇、10-30g壳聚糖，加热至60-80℃，在60-80℃、转速为200-600转/min搅拌0.5-1.5小时，然后加入80-120g剑麻纤维，继续在60-80℃、转速为200-600转/min搅拌20-60分钟，过800目筛，将滤饼加入1200-1800g质量分数为2％的戊二醛水溶液中，加入3-8g乙酸乙酯，升温至55-65℃，在55-65℃、转速为200-600转/min搅拌20-60分钟，过800目筛，将滤饼在绝对压强为0.01-0.02MPa、45-55℃干燥18-26小时；(2)将干燥后的滤饼加入到800-1500g石蜡油中，在超声波频率为20-60kHz、功率为200-800W条件超声30-60分钟，过800目筛，将滤饼加入500-1000g质量分数为75％至90％的乙醇水溶液中，加入0.1-0.5mol硅烷偶联剂，升温至55-65℃，在55-65℃、转速为200-600转/min搅拌18-26小时，然后以5000-8000转/min转速离心25-45分钟，取离心沉淀物，在绝对压强为0.01-0.02MPa、45-55℃干燥18-26小时，得到改性剑麻纤维；所述硅烷偶联剂为4-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和/或N-2-氨乙基-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷。优选地，所述硅烷偶联剂为4-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和N-2-氨乙基-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷，所述4-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和N-2-氨乙基-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的质量比为(1-3)：(1-3)。
改性剑麻纤维不但能增强聚丙烯板的拉伸强度、抗折性能、承重，还起到吸附挥发性有机物的作用。
本发明还提供一种阻燃抗菌PP纤维板的制备方法，包括下述步骤：按重量份称取各原料，将各原料混合，在25-30℃、200-500转/min搅拌20-60分钟，然后升温至110-130℃，在110-130℃熔融20-50分钟，然后在平板硫化机上模压成型，卸去压力，自然冷却，得到阻燃抗菌PP纤维板。
优选地，所述的阻燃抗菌PP纤维板的制备方法，包括下述步骤：
本发明的用于低排放密度板的环保粘合剂，优选天然组分进行改性研究，不断调节优选其配比范围，得到的粘合剂能有效增强PP和纤维的结合性，提高PP纤维板力学性能，硬度，表面耐磨性能；同时甲醛含量少，环保无污染。
将本发明的用于低排放密度板的环保粘合剂应用于阻燃抗菌PP纤维板的制备中，得到的阻燃抗菌PP纤维板具有良好的抗菌性能、抗折性能、抗压性能、拉伸轻度、抗刮擦性能，在建筑材料、汽车饰件、家居、机械设备组件上有良好的应用前景。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可以任意组合，即得本发明各较佳实施例。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
实施方式中所用部分原料介绍如下：
PP，中国石化北京燕山分公司，牌号K8303。
ABS，奇美实业股份有限公司，型号为PA-757。
剑麻纤维，长度2mm，直径100-120μm，束纤维断裂强力：880N，含杂率：2.5％，回潮率：13％。广西龙州强力麻业有限公司提供。
4-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，CAS：3663-44-3。南京能德新材料技术有限公司。
N-2-氨乙基-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷，CAS：70240-34-5。南京能德新材料技术有限公司。
