CN109897573A - 一种环保可降解聚合板材胶黏剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保可降解聚合板材胶黏剂及其制备方法，取1份聚乙稀醇(PVA)和20份水混合，热熔后制得聚乙烯醇水溶液，聚乙烯醇水溶液为溶剂I；取0.0004份偶联剂，加入5份水，调制成偶联剂溶液；再取0.04份纳米二氧化硅(SiO2)直接加入到偶联剂溶液中对纳米二氧化硅进行改性得到溶剂II；取溶剂I加热后在搅拌的条件下加入到溶剂II中，对聚乙烯醇和纳米二氧化硅进行接枝，得到溶剂III；取1份羟丙基甲基纤维素(HPMC)，取0.3份可再分散性乳胶粉(VAE)，加入5份水进行稀释，搅拌均匀后制得溶剂IV；将溶剂III与溶剂IV混合，经充分搅动后得水性胶黏剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种胶黏剂及其制备方法，具体涉及一种环保可降解聚合板材胶黏剂及其制备方法，属于新型建筑装修材料技术领域。
背景技术
在人造板加工领域，胶黏剂是主要生产原料。当前，酚醛树脂、脲醛树脂和三聚氰胺树脂胶黏剂为代表的三醛胶具有的生产成本低、制备方法简单等特点，使其在人造板加工领域使用的最为广泛，但使用三醛胶生产的系列人造板在生产及其产品使用的前3-15年中会不断释放出游离甲醛，严重危害人体健康。国内外对无甲醛密度板等人造板产品的需求日益高涨。生产实践中发现，水性聚氨酯胶黏剂等不含甲醛的胶黏剂应运而生，并且市场占有率越来越高，但是由于价格较高，利用其作为胶粘剂必然会带来密度纤维板的生产成本的增加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的不足，而提供一种环保可降解聚合板材胶黏剂及其制备方法，解决了三醛胶释放甲醛的难题，相比水性聚氨酯胶黏剂等不含甲醛的胶黏剂又具有成本较低的优势。为利用农林废弃物制造聚合板材提供一种环保无甲醛、可降解，成本低的胶黏剂。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种环保可降解聚合板材胶黏剂的制备方法，流程图如图1所示，包括以下步骤：
(1)制备溶剂I：
取1份聚乙稀醇(PVA)和20份水混合，热熔后制得聚乙烯醇水溶液，聚乙烯醇水溶液为溶剂I；
(2)制备溶剂II：
取0.0004份偶联剂，加入5份水，调制成偶联剂溶液；再取0.04份纳米二氧化硅(SiO2)直接加入到偶联剂溶液中对纳米二氧化硅进行改性得到溶剂II；
(3)制备溶剂III(接枝工艺)：
取溶剂I加热后在搅拌的条件下加入到溶剂II中，对聚乙烯醇和纳米二氧化硅进行接枝，得到溶剂III；
(4)制备溶剂IV：
取1份羟丙基甲基纤维素(HPMC)，取0.3份可再分散性乳胶粉(VAE)，加入5份水进行稀释，搅拌均匀后制得溶剂IV；
(5)混合：
将溶剂III与溶剂IV混合，经充分搅动后得水性胶黏剂，水性胶黏剂即为所述的环保可降解聚合板材胶黏剂。
上述技术方案中，步骤(1)中，所述的热熔，指的是：在90℃、常压条件下加热120-150min。
上述技术方案中，步骤(2)中，向纳米二氧化硅中加入偶联剂对其进行改性时，以纳米二氧化硅为基，用偶联剂对其表面进行改性；
所述的偶联剂为硅偶联剂、钛酸偶联剂、甲基硅烷钠、乙基硅烷钠、甲基硅烷钠铝中的任意一种、两种及以上以任意比例混合而成的混合物。
上述技术方案中，步骤(2)中，所述的改性，指的是：在70℃、常压条件下，搅拌30-60minmin，搅拌转速500r/min；然后在常温常压条件下混合浸泡12h，制得溶剂II。
上述技术方案中，步骤(3)中，将溶剂I加入到溶剂II中时，采用滴加法或直接喷洒法。
上述技术方案中，步骤(3)中，所述的接枝，指的是，将溶剂I升温至70℃，在常压条件下，在500r/min下高速搅拌30min，在搅拌过程中边搅拌边缓慢加入溶剂II，然后静止12h，制得溶剂III。
