CN110540805A - 一种胶合板用无醛防火胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种胶合板用无醛防火胶粘剂及其制备方法，属于胶粘剂制备技术领域，包括水玻璃50‑60份、纳米纤维素5‑8份、聚丙烯酰胺15‑20份、交联剂20‑30份、引发剂4‑6份、增稠剂8‑10份、填料10‑15份、去离子水70‑80份，本发明通过水玻璃以及其他生物材质改性作用所带来的粘性，能够使得胶粘剂的粘性大大提升，同时其避免了“三醛”木材胶粘剂所带来的甲醛，从而实现了胶粘剂的零甲醛特点，可以达到绿色环保的效果，而且胶粘剂通过无机硅和有机硅的结合，使得防火耐水性能得到大大提升。

Description

一种胶合板用无醛防火胶粘剂及其制备方法

技术领域

本发明公开一种胶合板用无醛防火胶粘剂及其制备方法，属于胶粘剂制备技术领域。

背景技术

近年来，我国人造板行业得到迅速发展，据记载，2017年胶合板产量为 17195.21万立方米，2018年胶合板产量为17898万立方米，同比增长9.4％，至今已经成为世界上最大的人造板制造及出口国家。人造板的生产制造，必然涉及到胶粘剂的应用，现如今胶黏剂主要成分为脲醛胶(UF)、酚醛胶(PF)和尿素一三聚氰胺一甲醛树脂(UMF)，据着人造板行业胶黏剂的主导地位，而这些胶粘剂容易造成甲醛污染，甲醛可能引起儿童得白血病；甲醛还对人体的眼部、呼吸系统、肺功能、神经系统功能和免疫系统具有毒性作用，已经被定义为室内空气污染的第一大危害物，受到人们越来越多的关注和认识，所以需要寻找一种新的绿色环保的胶粘剂来替代传统的胶粘剂。

为此公告号为CN104449410B的发明专利公开了一种无机胶粘剂，包含以下组分原料：55-70％的酸改性后的水玻璃，10-25％的偏高领土，0.5-1.5％的环氧树脂，1.3-3.5％的增塑剂，12-15％的固化剂。

上述专利通过添加少量偏高岭土和有机高分子，研制新型的无机粘合剂，使其具有更强粘合性，并具有耐高温性；利用其在溶液状态时，添加少量环氧树脂，提高其耐水性和粘结性。将温度控制在115～125℃，并在其中加入增塑剂合成植物酯，使得胶粘剂在固化过程中所产生的变形和内应力减小，从而使有机胶粘剂固化达到最佳状态，但由于环氧树脂仅作为添加剂，没有对无机粘合剂起到较大的改性作用，使得水玻璃的耐水性并没有得到有效的提升，最终得到的无机粘合剂，其稳定性和粘结性有限，而且环氧树脂燃点低，使得胶粘剂的耐热性差，降低了其防火等级。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有以水玻璃为原料无极粘合剂的耐水性较差而导致其稳定性、粘结性和防火性较差的问题，所以提供一种胶合板用无醛防火胶粘剂。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种胶合板用无醛防火胶粘剂，包括水玻璃50-60份、纳米纤维素5-8份、聚丙烯酰胺15-20份、交联剂20-30 份、引发剂4-6份、增稠剂8-10份、填料10-15份、去离子水70-80份、阻燃剂10-12份、乳化液3-5份。

通过采用上述技术方案，水玻璃是以硅酸盐为主要成分的水溶液，其本身属于无机粘结剂，具有一定的粘性，并与聚丙烯酰胺反应得到改性水玻璃，可以限制硅酸凝胶胶粒的长大，得到较小颗粒的凝胶颗粒，以便于后续纳米纤维素与交联剂反应生成高分子保护层并附着在其表面，从而提高水玻璃的粘性和强度，而纳米纤维素与交联剂在引发剂的作用下发生接枝反应，从而对纳米纤维素起到改性的效果，降低了纤维素的聚合度，其吸湿性下降，并具有一定的阻燃性能，而增稠剂可以增加水玻璃的粘稠度，以增强其粘结强度，同时添加的涂料和阻燃剂，可以进一步提升胶粘剂的耐热效果，使得其具备良好的防火性能。

优选的，所述纳米纤维素的制备方法为：将蔗渣浆或秸秆纤维先后经氢氧化钠和盐酸溶液水解，再利用超声波振动搅拌30min,随后经离心洗涤4h得到胶体状的纳米纤维素。

通过采用上述技术方案，以蔗渣浆或秸秆纤维作为制备纳米纤维胶体的原料，其原来广泛，获取容易，同时也可以降低成本，另外在水解的过程中，利用超声波振动的方式搅拌，能够使纤维原料与氢氧化钠和盐酸溶液反应充分，从而提高胶体状的纳米纤维素的产量。

