CN110079248A - 一种水性无醛胶黏剂及其在人造板中的应用 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种水性无醛胶黏剂。按质量份数计，组分包括：水性丙烯酸乳液：40‑60份；固化剂：2‑15份；消泡剂：0.1‑0.2份；分散剂：0.1‑0.2份；填料：20‑40份；增稠剂：1‑3份；偶联剂：1‑5份；水：5‑10份。本发明具有以下优点：无甲醛及苯系物；水溶性溶液；极低VOC；粘结强度优异，满足国标的Ι类板要求；胶水的适用期长，常温下不会固化；匹配现有的生产工艺条件及设备。

Description

一种水性无醛胶黏剂及其在人造板中的应用
技术领域
本申请涉及精细化学品技术领域，具体而言，涉及一种水性无醛胶黏剂及其在人造板中的应用。
背景技术
胶黏剂(adhesive)：通过界面的黏附和内聚等作用，能使两种或两种以上的制件或材料连接在一起的天然的或合成的、有机的或无机的一类物质，统称为胶黏剂，又叫黏合剂，习惯上简称为胶。简而言之，胶黏剂就是通过黏合作用，能使被黏物结合在一起的物质。
目前市面上主要的胶黏剂有2大类。
第1类为“三醛胶”(酚醛胶、脲醛胶、三聚氰胺甲醛胶)。存在的缺点为：，非水性产品，成品会释放甲醛、苯酚等有害气体及其他VOC。
第2类为无醛胶(主要为聚氨酯类、大豆胶类)。存在的缺点为：配好的聚氨酯类胶水适用期短，热压成型的过程中会释放出活泼的异氰酸类物质会对生产线上的工人产生过敏甚至不可逆的伤害。而大豆胶制作的成品易发生霉变，胶水的耐候性不及化学类胶水稳定，胶水的粘度大、生产效率较低。
因此，研制一种性能优异、状态稳定且水性无醛的木工胶黏剂显得十分必要。
发明内容
针对现有技术中的不足之处，本发明提供了一种水性无醛胶黏剂，按质量份数计，组分包括：
水性丙烯酸乳液：40-60份
固化剂：2-15份
消泡剂：0.1-0.2份
分散剂：0.1-0.2份
填料：20-40份
增稠剂：1-3份
偶联剂：1-5份
水：5-10份。
具体的，所述的固化剂为环氧树脂、脂肪族异氰酸酯、芳香族异氰酸酯、水性聚氨酯。更具体的，所述的固化剂为双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚F型二缩水甘油醚、聚合二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯。
具体的，所述的消泡剂为有机硅类消泡剂、矿物油类消泡剂、醇类消泡剂。更具体的，所述的消泡剂为迪高Foamex-k7矿物油消泡剂、毕克BYK070工业级消泡剂、圣诺普科NXZ消泡剂、道康宁0050有机硅类消泡剂、瓦克733E有机硅类消泡剂等。
具体的，所述的分散剂为高分子类分散剂、多价羧酸类分散剂、偶联剂类分散剂、硅酸盐类分散剂。更具体的，所述的分散剂为圣诺普科SN5027分散剂、罗门哈斯钠盐分散剂731A、陶氏水性润湿分散剂X405、罗门哈斯特好散OROTAN等。
具体的，所述的填料为高岭土、硅微粉、重钙、硫酸钡、滑石粉、云母粉、蒙脱土、膨润土。优选的，本发明选用800目重钙、800目硫酸钡、800目硅微粉。起到填充和补强的作用。
具体的，所述的增稠剂为纤维素类、碱溶胀缔合型增稠剂、聚氨酯类缔合型增稠剂。优选的，本发明选用罗门哈斯增稠剂亚乐顺DR-72、罗门哈斯增稠剂ASE60、罗门哈斯聚氨酯类增稠剂RM-8W、罗门哈斯聚氨酯类增稠剂RM-2020。
具体的，所述的偶联剂为：硅烷偶联剂KH550(γ―氨丙基三乙氧基硅烷)、KH560(γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷)。优选的，本发明选用的是KH560(γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷)。