上述技术方案中，步骤(3)中，接枝时，以聚乙烯醇改性溶液(溶剂II)为基，加入改性纳米二氧化硅溶液(溶剂II)进行接技，通过接，可以使聚乙烯醇和纳米二氧化硅两种材料偶联起来，从而提高复合材料的性能和增加黏结强度，并获得性能优异、可靠的新型复合材料。纳米二氧化硅改性可以使复合材料的力学性能，如粘度、耐水、耐腐蚀、硬度、静曲强度等有显著提高。
上述技术方案中，步骤(5)中，根据板材吸水率的要求，可向溶剂III和溶剂IV的混合物中再加入2-3份水性石蜡，可调整防水能力，混合均匀后即得水性胶黏剂。
本发明还提供一种胶黏剂，是通过上述方法制备而成的。
本发明还提供一种上述胶黏剂在利用农林废弃物制造聚合板材方面的应用。
上述技术方案中，所述的胶黏剂在利用农林废弃物制造聚合板材时，制造方法如下：
①粉碎：将农林废弃物粉碎为10-200目，得到农林废弃物的粉末，待用；
②混合：将15-30份水、1份水性胶黏剂、15-30份步骤①得到的农林废弃物的粉末搅拌均匀得到混合物，待用；
③定型及烘干：步骤②得到的混合物经挤出机挤出后得到板材，对板材进行提水及烘干；挤出规格为：长10mm以上、宽10mm以上、厚0.1mm以上(优选为长200mm、宽50mm、厚5mm)，或者特殊要求的特殊形状板材及型材；
④热压平整：步骤③烘干后的板材经热平压机压制1-3分钟，对板材进行初步整形；热平压机温度控制在120℃-260℃，压力控制在每平方里面5kg以上(优选为15kg)，根据时间调整压力；
⑤辊压：步骤④初步整形后的板材经辊压机，以每分钟3米的速度经6辊辊压定型，辊压机温度控制在120℃-260℃，压力控制在每平方厘米20kg以上(优选为40kg)；
⑥热压：步骤⑤辊压定型后的板材经热平压机热压1-3分钟，热平压机温度控制在120℃-260℃，压力控制在每平方厘米5kg以上(优选为10kg)，根据时间调整压力；
⑦冷压定型：步骤⑥热压后的板材以冷压机或水冷法定型压制1-10分钟，温度为常温或零度以下(优选为0℃)，根据时间调整温度；冷压定型后板材经裁板和包装后得到利用农林废弃物制造的聚合板材。
上述技术方案中，步骤③中，烘干的方法为以下三种方式中的任意一种，或者配合烘干:
第一种方法：微波提水烘干法，经隧道式微波烘干机提水烘干，烘干时间为30分钟-120分钟；
第二种方法：烘干窑提水烘干，烘干窑可采用热风，蒸汽，水及油等加热方式，温度保持在60℃-180℃，烘干时间为3-12小时；
第三种方法为自然干燥，将半成品放置在通风、阳光充足的场所，晾晒1-3天。
本发明技术方案的优点在于：
(1)本发明制备黏剂的主要成份为聚乙稀醇(PVA)，是一种水性胶黏剂，具有无甲醛、自然条件下可降解的效果；
(2)本发明制备胶黏剂的主要应用于利用农林废弃物制造聚合板材，主要产品具有成本低、用途广的特点；
(3)本发明采用聚乙稀醇接枝纳米二氧化硅(SiO2)改性工艺，提高了使用本技术制备的胶黏剂制造的聚合板的粘度、耐水、耐腐蚀、硬度、静曲强度等物理性能。采用本技术制备的胶黏剂制造的厚度为5mm聚合板，热压后的产品在常温下冷却、锯截、存放2天后，经检测，本发明产品的性能测试结果满足：密度为0.865g/cm3，硬度为绍尔D型90A，静曲强度为12.42MPa，吸水厚度膨胀率为6％(可根据板材降解要求调整吸水率)，厚度偏差0.1mm以内，游离甲醛含量为0释放量达到E0级环保标准。
(4)本发明采用水性石蜡调节胶黏剂的吸水率，从而拓宽了产品用途。
附图说明
图1为本发明方法的流程图。
具体实施方式
以下对本发明技术方案的具体实施方式详细描述，但本发明并不限于以下描述内容：
本发明实施例中，所使用的聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素、可再分散性乳胶粉、水性石蜡等均为市售的普通化学品。
实施例1：
一种环保可降解聚合板材胶黏剂，是通过下述方法制备而成的：
(1)制备溶剂I：
取1份聚乙稀醇(PVA)和20份水混合，在90℃下常压条件下，加热120min后，制得溶剂I；
(2)制备溶剂II：