优选的，所述氢氧化钠与盐酸的浓度为40-50％，所述水解的温度为55-65℃。

通过采用上述技术方案，设置高浓度的酸碱水解剂，并将温度保持在较高的范围，可以提高蔗渣浆或秸秆纤维的水解速度，以便更快的获得纳米纤维素。

优选的，所述交联剂为丙烯酸、甲基丙烯酸同羟烷基、甲基丙烯酸酯中的一中，所述引发剂为过硫酸钠。

通过采用上述技术方案，纳米纤维素在过硫酸钠的作用下与丙烯酸、甲基丙烯酸同羟烷基或甲基丙烯酸酯发生接枝反应，从而对纤维素起到了改性作用，降低了其吸水量，使得胶粘剂的耐水性得到显著提升。

优选的，所述增稠剂为丁四醇、戊五醇、己六醇、氢化麦芽糖中的一种。

通过采用上述技术方案，将丁四醇、戊五醇、己六醇、氢化麦芽糖中的一种作为增稠剂来使用，多元醇会附着在水玻璃胶凝颗粒的表面，此时水玻璃胶凝颗粒将无法继续增大，同等体积的情况下胶凝颗粒的节点数量变大，可以有效的提高其强度，而且醇类化合物有很强的吸水性能，以使水玻璃会发生脱水，从而加快了水玻璃的硬化。

优选的，所述填料为硅胶粉、石棉粉、云母粉中的一种。

通过采用上述技术方案，硅胶粉、石棉粉以及云母粉可以提升胶粘剂的耐热性，以降低高温环境下的老化速度。

优选的，所述阻燃剂为磷系列阻燃剂、无机阻燃剂、膨胀型阻燃剂、氢氧化镁、氢氧化铝和硼酸锌中的一种或多种的组合物。

通过采用上述技术方案，设置阻燃剂，阻燃剂均匀混合与胶粘剂中，能够达到良好的防火效果。

优选的，所述乳化液为聚二甲基硅氧烷或环甲基硅氧烷与OP-07乳化剂的混合液。

通过采用上述技术方案，聚二甲基硅氧烷或环甲基硅氧烷属于有机硅，其本身具有良好的耐热性，与OP-07乳化剂制成的乳化液，并使得阻燃剂乳化之后的稳定性更好，进一步提升了胶粘剂的防火性能，其防火性能符合 GB8624-2012 B1级建筑材料规定，而且聚二甲基硅氧烷或环甲基硅氧烷会附着在胶粘剂的表面，并外露有憎水官能团，从而提升胶粘剂的耐水性。

一种胶合板用无醛防火胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将水玻璃和去离子水加入到反应釜中搅拌混合，再加入聚丙烯酰胺，随后将温度维持在60-65℃并搅拌30min，得到改性水玻璃；

(2)将交联剂、纳米纤维素和引发剂加入到改性水玻璃中，并以水浴加热方式将温度升至70-80℃，然后按照600r/min转速搅拌20-40min,同时以25-30 滴/min滴加增稠剂直至结束，得到粘稠液；

(3)向粘稠液中加入填料和阻燃剂，然后按照1500r/min转速转动30-50min, 随后进行微波加热至110-125℃，加热时间为50-110min，得到混合液；

(4)将混合液放入超声波设备中以20-25KHz进行超频振荡15-20min，并向超声波设备中通入CO₂，随后静置1-2h即可。

通过采用上述技术方案，先利用聚丙烯酰胺对水玻璃进行改性，可以使得水玻璃发生胶凝反应，从而形成富有弹性胶凝颗粒，随后交联剂在引发剂的作用下发生接枝反应，使得交联剂中的成分接枝到纳米纤维素的羟基上，从而对纳米纤维素起到了改性的效果，以降低纤维素吸湿能力，提升其耐水性和耐老化效果，而加入的填料可以保障胶粘剂的耐热性，从而使其具有良好的防火功能，同时利用微波对胶粘剂加热，当温度到达110℃之后，硅酸盐中的硅醇基将会断裂而形成的Si-O-Si建，其整体呈三维固化结构，可以将使得钠钾离子被封闭在其内部，而降低了其遇水发生溶解的可能，进一步提升了其耐水效果，而且微波可以加热均匀，可以使粘稠液各个部位在发生硬化的同时而不会出现局部过热的现象，另外向混合液中通入CO₂，对其进行干燥，采用超声波振荡的方式可以使混合液的干燥速度更快，以缩短成型时间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

