CN110669441A - 一种人造板用pva-磷铝胶粘剂的制备方法 - Google Patents

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谢拥群
吴振增
李德宏
陈汀杰
魏微
侯鑫均
魏起华
牛敏
林铭
刘景宏
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    • C09J11/08—Macromolecular additives

Abstract

本发明涉及一种人造板用PVA‑磷铝胶粘剂的制备方法，由PVA、磷酸和铝化合物反应制备得到粘度为100‑600 mPa.S,固含量为40‑80%，固化温度为150‑200℃的一种无醛环保人造板用胶粘剂。其中，该产品具有强度好、耐高温、阻燃防霉等特点。本发明的优点在于原料来源广泛、价格低廉、操作简便易行、生产过程不产生有毒有害物质，且产品具有良好的力学、阻燃防霉能性能等，有望成为新型的环保型人造板胶粘剂。

Description

一种人造板用PVA-磷铝胶粘剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种人造板胶粘剂的技术领域，具体涉及一种人造板用PVA-磷铝无机胶的制备方法。
磷铝胶粘剂中的磷酸根存在电负性较大氧离子会吸引水分子中的氢离子使得胶粘剂中的P-O-Al键断裂而降低粘接强度。当把样品放入热水中时，水分子很容易将磷铝胶粘剂与木纤维之间的界面连接分开，使其失去强度。对于改变无机胶的吸湿性强和湿强度低的研究有：在磷酸硼铝中引入酮、羧酸类物质和多元醇等有机物, 通过有机碳链来延长存放时间。通过使用固化剂（如氧化铁、碱性炉渣等）来改善磷酸盐胶粘剂的耐湿性能，添加固化剂后的胶粘剂具有较高的强度及较好的抗湿性能。添加含有碱金属的化合物来平衡氧离子电负性, 反应生成复杂的碱金属复盐, 提高耐湿性。然而，以上方法还无法全部阻隔氧离子吸引水分子中的氢, 并且加入的氧化物会对旧砂再生产生影响。所以还需要进一步探索从根本上提高磷酸盐的耐湿性问题。在铸造砂型的制备中，李庆包等【李庆宝,付宁,赵国平.基于磷酸盐的有机/无机复合型铸造粘结剂初探[J].热加工工艺,2012,41(09):61-64.】将PVA添加到磷酸盐中参与缩聚反应。这种有机无机反应消耗了大量羟基，同时烃类疏水性物质生成，有助于减少水分的进入，提高型砂的耐水性。
聚乙烯醇PVA是一种很普遍的有机改性剂之一。它具有众多优势，如优异的成膜性能、较好的强度和生物相容性。PVA是一种无毒的，非致癌的具有生物质胶粘剂特性，广泛应用于膜制备、胶粘剂、油漆涂饰等领域。
发明内容
本发明的目的是利用PVA来改性磷铝胶粘剂，从而提高其在胶合板中的力学强度。将PVA加入磷铝胶粘剂的制备过程中，参与磷铝之间的聚合反应，在磷铝骨架中的某些节点上形成憎水节点，降低-O-与水分子亲合形成水合分子的机会。经添加本发明制得的胶粘剂的样品的性能有了很大的改善，特别是力学和阻燃性能显著增强。
为了实现本发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种人造板用PVA-磷铝胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）以一定浓度的磷酸或磷酸氢盐、铝化合物为原料，磷铝元素组成一定的磷铝比，设计胶粘剂的固含量；
（2）将磷酸或可溶性磷酸氢盐水浴加热后放入一定量的PVA和催化剂反应一段时间；
（3）将一定量的铝化合物缓慢加入（2）中的混合物中反应一段时间。
进一步地，步骤（1）铝化合物包括氢氧化铝、氧化铝、氮化铝中的任意一种。磷铝比为磷元素与铝元素的摩尔比，范围为2:1-4:1。
进一步地，其中胶粘剂的固含量为40wt%-85wt%。
进一步地，步骤（2）所述的水浴温度为70-100℃；PVA的加入量为磷铝固体质量的0.1-5.0%；催化剂为：尿素；添加量为磷铝固体质量的0.1-10%；反应时间为：20-300 min。
进一步地，步骤（3）所述反应时间为：20-300 min。
所述人造板用PVA-磷铝胶粘剂的使用方法，具体为将制备好的磷铝胶粘剂与固化剂均匀混合后按一定的比例喷在刨花或者纤维表面或者涂在单板表面；对施胶的纤维、刨花或者单板按一定热压条件进行热压形成人造板材。
进一步地，所述的固化剂为氧化镁、氧化铝、氧化铜、氧化锌、氧化铁、氮化铝中的任意一种；固化剂的添加量为胶粘剂质量的3%~3.5%；
进一步地，纤维和刨花的施胶量为木材绝干质量的8%-30%，单板的施胶量为双面施胶100-300g/m2。
进一步地，纤维和刨花的热压温度为150℃-200℃，热压时间为0.5-2min/mm，热压压力为0.5-2.0MPa。单板的热压温度为150℃-200℃，热压时间为0.5-2min/mm，热压压力为0.5-2.0MP。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明为人造板用无醛磷铝胶粘剂，使得所制得的产品力学强度好、防霉耐腐等相关理化性能都有所提高；特别是阻燃性能得到了显著增强，阻燃等级达到《建筑内部装修设计防火规范》规定的B2级；
（2）该产品的原材料来源丰富、价格低廉，生产过程简单无污染，废弃物对环境无污染，可自然降解，并且在燃烧过程中发烟量少。
附图说明
图1为人造板用PVA-磷铝胶粘剂的制备方法的流程。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