取0.0004份硅偶联剂，加入5份水，调制偶联剂溶液；再取0.04份纳米二氧化硅(SiO2)直接加入偶联剂溶液；在70℃常压条件下，搅拌30min，搅拌转速500r/min；常温常压条件下混合浸泡12h，制得溶剂II；
(3)制备溶剂III(接枝工艺)：
取溶剂I加热至70℃，在常压条件下，在500r/min下搅拌30min，边搅拌边采取喷洒法缓慢加入溶剂II，静止12h后，制得溶剂III；
(4)制备溶剂IV：
取1份羟丙基甲基纤维素(HPMC)，取0.3份可再分散性乳胶粉(VAE)，加入5份水进行稀释，搅拌均匀后制得溶剂IV；
(5)混合：
将溶剂IIII与溶剂IV混合，经充分搅动后得水性胶黏剂。
实施例2
一种环保可降解聚合板材胶黏剂，制备方法与实施例1相同，所不同的是，步骤(3)中，向溶剂IIII与溶剂IV的混合物中再加入3份水性石蜡，混合均匀后即得水性胶黏剂。
实施例3
一种环保可降解聚合板材胶黏剂，制备方法与实施例1相同，所不同的是，步骤(2)所述的偶联剂为钛酸偶联剂。
实施例4
一种环保可降解聚合板材胶黏剂，制备方法与实施例3相同，所不同的是，步骤(3)中，向溶剂I和溶剂II的混合物中再加入3份水性石蜡，混合均匀后即得水性胶黏剂。
对比实施例1
一种环保可降解聚合板材胶黏剂，是通过下述方法制备而成的：
取1份聚乙稀醇(PVA)和20份水，在70℃下加热120-150min热溶后，得到聚乙烯醇水溶液，聚乙烯醇水溶液作为溶剂I；取1份羟丙基甲基纤维素(HPMC)，取0.3份可再分散性乳胶粉(VAE)，加入5份水进行稀释，搅拌均匀后制得溶剂II；将溶剂I与溶剂II混合，经充分搅动后得水性胶黏剂。
对比实施例2
一种环保可降解聚合板材胶黏剂，是通过下述方法制备而成的：
取1份聚乙稀醇(PVA)和20份水，在70℃下加热120-150min热溶后，得到聚乙烯醇水溶液，再向聚乙烯醇水溶液中添加0.04份纳米二氧化硅，搅拌均匀作为溶剂I；取1份羟丙基甲基纤维素(HPMC)，取0.3份可再分散性乳胶粉(VAE)，加入5份水进行稀释，搅拌均匀后制得溶剂II；将溶剂I与溶剂II混合，经充分搅动后得水性胶黏剂。
检测报告：
按照《GB/T 14074-2006木材胶粘剂及其树脂检验方法》的方法对本发明实施例1-4和对比实施例1-2中的胶黏剂进行检测，检测结果如表1所示
应用实施例：
将本发明实施例1-4和对比实施例1-2得到的胶黏剂用于制造聚合板材，制造方法如下：
①粉碎：将农林废弃物(秸秆)粉碎为50目，得到农林废弃物的粉末，待用；
②混合：将30份水、1份胶黏剂、30份农林废弃物的粉末搅拌均匀得到混合物，待用；
③定型及烘干：将步骤②得到的混合物经挤出机挤出放置在通风、阳光充足的场所，晾晒2天；挤出规格为：长2000mm、宽500mm、厚5mm；
④热压平整：步骤③烘干后的板材经热平压机压制2分钟,初步整形；热平压机温度控制在180℃，压力控制在每平方厘米5kg；
⑤辊压：步骤④初步整形后的板材经辊压机辊压,以每分钟3米的速度经6辊辊压定型，辊压机温度控制在180℃，压力控制在每平方厘米20kg；
⑥热压：步骤⑤辊压定型后的板材经热平压机热压2min，热平压机温度控制在180℃，压力控制在每平方厘米5kg；
⑦冷压定型：步骤⑥热压后的板材以冷压机定型压2min，温度为0℃；冷压定型后板材经裁板和包装后得到厚度为5mm的利用农林废弃物制造的聚合板材。
按照《GB/T11718-2009中密度纤维板》的方法对存放2天的本发明实施例1-4和对比实施例1-2中的胶黏剂制备的聚合板材进行检测，检测结果如表2所示
由上述结果可知，本发明胶黏剂制备的聚合板材，游离甲醛释放量达到E0级环保标准。
上述实例只是为说明本发明的技术构思以及技术特点，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的实质所做的等效变换或修饰，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种环保可降解聚合板材胶黏剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备溶剂I：
