CN110804415B - 一种水溶性无甲醛木材胶粘剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种水溶性无甲醛木材胶粘剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水溶性无甲醛木材胶粘剂及其制备方法和应用，本发明的一种水溶性无甲醛木材胶粘剂，所述的水溶性无甲醛木材胶粘剂由支化多元胺与尿素组成。所述的尿素与支化多元胺PAM的摩尔比为2:1‑8:1。本发明聚合物制备工艺简单，对人体无伤害，其应用于木材胶黏剂耐水性能良好、粘度适中、长期储存稳定、干强度、湿强度均优于生物质胶黏剂。

Description

一种水溶性无甲醛木材胶粘剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及化学合成技术领域，具体涉及一种水溶性无甲醛木材胶粘剂及其制备方法和应用。
背景技术
目前，人造板应用于生活的各个方面，尤其是装饰装修和家具行业，而在人造板工业中，大多数木材胶黏剂都采用以脲醛树脂(UF)、酚醛树脂(PF)和三聚氰胺树脂(MF)为代表的甲醛系列树脂。虽然其粘合性能良好，但是存在诸多不足之处。如在树脂合成过程中存在剩余的游离甲醛；另外，由于加成和缩聚反应均为可逆反应，尤其是高温环境下树脂分子会发生解聚。这两个原因都会导致人造板产品在使用过程中释放甲醛，对人体和环境造成危害。随着社会的进步和发展，人们的环保意识也不断提高，甲醛释放问题日益凸显。
近年来，随着人们的生活水平不断提高，人们对健康的关注度也越来越高，木材地板家具等与人们如影随形，而胶黏剂在木材加工中必不可少，设计发明一种无甲醛绿色的木材胶黏剂显得尤为迫切。
目前，缺乏一种高性能的水溶性彻底无甲醛木材胶粘剂及其制备方法和应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高性能的水溶性彻底无甲醛木材胶粘剂及其制备方法和应用。
本发明的技术方案如下：本发明的一种水溶性无甲醛木材胶粘剂，所述的水溶性无甲醛木材胶粘剂由支化多元胺与尿素组成。
进一步地，所述的尿素与支化多元胺PAM的摩尔比为2:1-8:1。
进一步地，所述的支化多元胺PAM的结构式如式I所示：
Figure BDA0002293503800000021
本发明所述的水溶性无甲醛木材胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：支化多元胺与尿素在110-130℃下反应5.0-10.0h生成的水溶性无甲醛木材胶粘剂，所述的尿素与多氨基化合物PAM的摩尔比为2:1-8:1，制得水溶性无甲醛木材胶粘剂。
进一步地，反应生成的高支化聚合物树脂胶黏剂可以溶解于水相，溶解后的固含量可控制在40％-60％。
进一步地，所述的反应温度为120℃。
更进一步地，所述的反应时间为8.0h。
进一步地，所述的反应中，反应容器为三口烧瓶。
PAM为支化多元胺或支化多氨基化合物，而非线性多氨基化合物。结构必须是3个以上的支化结构，而不是直线型，否则不能形成交联网状结构，线性产物粘度会迅速增大，导致反应无法进行。线性产物分子会缠结，溶解性迅速变差，成为不溶物。
本发明所述的水溶性无甲醛木材胶粘剂在制备涂料中的应用。
有益效果：本发明聚合物制备工艺简单，对人体无伤害，其应用于木材胶黏剂耐水性能良好、粘度适中、长期储存稳定、干强度、湿强度均优于生物质胶黏剂。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：(1)与传统的醛类胶黏剂相比，本技术发明的胶粘剂是一种彻底无醛的环保型树脂胶黏剂，且胶合强度非常优异；与大豆胶黏剂相比，克服了其耐水性差、易发霉等缺点；与异氰酸酯胶黏剂相比，其成本大大降低，有利于实际生产。
(2)反应过程中不使用甲醛等有害物质，是一种绿色环保型树脂胶黏剂。反应过程中无需催化剂、无需溶剂、一步法、一锅法，操作简单，反应产物无须分离纯化，可直接用作木材胶粘剂。
(3)本发明体现了环境保护与可持续发展的原则，且操作简单，有利于工业化生产。
具体实施方式
以下通过实施例进一步说明本发明。应该理解的是，这些实施例是本发明的阐释和举例，并不以任何形式限制本发明的范围。
本发明的一种水溶性无甲醛木材胶粘剂，所述的水溶性无甲醛木材胶粘剂由支化多元胺与尿素组成。
所述的尿素与支化多元胺PAM的摩尔比为2:1-8:1。
所述的支化多元胺PAM的结构式如式I所示：
Figure BDA0002293503800000041
本发明所述的水溶性无甲醛木材胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：支化多元胺与尿素在110-130℃下反应5.0-10.0h生成的水溶性无甲醛木材胶粘剂，所述的尿素与多氨基化合物PAM的摩尔比为2:1-8:1，制得水溶性无甲醛木材胶粘剂。
反应生成的高支化聚合物树脂胶黏剂可以溶解于水相，溶解后的固含量可控制在40％-60％。
实施例1
本发明所述的水溶性无甲醛木材胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：称取多氨基化合物PAM(28.5649g)，加入三口烧瓶中，再各加入尿素(6.64g)，尿素与PAM的摩尔比为2:1，反应于油浴锅中混合搅拌，115℃下反应10h，之后冷至室温，加水配成固含量为40-60％的溶液。
实施例2
本发明所述的水溶性无甲醛木材胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：称取多氨基化合物PAM(32.1314g)，加入三口烧瓶中，再各加入尿素(11.2g)，尿素与PAM的摩尔比为3:1，反应于油浴锅中混合搅拌，115℃下反应10h，之后冷至室温，加水配成固含量为40-60％的溶液。
实施例3
本发明所述的水溶性无甲醛木材胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：称取多氨基化合物PAM(33.43g)，加入三口烧瓶中，再各加入尿素(15.54g)，尿素与PAM的摩尔比为4:1，反应于油浴锅中混合搅拌，115℃下反应10h，之后冷至室温，加水配成固含量为40-60％的溶液。