具体的，所述的水性丙烯酸乳液的配方为：氰基丙烯酸酯5-10份，丙烯酸丁酯20～30份，顺丁烯二酸酐20～30份，苯乙烯10～20份、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯5-10份、羟乙基丙烯酰胺5-10份、N-丁氧基甲基丙烯酰胺3-5份、抗氧化剂4-叔丁基苯酚0.5～2份、乳化剂十二烷基苯磺酸钠1～5份、引发剂过硫酸铵0.2～0.6份、交联剂甲基丙烯酸羟乙酯10～15份、水70～90份。
本发明还提供了所述的水性无醛胶黏剂在人造板中的应用，采用上述水性无醛胶黏剂，在人造板半成品的正反2面热压胶接厚度为0.6-3.5mm的实木木皮。
具体的，所述的人造板半成品为多层实木复合胶合板、中密度纤维板、刨花板。
具体的，所述的实木为桦木、柞木、黑核桃、橡木、樱桃木、山核桃等。
有益效果：本产品属于水性无醛胶黏剂产品。本产品属于热固型丙烯酸树脂类产品。产品流动性好，不会降低现有的生产效率，无需改变现有的生产设备。
本发明主要用于贴合实木木皮。木皮的应力较大，贴合的难度也较大。
本发明具有以下优点：无甲醛及苯系物；水溶性溶液；极低VOC；粘结强度优异，满足国标的Ι类板要求；胶水的适用期长，常温下不会固化；匹配现有的生产工艺条件及设备。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。
本实施方式中所述的自制水性丙烯酸乳液的配方为：氰基丙烯酸酯5-10份，丙烯酸丁酯20～30份，顺丁烯二酸酐20～30份，苯乙烯10～20份、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯5-10份、羟乙基丙烯酰胺5-10份、N-丁氧基甲基丙烯酰胺3-5份、抗氧化剂4-叔丁基苯酚0.5～2份、乳化剂十二烷基苯磺酸钠1～5份、引发剂过硫酸铵0.2～0.6份、交联剂甲基丙烯酸羟乙酯10～15份、水70～90份。
实施例1(胶黏剂制备)
配方1：自制水性丙烯酸乳液40份，双酚A环氧树脂15份，迪高Foamex-k7矿物油消泡剂0.1份，圣诺普科SN5027分散剂0.1份，无机增强填料800目重钙20份，罗门哈斯增稠剂ASE60 1份，硅烷偶联剂KH560 1份，水5份。
向自制水性丙烯酸乳液中，加入迪高Foamex-k7矿物油消泡剂，设置搅拌速度为200-500rpm，搅拌5-10min，将迪高Foamex-k7矿物油消泡剂搅拌均匀。然后投入圣诺普科SN5027分散剂，搅拌速度为200-500rpm，搅拌5-10min，将圣诺普科SN5027分散剂搅拌均匀。投入无机增强填料800目重钙，搅拌速度为800-1200rpm，搅拌10-20min。随后投入罗门哈斯增稠剂ASE60，搅拌速度为800-1200rpm，搅拌5-10min。然后投入硅烷偶联剂KH560，搅拌速度为200-500rpm，搅拌5-10min。接着投入去离子水，搅拌速度为200-500rpm，搅拌5-10min。最后投入双酚A环氧树脂，搅拌速度为800-1200rpm，搅拌10-20min。
实施例2
配方2：自制水性丙烯酸乳液60份，聚合二苯基甲烷二异氰酸酯2份，圣诺普科NXZ消泡剂0.2份，罗门哈斯特好散OROTAN 0.2份，无机增强填料800目硫酸钡40份，罗门哈斯聚氨酯类增稠剂RM-8W 3份，硅烷偶联剂KH560 5份，水10份。
向自制水性丙烯酸乳液中，加入圣诺普科NXZ消泡剂，设置搅拌速度为200-500rpm，搅拌5-10min，将圣诺普科NXZ消泡剂搅拌均匀。然后投入罗门哈斯特好散OROTAN分散剂，搅拌速度为200-500rpm，搅拌5-10min，将罗门哈斯特好散OROTAN分散剂搅拌均匀。投入无机增强填料800目硫酸钡，搅拌速度为800-1200rpm，搅拌10-20min。随后投入罗门哈斯聚氨酯类增稠剂RM-8W，搅拌速度为800-1200rpm，搅拌5-10min。然后投入硅烷偶联剂KH560，搅拌速度为200-500rpm，搅拌5-10min。接着投入去离子水，搅拌速度为200-500rpm，搅拌5-10min。最后投入聚合二苯基甲烷二异氰酸酯，搅拌速度为800-1200rpm，搅拌10-20min。