三(三溴新戊基)磷酸酯，CAS：19186-97-1。
密胺多元醇，江苏长顺集团有限公司，型号：EDS-5083L。
松香，松树树干内部流出的油经高温熔化成水状，干结后变成块状固体的一种天然树脂。本发明实施例中具体使用的是来源于马尾松(学名：Pinus massoniana Lamb.)的松香。
淀粉，使用工业级玉米淀粉，符合GB12309-90一级标准。
高碘酸钠，分子式：NaIO4。
硅藻土，粒径325目。
聚乙烯醇，安徽皖维高新材料股份有限公司，型号PVA 17-99(L)。
壳聚糖，脱乙酰度≧90％，粘度(10g/L、20℃)：100mPa·s，郑州科瑞精细化工有限公司。
石蜡油，CAS：8012-95-1，无锡永真工业油品公司。
下面通过实施例的方式进一步说明本发明。
实施例1
一种阻燃抗菌PP纤维板，包括下述重量份的原料制备而成：80份PP、15份ABS、5份阻燃剂、1.5份抗氧化剂、0.01份抗菌剂、8份改性剑麻纤维、2份硬脂酸钠、5份用于低排放密度板的环保粘合剂。
所述阻燃剂为三(三溴新戊基)磷酸酯和氢氧化镁，所述三(三溴新戊基)磷酸酯和氢氧化镁的质量比为3:1。所述抗氧剂为抗氧剂1010。所述抗菌剂为氧化钛。
所述用于低排放密度板的环保粘合剂包括密胺多元醇、改性松香树脂、改性淀粉、乌洛托品，所述密胺多元醇、改性松香树脂、改性淀粉、乌洛托品的质量比为5:5:3:1。所述用于低排放密度板的环保粘合剂的制备方法如下：将密胺多元醇、改性松香树脂、改性淀粉、乌洛托品混合后，加热至95℃，在95℃、转速为300转/min搅拌3小时，自然冷却，得到用于低排放密度板的环保粘合剂。所述改性松香树脂的制备方法如下：40g松香加入烧瓶中，加热至100℃，维持温度在100℃至松香完全融化，然后加入0.8g苯酚、0.5g质量分数为37％的甲醛水溶液、0.05g乌洛托品，继续在100℃反应4小时，加入0.05g氧化锌、5g甘油，升温至265℃，在265℃保温8小时，自然冷却，得到改性松香树脂。所述改性淀粉的制备方法如下：将8g淀粉、20g水混合后搅拌均匀，得到淀粉乳液，向淀粉乳液中加入3g高碘酸钠，搅拌混合均匀，然后用1mol/L盐酸调节pH至1.5，接着升温至40℃，在40℃、200转/min搅拌3小时，然后以5000转/min转速离心40分钟，分离沉淀物，将沉淀物用100g水洗涤后，在40℃、绝对压强为0.01MPa条件干燥24小时，得到改性淀粉。
所述改性剑麻纤维的制备方法如下：(1)将剑麻纤维粉碎过300目筛，备用；将10g硅藻土加入1500g水中，在超声波频率为40kHz、功率为500W条件超声50分钟，得到硅藻土分散液，向硅藻土分散液中加入10g聚乙烯醇、15g壳聚糖，加热至75℃，在75℃、转速为300转/min搅拌1小时，然后加入100g剑麻纤维，继续在75℃、转速为300转/min搅拌40分钟，过800目筛，将滤饼加入1500g质量分数为2％的戊二醛水溶液中，加入5g乙酸乙酯，升温至60℃，在60℃、转速为300转/min搅拌40分钟，过800目筛，将滤饼在绝对压强为0.01MPa、50℃干燥24小时；(2)将干燥后的滤饼加入到1000g石蜡油中，在超声波频率为40kHz、功率为500W条件超声50分钟，过800目筛，将滤饼加入800g质量分数为85％的乙醇水溶液中，加入0.2mol硅烷偶联剂，升温至60℃，在60℃、转速为300转/min搅拌24小时，然后以5000转/min转速离心30分钟，取离心沉淀物，在绝对压强为0.01MPa、50℃干燥24小时，得到改性剑麻纤维。所述硅烷偶联剂为4-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和N-2-氨乙基-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷，所述4-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和N-2-氨乙基-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的质量比为1:1。