实施例4
本发明所述的水溶性无甲醛木材胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：称取多氨基化合物PAM(23.7g)，加入三口烧瓶中，再各加入尿素(13.72g)，尿素与PAM的摩尔比为5:1，反应于油浴锅中混合搅拌，115℃下反应10h，之后冷至室温，加水配成固含量为40-60％的溶液。
实施例5
本发明所述的水溶性无甲醛木材胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：称取多氨基化合物PAM(19.76g)，加入三口烧瓶中，再各加入尿素(13.78g)，尿素与PAM的摩尔比为6:1，反应于油浴锅中混合搅拌，115℃下反应10h，之后冷至室温，加水配成固含量为40-60％的溶液。
实施例6
本发明所述的水溶性无甲醛木材胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：称取多氨基化合物PAM(28.5649g)，加入三口烧瓶中，再各加入尿素(6.64g)，尿素与PAM的摩尔比为2:1，反应于油浴锅中混合搅拌，120℃下反应8h，之后冷至室温，加水配成固含量为40-60％的溶液。
实施例7
本发明所述的水溶性无甲醛木材胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：称取多氨基化合物PAM(32.1314g)，加入三口烧瓶中，再各加入尿素(11.2g)，尿素与PAM的摩尔比为3:1，反应于油浴锅中混合搅拌，125℃下反应6h，之后冷至室温，加水配成固含量为40-60％的溶液。
实施例8
本发明所述的水溶性无甲醛木材胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：称取多氨基化合物PAM(33.43g)，加入三口烧瓶中，再各加入尿素(15.54g)，尿素与PAM的摩尔比为4:1，反应于油浴锅中混合搅拌，110℃下反应8h，之后冷至室温，加水配成固含量为40-60％的溶液。
实施例9
本发明所述的水溶性无甲醛木材胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：称取多氨基化合物PAM(23.7g)，加入三口烧瓶中，再各加入尿素(13.72g)，尿素与PAM的摩尔比为5:1，反应于油浴锅中混合搅拌，120℃下反应9h，之后冷至室温，加水配成固含量为40-60％的溶液。
实施例10
本发明所述的水溶性无甲醛木材胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：称取多氨基化合物PAM(19.76g)，加入三口烧瓶中，再各加入尿素(13.78g)，尿素与PAM的摩尔比为6:1，反应于油浴锅中混合搅拌，130℃下反应7h，之后冷至室温，加水配成固含量为40-60％的溶液。
试验例1
为了验证合成的高支化聚合物树脂胶黏剂的性能特征，进行了以下试验：
取实施例中所制备高支化聚合物树脂胶黏剂，用厚度为2mm的杨木单板压制三层胶合板，按照国标GB/T 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》的要求，进行板材物理力学性能进行测试，主要测试板材耐水性能。具体步骤如下：将合成的高支化聚合物胶黏剂按施胶量160g/m2涂于单层杨木板上，热压温度为200℃，热压6分钟，之后将板材裁剪为36个试件，平均分为3份分别测试其干强度、湿强度(将试件放于63℃水中浸泡3小时)、耐水性能(将试件放于沸水中浸泡3小时)等，测试结果如下表所示，根据GB/T 9846-2015《普通胶合板》对胶合板的耐水性要求，本发明的高支化聚合物树脂胶黏剂各项性能数据均高于国标要求。
表1
Figure BDA0002293503800000071
Figure BDA0002293503800000081
如表1所示，根据各实施例测出的强度，经筛选得出：当各反应物的摩尔比为：PAM：Urea＝1：4时，所对应的水溶性无甲醛木材胶粘剂的性能最佳。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种水溶性无甲醛木材胶粘剂，其特征在于：所述的水溶性无甲醛木材胶粘剂由支化多元胺与尿素组成；所述的尿素与支化多元胺PAM的摩尔比为2:1-8:1；所述的支化多元胺PAM的结构式如式I所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
式I。
2.权利要求1所述的水溶性无甲醛木材胶粘剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：支化多元胺与尿素在110-130℃下反应5.0-10.0h生成的水溶性无甲醛木材胶粘剂，所述的尿素与多氨基化合物PAM的摩尔比为2:1-8:1，制得水溶性无甲醛木材胶粘剂。
3.根据权利要求2所述的水溶性无甲醛木材胶粘剂的制备方法，其特征在于：反应生成的高支化聚合物树脂胶黏剂可以溶解于水相，溶解后的固含量可控制在40%-60%。
4.根据权利要求2所述的水溶性无甲醛木材胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述的反应温度为120℃。
5.根据权利要求2所述的水溶性无甲醛木材胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述的反应时间为8.0h。
6.根据权利要求2所述的水溶性无甲醛木材胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述的反应中，反应容器为三口烧瓶。
7.权利要求1所述的水溶性无甲醛木材胶粘剂在制备涂料中的应用。
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