实施例1
将300g浓度为85%磷酸稀释至质量分数为65%倒入三口烧瓶，水浴加热至90℃后加入5gPVA和催化剂尿素3g反应120min，随后加入72g氢氧化铝反应30min后冷却装瓶，磷铝比为2.8（摩尔比），设计胶粘剂的固含量65%。将制备好的磷铝胶粘剂与9.8g氧化铁（3%胶粘剂质量）剂均匀混合后按双面施胶量200g/m2涂在单板表面。单板进行热压（热压温度：160℃，热压时间：2min/mm，热压压力：1.0MPa）制备胶合板。
将样品按照中国国家标准GB /T8924-2005、GB/T 17657-2013和GB/T18261-2013，分别对其氧指数、力学性能和防霉性能进行测定；氧指数为32.5%，干强度2.4 MPa，湿强度为0.75MPa，弹性模量3100 Mpa，静曲强度41 MPa，霉菌防治效力77%。
实施例2
将310g浓度为85%磷酸稀释至质量分数为66%倒入三口烧瓶，水浴加热至95℃后加入6gPVA和催化剂2g尿素反应130min，随后加入75g氢氧化铝反应35min后冷却装瓶，磷铝比为2.7（摩尔比），设计胶粘剂的固含量61%。将制备好的磷铝胶粘剂与11.6g氧化锌（3.5%胶粘剂质量）剂均匀混合后按双面施胶量210g/m2涂在单板表面。单板进行热压（热压温度：165℃，热压时间：1.5min/mm，热压压力：1.1MPa）制备胶合板。
将样品按照中国国家标准GB /T8924-2005、GB/T 17657-2013和GB/T18261-2013，分别对其氧指数、力学性能和防霉性能进行测定；氧指数为32.9%，干强度2.6 MPa，湿强度为0.76MPa，弹性模量3200 Mpa，静曲强度38MPa，霉菌防治效力81%。
实施例3
将320g浓度为85%磷酸稀释至质量分数为61%倒入三口烧瓶，水浴加热至92℃后加入8gPVA和催化剂1.5g尿素反应130min，随后加入72g氢氧化铝反应30min后冷却装瓶，磷铝比为2.8（摩尔比），设计胶粘剂的固含量65%。将制备好的磷铝胶粘剂与9.8g氧化铁（3%胶粘剂质量）剂均匀混合后按双面施胶量200g/m2涂在单板表面。单板进行热压（热压温度：160℃，热压时间：2min/mm，热压压力：1.0MPa）制备胶合板。
将样品按照中国国家标准GB /T8924-2005、GB/T 17657-2013和GB/T18261-2013，分别对其氧指数、力学性能和防霉性能进行测定；氧指数为32.8%，干强度2.8 MPa，湿强度为0.78MPa，弹性模量3000 Mpa，静曲强度43 MPa，霉菌防治效力88%。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种人造板用PVA-磷铝胶粘剂的制备方法，其特征在于： 包括以下步骤：
（1）以一定浓度的磷酸或磷酸氢盐、铝化合物为原料，磷铝元素组成一定的磷铝比，设计胶粘剂的固含量；
（2）将磷酸或可溶性磷酸氢盐水浴加热后放入一定量的PVA和催化剂反应一段时间；
（3）将一定量的铝化合物缓慢加入（2）中的混合物中反应一段时间，制备得到所述胶粘剂。
2.根据权利要求1所述的人造板用PVA-磷铝胶粘剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的铝化合物包括氢氧化铝、氧化铝、氮化铝中的任意一种；磷铝比为磷元素与铝元素的摩尔比，范围为2.0:1-4.0:1。
3.根据权利要求1所述的人造板用PVA-磷铝胶粘剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）胶粘剂的固含量为40%-80%。
4.根据权利要求1所述的人造板用PVA-磷铝胶粘剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的水浴温度为70-100℃；PVA的加入量为磷铝固体质量的0.1-5.0%；催化剂为尿素，添加量为磷铝固体质量的0.1-10%；反应时间为：20-300 min。
5.根据权利要求1所述的人造板用PVA-磷铝胶粘剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述反应时间为：20-300 min。
6.一种如权利要求1所述方法制备的人造板用PVA-磷铝胶粘剂的使用方法，其特征在于：具体为将制备好的磷铝胶粘剂与固化剂均匀混合后按一定的比例喷在刨花或者纤维表面或者涂在单板表面；对施胶的纤维、刨花或者单板按一定热压条件进行热压形成人造板材。
7.根据权利要求6所述的人造板用PVA-磷铝胶粘剂的使用方法，其特征在于：所述的固化剂为氧化镁、氧化铝、氧化铜、氧化锌、氧化铁、氮化铝；固化剂的添加量为胶粘剂质量的3%~3.5%；纤维和刨花的施胶量为木材绝干质量的8%-30%，单板的施胶量为双面施胶100-300g/m2。
8.根据权利要求6所述的人造板用PVA-磷铝胶粘剂的使用方法，其特征在于：纤维和刨花的热压温度为150℃-200℃，热压时间为0.5-2min/mm，热压压力为0.5-2.0MPa。
9.根据权利要求6所述的人造板用PVA-磷铝胶粘剂的使用方法，其特征在于：单板的热压温度为150℃-200℃，热压时间为0.5-2min/mm，热压压力为0.5-2.0MP。
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