所述阻燃抗菌PP纤维板的制备方法如下：按重量份称取各原料，将各原料混合，在28℃、400转/min搅拌30分钟，然后升温至120℃，在120℃熔融40分钟，然后在平板硫化机上模压成型，第一次模压温度为175℃，模压压力为40MPa，模压时间为15分钟，第二次模压温度为170℃，模压压力为25MPa，模压时间为10分钟，然后等温度降至80℃卸去压力，自然冷却，得到阻燃抗菌PP纤维板。
实施例2
与实施例1基本相同，区别仅在于，在本实施例2中，所述用于低排放密度板的环保粘合剂包括密胺多元醇、改性松香树脂、改性淀粉、乌洛托品，所述密胺多元醇、改性松香树脂、改性淀粉、乌洛托品的质量比为3:5:5:1。所述改性松香树脂、改性淀粉的制备方法与实施例1相同。
实施例3
与实施例1基本相同，区别仅在于，在本实施例3中，所述用于低排放密度板的环保粘合剂包括密胺多元醇、改性松香树脂、改性淀粉、乌洛托品，所述密胺多元醇、改性松香树脂、改性淀粉、乌洛托品的质量比为5:3:5:1。所述改性松香树脂、改性淀粉的制备方法与实施例1相同。
实施例4
与实施例1基本相同，区别仅在于：本实施例4中，所述改性剑麻纤维的制备方法如下：(1)将剑麻纤维粉碎过300目筛，备用；将10g硅藻土加入1500g水中，在超声波频率为40kHz、功率为500W条件超声50分钟，得到硅藻土分散液，向硅藻土分散液中加入10g聚乙烯醇、15g壳聚糖，加热至75℃，在75℃、转速为300转/min搅拌1小时，然后加入100g剑麻纤维，继续在75℃、转速为300转/min搅拌40分钟，过800目筛，将滤饼加入1500g质量分数为2％的戊二醛水溶液中，加入5g乙酸乙酯，升温至60℃，在60℃、转速为300转/min搅拌40分钟，过800目筛，将滤饼在绝对压强为0.01MPa、50℃干燥24小时；(2)将干燥后的滤饼加入到1000g石蜡油中，在超声波频率为40kHz、功率为500W条件超声50分钟，过800目筛，将滤饼加入800g质量分数为85％的乙醇水溶液中，加入0.2mol硅烷偶联剂，升温至60℃，在60℃、转速为300转/min搅拌24小时，然后以5000转/min转速离心30分钟，取离心沉淀物，在绝对压强为0.01MPa、50℃干燥24小时，得到改性剑麻纤维。所述硅烷偶联剂仅仅为4-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。
实施例5
与实施例1基本相同，区别仅在于：本实施例5中，所述改性剑麻纤维的制备方法如下：(1)将剑麻纤维粉碎过300目筛，备用；将10g硅藻土加入1500g水中，在超声波频率为40kHz、功率为500W条件超声50分钟，得到硅藻土分散液，向硅藻土分散液中加入10g聚乙烯醇、15g壳聚糖，加热至75℃，在75℃、转速为300转/min搅拌1小时，然后加入100g剑麻纤维，继续在75℃、转速为300转/min搅拌40分钟，过800目筛，将滤饼加入1500g质量分数为2％的戊二醛水溶液中，加入5g乙酸乙酯，升温至60℃，在60℃、转速为300转/min搅拌40分钟，过800目筛，将滤饼在绝对压强为0.01MPa、50℃干燥24小时；(2)将干燥后的滤饼加入到1000g石蜡油中，在超声波频率为40kHz、功率为500W条件超声50分钟，过800目筛，将滤饼加入800g质量分数为85％的乙醇水溶液中，加入0.2mol硅烷偶联剂，升温至60℃，在60℃、转速为300转/min搅拌24小时，然后以5000转/min转速离心30分钟，取离心沉淀物，在绝对压强为0.01MPa、50℃干燥24小时，得到改性剑麻纤维。所述硅烷偶联剂仅仅为N-2-氨乙基-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷。
对比例1
一种阻燃抗菌PP纤维板，包括下述重量份的原料制备而成：80份PP、15份ABS、5份阻燃剂、1.5份抗氧化剂、0.01份抗菌剂、8份改性剑麻纤维、2份硬脂酸钠。