制备方法与实施例1中基本相同。
实施例3
配方3：自制水性丙烯酸乳液60份，异佛尔酮二异氰酸酯5份，毕克BYK070工业级消泡剂0.2份，罗门哈斯钠盐分散剂731A 0.2份，无机增强填料800目硅微粉40份，罗门哈斯聚氨酯类增稠剂RM-2020 3份，硅烷偶联剂KH560 5份，水10份。
向自制水性丙烯酸乳液中，加入毕克BYK070工业级消泡剂，设置搅拌速度为200-500rpm，搅拌5-10min，将毕克BYK070工业级消泡剂搅拌均匀。然后投入罗门哈斯钠盐分散剂731A，搅拌速度为200-500rpm，搅拌5-10min，将罗门哈斯钠盐分散剂731A搅拌均匀。投入无机增强填料800目硅微粉，搅拌速度为800-1200rpm，搅拌10-20min。随后投入罗门哈斯聚氨酯类增稠剂RM-2020，搅拌速度为800-1200rpm，搅拌5-10min。然后投入硅烷偶联剂KH560，搅拌速度为200-500rpm，搅拌5-10min。接着投入去离子水，搅拌速度为200-500rpm，搅拌5-10min。最后投入异佛尔酮二异氰酸酯，搅拌速度为800-1200rpm，搅拌10-20min。
制备方法与实施例1中基本相同。
将实施例1～实施例3所得胶黏剂，测试其适用期、游离甲醛释放量、苯的含量、总挥发性有机化合物tVOC(参照GB 18583-2008《室内装饰装修材料胶黏剂中有害物质限量》规定的方法)。结果如下表所示：
常温适用期(h) 游离甲醛释放量(g/kg) 苯(g/kg) tVOC(g/L)
实施例1 8 未检出 未检出 89
实施例2 4 未检出 未检出 120
实施例3 6 未检出 未检出 75
从上述实施例的检测结果可以得出，实施例3的配方，效果最佳。
应用例1(使用胶黏剂胶接实木木皮)
制备实施例3的胶黏剂，使用四辊涂胶机在人造板半成品(多层复合胶合板、中密度纤维板、刨花板)的双面涂布胶黏剂，涂胶量为100g/m2/单面。将0.6mm或1.2mm或2.0mm或3.5mm的实木木皮(桦木、柞木、黑核桃、橡木、樱桃木、山核桃等种类)手工平行贴附在人造板半成品的表面。当贴附实木木皮的人造板材达到60张时，将人造板材移入油缸液压机中常温加压，使实木木皮更加贴合人造板半成品。压力的范围控制在10kg/cm2，加压时间控制在900s。加压结束后，将板材移入高温多层油缸液压机中热压。压机的金属导热板中循环流动高温的导热油，达到加热加压，使胶黏剂固化成型的目的。压力的范围控制在10kg/cm2，加压时间控制在180s，加热温度控制在105℃。加热加压结束后，将板材移出压机，并堆砌后放在常温条件下静置养护72小时，以释放板材内部的应力。后续对板材进行抛光、切割、开槽、上漆等步骤，制成高档实木复合地板或高档人造地板。
应用例2
制备实施例3的胶黏剂，使用四辊涂胶机在人造板半成品(多层复合胶合板、中密度纤维板、刨花板)的双面涂布胶黏剂，涂胶量为140g/m2/单面。将0.6mm或1.2mm或2.0mm或3.5mm的实木木皮(桦木、柞木、黑核桃、橡木、樱桃木、山核桃等种类)手工平行贴附在人造板半成品的表面。当贴附实木木皮的人造板材达到80张时，将人造板材移入油缸液压机中常温加压，使实木木皮更加贴合人造板半成品。压力的范围控制在12kg/cm2，加压时间控制在1800s。加压结束后，将板材移入高温多层油缸液压机中热压。压机的金属导热板中循环流动高温的导热油，达到加热加压，使胶黏剂固化成型的目的。压力的范围控制在12kg/cm2，加压时间控制在240s，加热温度控制在125℃。加热加压结束后，将板材移出压机，并堆砌后放在常温条件下静置养护120小时，以释放板材内部的应力。后续对板材进行抛光、切割、开槽、上漆等步骤，制成高档实木复合地板或高档人造地板。