取1份聚乙稀醇和20份水混合，热熔后制得聚乙烯醇水溶液，聚乙烯醇水溶液为溶剂I；
(2)制备溶剂II：
取0.0004份偶联剂，加入5份水，调制成偶联剂溶液；再取0.04份纳米二氧化硅直接加入到偶联剂溶液中对纳米二氧化硅进行改性得到溶剂II；
(3)制备溶剂III：
取溶剂I加热后在搅拌的条件下加入到溶剂II中，对聚乙烯醇和纳米二氧化硅进行接枝，得到溶剂III；
(4)制备溶剂IV：
取1份羟丙基甲基纤维素，取0.3份可再分散性乳胶粉，加入5份水进行稀释，搅拌均匀后制得溶剂IV；
(5)混合：
将溶剂III与溶剂IV混合，经充分搅动后得水性胶黏剂，水性胶黏剂即为所述的环保可降解聚合板材胶黏剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的热熔，指的是：在90℃、常压条件下加热120-150min。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，向纳米二氧化硅中加入偶联剂对其进行改性时，以纳米二氧化硅为基，用偶联剂对其表面进行改性；所述的偶联剂为硅偶联剂、钛酸偶联剂、甲基硅烷钠、乙基硅烷钠、甲基硅烷钠铝中的任意一种、两种及以上以任意比例混合而成的混合物。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的改性，指的是：在70℃、常压条件下，搅拌30-60minmin，搅拌转速500r/min；然后在常温常压条件下混合浸泡12h，制得溶剂II。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，将溶剂I加入到溶剂II中时，采用滴加法或直接喷洒法。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的接枝，指的是，将溶剂I升温至70℃，在常压条件下，在500r/min下高速搅拌30min，在搅拌过程中边搅拌边缓慢加入溶剂II，然后静止12h，制得溶剂III。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，根据板材吸水率的要求，向溶剂III和溶剂IV的混合物中再加入2-3份水性石蜡，调整防水能力，混合均匀后即得水性胶黏剂。
8.一种根据权利要求1-7任一项制备方法制备而成的水性胶黏剂。
9.一种权利要求8所述的水性胶黏剂在利用农林废弃物制造聚合板材方面的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述的水性胶黏剂在利用农林废弃物制造聚合板材时，制造方法如下：
①粉碎：将农林废弃物粉碎为10-200目，得到农林废弃物的粉末，待用；
②混合：将15-30份水、1份水性胶黏剂、15-30份步骤①得到的农林废弃物的粉末搅拌均匀得到混合物，待用；
③定型及烘干：步骤②得到的混合物经挤出机挤出后得到板材，对板材进行提水及烘干；挤出规格为：长10mm以上、宽10mm以上、厚0.1mm以上；
④热压平整：步骤③烘干后的板材经热平压机压制1-3分钟，对板材进行初步整形；热平压机温度控制在120℃-260℃，压力控制在每平方厘米5kg以上；
⑤辊压：步骤④初步整形后的板材经辊压机，以每分钟3米的速度经6辊辊压定型，辊压机温度控制在120℃-260℃，压力控制在每平方厘米20kg以上；
⑥热压：步骤⑤辊压定型后的板材经热平压机热压1-3分钟，热平压机温度控制在120℃-260℃，压力控制在每平方厘米5kg以上；
⑦冷压定型：步骤⑥热压后的板材以冷压机或水冷法定型压制1-10分钟，温度为常温或零度以下；冷压定型后板材经裁板和包装后得到利用农林废弃物制造的聚合板材。
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