所述阻燃剂为三(三溴新戊基)磷酸酯和氢氧化镁，所述三(三溴新戊基)磷酸酯和氢氧化镁的质量比为3:1。所述抗氧剂为抗氧剂1010。所述抗菌剂为氧化钛。
所述改性剑麻纤维的制备方法与实施例1相同。
所述阻燃抗菌PP纤维板的制备方法如下：按重量份称取各原料，将各原料混合，在28℃、400转/min搅拌30分钟，然后升温至120℃，在120℃熔融40分钟，然后在平板硫化机上模压成型，第一次模压温度为175℃，模压压力为40MPa，模压时间为15分钟，第二次模压温度为170℃，模压压力为25MPa，模压时间为10分钟，然后等温度降至80℃卸去压力，自然冷却，得到阻燃抗菌PP纤维板。
测试例
将采用本发明环保粘合剂制备得到阻燃抗菌PP纤维板进行下述测试：
(一)、TVOC释放量测试：按照VDA277标准进行测试。
(二)、拉伸强度测试：按照GB/T1447-2005进行测试。
(三)、耐刮擦性能测试：将阻燃抗菌PP纤维板(长60mm、宽60mm、厚度为3mm)按照GMW14688测试耐刮擦性能，负荷为10N。
表1：TVOC释放量测试结果表
| TVOC释放量/(ugC·g<sup>-1</sup>) | |
| 实施例1 | 20.4 |
| 实施例2 | 21.6 |
| 实施例3 | 22.4 |
| 实施例4 | 26.8 |
| 实施例5 | 27.2 |
| 对比例1 | 34.2 |
表2：拉伸强度和耐刮擦性能测试结果表
| 拉伸强度/MPa | △L | |
| 实施例1 | 47 | 1.15 |
| 实施例2 | 45 | 1.19 |
| 实施例3 | 44 | 1.21 |
| 实施例4 | 42 | 1.30 |
| 实施例5 | 43 | 1.27 |
| 对比例1 | 39 | 1.25 |
将采用本发明环保粘合剂制备得到阻燃抗菌PP纤维板，具有良好的抗菌性能、抗折性能、抗压性能、拉伸轻度、抗刮擦性能，在建筑材料、汽车饰件、家居、机械设备组件上有良好的应用前景。阻燃抗菌PP纤维板中添加的改性剑麻纤维不但增强了纤维板的拉伸强度和耐刮擦性能，还具有吸附挥发性有机物的功能，减少纤维板的气味。阻燃抗菌PP纤维板中添加的粘合剂使纤维板结构紧密、压实，提高了纤维板的承重、抗拉、抗折性能。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (2)
1.一种用于低排放密度板的环保粘合剂，其特征在于，由密胺多元醇、改性松香树脂、改性淀粉、乌洛托品按质量比5:5:3:1组成；
所述改性松香树脂的制备方法如下：20-60g松香加入烧瓶中，加热至80-110℃，维持温度在80-110℃至松香完全融化，然后加入0.5-1.5g苯酚、0.2-0.8g质量分数为37％的甲醛水溶液、0.02-0.08g乌洛托品，继续在80-110℃反应2-5小时，加入0.02-0.08g氧化锌、2-8g甘油，升温至240-270℃，在240-270℃保温5-10小时，自然冷却，得到改性松香树脂；
所述改性淀粉的制备方法如下：将5-12g淀粉、15-30g水混合后搅拌均匀，得到淀粉乳液，向淀粉乳液中加入1-5g高碘酸钠，搅拌混合均匀，然后用0.5-1.5mol/L盐酸调节pH至1-3，接着升温至35-45℃，在35-45℃、100-400转/min搅拌1-5小时，然后以5000-7000转/min转速离心20-50分钟，分离沉淀物，将沉淀物用80-120g水洗涤后，在35-45℃、绝对压强为0.01-0.03MPa条件干燥16-28小时，得到改性淀粉。
2.如权利要求1所述的用于低排放密度板的环保粘合剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将密胺多元醇、改性松香树脂、改性淀粉、乌洛托品混合后，加热至80-100℃，在80-100℃、转速为200-500转/min搅拌2-5小时，自然冷却，即得。
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