应用例3
制备实施例3的胶黏剂，使用四辊涂胶机在人造板半成品(多层复合胶合板、中密度纤维板、刨花板)的双面涂布胶黏剂，涂胶量为120g/m2/单面。将0.6mm或1.2mm或2.0mm或3.5mm的实木木皮(桦木、柞木、黑核桃、橡木、樱桃木、山核桃等种类)手工平行贴附在人造板半成品的表面。当贴附实木木皮的人造板材达到60张时，将人造板材移入油缸液压机中常温加压，使实木木皮更加贴合人造板半成品。压力的范围控制在12kg/cm2，加压时间控制在1200s。加压结束后，将板材移入高温多层油缸液压机中热压。压机的金属导热板中循环流动高温的导热油，达到加热加压，使胶黏剂固化成型的目的。压力的范围控制在10kg/cm2，加压时间控制在240s，加热温度控制在120℃。加热加压结束后，将板材移出压机，并堆砌后放在常温条件下静置养护72小时，以释放板材内部的应力。后续对板材进行抛光、切割、开槽、上漆等步骤，制成高档实木复合地板或高档人造地板。
将应用例1～应用例3所得实木贴面的板材，测试其表面胶合强度、100℃水煮后烘干的浸渍剥离情况(参照GB 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》规定的测试方法)。结果如下表所示：
从上述应用例的检测结果可以得出，应用例3的方案，效果最佳。
以上所述仅为本申请的典型实施例而已，并不用于限制本申请。

Claims (10)

1.一种水性无醛胶黏剂，其特征在于，按质量份数计，组分包括：
水性丙烯酸乳液：40-60份
固化剂：2-15份
消泡剂：0.1-0.2份
分散剂：0.1-0.2份
填料：20-40份
增稠剂：1-3份
偶联剂：1-5份
水：5-10份。
2.根据权利要求1所述的水性无醛胶黏剂，其特征在于，所述的固化剂为环氧树脂、脂肪族异氰酸酯、芳香族异氰酸酯、水性聚氨酯。
3.根据权利要求1所述的水性无醛胶黏剂，其特征在于，所述的消泡剂为有机硅类消泡剂、矿物油类消泡剂、醇类消泡剂。
4.根据权利要求1所述的水性无醛胶黏剂，其特征在于，所述的分散剂为高分子类分散剂、多价羧酸类分散剂、偶联剂类分散剂、硅酸盐类分散剂。
5.根据权利要求1所述的水性无醛胶黏剂，其特征在于，所述的填料为高岭土、硅微粉、重钙、硫酸钡、滑石粉、云母粉、蒙脱土、膨润土。
6.根据权利要求1所述的水性无醛胶黏剂，其特征在于，所述的增稠剂为纤维素类、碱溶胀缔合型增稠剂、聚氨酯类缔合型增稠剂。
7.根据权利要求1所述的水性无醛胶黏剂，其特征在于，所述的偶联剂为：硅烷偶联剂KH550(γ―氨丙基三乙氧基硅烷)、KH560(γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷)。
8.根据权利要求1所述的水性无醛胶黏剂，其特征在于，所述的水性丙烯酸乳液的配方为：氰基丙烯酸酯5-10份，丙烯酸丁酯20～30份，顺丁烯二酸酐20～30份，苯乙烯10～20份、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯5-10份、羟乙基丙烯酰胺5-10份、N-丁氧基甲基丙烯酰胺3-5份、抗氧化剂4-叔丁基苯酚0.5～2份、乳化剂十二烷基苯磺酸钠1～5份、引发剂过硫酸铵0.2～0.6份、交联剂甲基丙烯酸羟乙酯10～15份、水70～90份。
9.一种水性无醛胶黏剂在人造板中的应用，其特征在于，采用权利要求1所述的水性无醛胶黏剂，在人造板半成品的正反2面热压胶接厚度为0.6-3.5mm的实木木皮。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述的人造板半成品为多层复合胶合板、中密度纤维板、刨花板；所述的实木为桦木、柞木、黑核桃、橡木、樱桃木、山核桃。
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