其一，本发明所使用的的主要原料为水玻璃以及其他生物材质，利用其自身以及改性作用所带来的粘性，能够使得胶粘剂的粘性大大提升，同时其避免了“三醛”木材胶粘剂所带来的甲醛，在使用过程中不会释放甲醛，从而达到绿色环保的效果，同时水玻璃属于无机硅材料，其本身具有阻燃效果，从而使得胶粘剂具备一定的防火性能。

其二，本发明通过在胶粘剂中使用纳米纤维素，并与丙烯酸、甲基丙烯酸同羟烷基或甲基丙烯酸酯可发生接枝反应，使得纳米纤维素的性能得到改善，降低了纤维素的聚合度，其吸湿性下降，并由此提升了耐水效果，而且改性之后的纳米纤维素的耐老化性能也得到了提升。

其三，在胶粘剂中加入了填料和阻燃剂，可以提高其耐热防火性能，同时添加的乳化液，可以对阻燃剂进行乳化，以提高其稳定性，与水玻璃的结合，从而使得胶粘剂具有突出的防火阻燃性能。

其四，利用微波加热的方式对胶粘剂升温，使得水玻璃在结构上发生变化，以形成更加稳定的三维固化结构，在其遇到水之后不会发生溶解，进一步提升其耐水性能，而通入的CO2，可以使硅凝胶脱水，同时也将混合液中的水分吸收，从而达到对其干燥的效果，并采用超声波振荡的方式可以使混合液的干燥速度更快，以缩短成型时间。

具体实施方式

下面将结合本发明具体实施例实施例对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种胶合板用无醛防火胶粘剂，包括水玻璃50份、纳米纤维素5份、聚丙烯酰胺15份、丙烯酸20份、过硫酸钠4份、丁四醇8份、硅胶粉10份、去离子水70份、磷系列阻燃剂10份、乳化液3份；

一种胶合板用无醛防火胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将水玻璃和去离子水加入到反应釜中搅拌混合，再加入聚丙烯酰胺，随后将温度维持在60℃并搅拌30min，得到改性水玻璃；

(2)将丙烯酸、纳米纤维素和过硫酸钠加入到改性水玻璃中，并以水浴加热方式将温度升至70℃，然后按照600r/min转速搅拌20min,同时以25滴/min 滴加丁四醇直至结束，得到粘稠液；

(3)向粘稠液中加入硅胶粉、磷系列阻燃剂以及聚二甲基硅氧烷与OP-07 乳化剂的混合液，然后按照1500r/min转速转动30-50min,随后进行微波加热至 110℃，加热时间为50min，得到混合液；

(4)将混合液放入超声波设备中以20KHz进行超频振荡15min，并向超声波设备中通入CO₂，随后静置1h即可。

实施例2

一种胶合板用无醛防火胶粘剂，包括水玻璃60份、纳米纤维素8份、聚丙烯酰胺20份、甲基丙烯酸同羟烷基30份、过硫酸钠6份、戊五醇10份、石棉粉15份、去离子水80份、无机阻燃剂12份、乳化液3份；

一种胶合板用无醛防火胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将水玻璃和去离子水加入到反应釜中搅拌混合，再加入聚丙烯酰胺，随后将温度维持在60℃并搅拌30min，得到改性水玻璃；

(2)将甲基丙烯酸同羟烷基、纳米纤维素和过硫酸钠加入到改性水玻璃中，并以水浴加热方式将温度升至70℃，然后按照600r/min转速搅拌20min,同时以25滴/min滴加戊五醇直至结束，得到粘稠液；

(3)向粘稠液中加入石棉粉、无机阻燃剂以及环甲基硅氧烷与OP-07乳化剂的混合液，然后按照1500r/min转速转动30-50min,随后进行微波加热至 110℃，加热时间为50min，得到混合液；

(4)将混合液放入超声波设备中以20KHz进行超频振荡15min，并向超声波设备中通入CO₂，随后静置1h即可。

实施例3

一种胶合板用无醛防火胶粘剂，包括水玻璃60份、纳米纤维素8份、聚丙烯酰胺20份、甲基丙烯酸酯30份、过硫酸钠6份、己六醇10份、云母粉15 份、去离子水80份、膨胀型阻燃剂12份、乳化液5份；

一种胶合板用无醛防火胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将水玻璃和去离子水加入到反应釜中搅拌混合，再加入聚丙烯酰胺，随后将温度维持在65℃并搅拌30min，得到改性水玻璃；

(2)将甲基丙烯酸酯、纳米纤维素和过硫酸钠加入到改性水玻璃中，并以水浴加热方式将温度升至80℃，然后按照600r/min转速搅拌40min,同时以30 滴/min滴加己六醇直至结束，得到粘稠液；

(3)向粘稠液中加入云母粉和膨胀型阻燃剂，然后按照1500r/min转速转动50min,随后进行微波加热至125℃，加热时间为110min，得到混合液；

(4)将混合液放入超声波设备中以25KHz进行超频振荡15-20min，并向超声波设备中通入CO₂，随后静置2h即可。

实施例4

一种胶合板用无醛防火胶粘剂，包括水玻璃60份、纳米纤维素8份、聚丙烯酰胺20份、甲基丙烯酸同羟烷基30份、过硫酸钠6份、氢化麦芽糖10份、云母粉15份、去离子水80份、氢氧化镁12份；

一种胶合板用无醛防火胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将水玻璃和去离子水加入到反应釜中搅拌混合，再加入聚丙烯酰胺，随后将温度维持在65℃并搅拌30min，得到改性水玻璃；

(2)将甲基丙烯酸同羟烷基、纳米纤维素和过硫酸钠加入到改性水玻璃中，并以水浴加热方式将温度升至80℃，然后按照600r/min转速搅拌40min,同时以30滴/min滴加氢化麦芽糖直至结束，得到粘稠液；

(3)向粘稠液中加入云母粉、氢氧化镁以及聚二甲基硅氧烷与OP-07乳化剂，然后按照1500r/min转速转动50min,随后进行微波加热至125℃，加热时间为110min，得到混合液；

(4)将混合液放入超声波设备中以25KHz进行超频振荡15-20min，并向超声波设备中通入CO₂，随后静置2h即可。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种胶合板用无醛防火胶粘剂，其特征在于，包括水玻璃50-60份、纳米纤维素5-8份、聚丙烯酰胺15-20份、交联剂20-30份、引发剂4-6份、增稠剂8-10份、填料10-15份、去离子水70-80份、阻燃剂10-12份、乳化液3-5份。

2.根据权利要求1所述的一种胶合板用无醛防火胶粘剂，其特征在于，所述纳米纤维素的制备方法为：将蔗渣浆或秸秆纤维先后经氢氧化钠和盐酸溶液水解，再利用超声波振动搅拌30min,随后经离心洗涤4h得到胶体状的纳米纤维素。

3.根据权利要求2所述的一种胶合板用无醛防火胶粘剂，其特征在于，所述氢氧化钠与盐酸的浓度为40-50％，所述水解的温度为55-65℃。

4.根据权利要求1所述的一种胶合板用无醛防火胶粘剂，其特征在于，所述交联剂为丙烯酸、甲基丙烯酸同羟烷基、甲基丙烯酸酯中的一中，所述引发剂为过硫酸钠。

5.根据权利要求1所述的一种胶合板用无醛防火胶粘剂，其特征在于，所述增稠剂为丁四醇、戊五醇、己六醇、氢化麦芽糖中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种胶合板用无醛防火胶粘剂，其特征在于，所述填料为硅胶粉、石棉粉、云母粉中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种胶合板用无醛防火胶粘剂，其特征在于，所述阻燃剂为磷系列阻燃剂、无机阻燃剂、膨胀型阻燃剂、氢氧化镁、氢氧化铝和硼酸锌中的一种或多种的组合物。

8.根据权利要求1所述的一种胶合板用无醛防火胶粘剂，其特征在于，所述乳化液为聚二甲基硅氧烷或环甲基硅氧烷与OP-07乳化剂的混合液。

9.一种胶合板用无醛防火胶粘剂的制备方法，其特征在于，按照权利要求1中的组分，该制备方法包括以下步骤：

(1)将水玻璃和去离子水加入到反应釜中搅拌混合，再加入聚丙烯酰胺，随后将温度维持在60-65℃并搅拌30min，得到改性水玻璃；

(2)将交联剂、纳米纤维素和引发剂加入到改性水玻璃中，并以水浴加热方式将温度升至70-80℃，然后按照600r/min转速搅拌20-40min,同时以25-30滴/min滴加增稠剂直至结束，得到粘稠液；

(3)向粘稠液中加入乳化液、填料和阻燃剂，然后按照1500r/min转速转动30-50min,随后进行微波加热至110-125℃，加热时间为50-110min，得到混合液；

(4)将混合液放入超声波设备中以20-25KHz进行超频振荡15-20min，并向超声波设备中通入CO₂，随后静置1-2h即可。