CN112322231B - 一种竹材用水性单组份拼板胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及拼板胶技术领域，具体涉及一种竹材用水性单组份拼板胶及其制备方法。本发明的拼板胶创新性的采用双胶粒双乳液系统，丙烯酸酯共聚乳液A依然以醋酸乙烯酯作为主要单体，以保证拼板胶的粘结强度和常温固化能力，而丙烯酸酯共聚乳液B则以丙烯酸丁酯作为主要单体，合成的胶乳粘度更低，胶粒粒径更小，而后通过二者的混合以及尚未反应的三丙烯酸丙烷三甲醇酯进行交联反应，从而综合浸润性能带来的界面性能改善以及内聚能性能带来的强度性能改善，显著地提升拼板胶的粘结性能，并且通过大小胶粒的分散配合，提高膜层的致密性，从而提高拼板胶的耐水性能和耐高低温性能。

Description

一种竹材用水性单组份拼板胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及拼板胶技术领域，具体涉及一种竹材用水性单组份拼板胶及其制备方法。
背景技术
随着经济的发展，人们对木质家具的需求已经逐渐从注重外观上升到注重材质的层面，而实木木材不能直接用于家具制作，必以实木锯材拼板为实木板材用于制作。目前用于实木拼板的拼板胶，绝大数均以聚乙烯醇为保护胶体，并添加各类助剂进行交联改性。拼板胶在使用过程中，需要按一定比例添加含异氰酸酯类的固化剂。拼板胶在添加固化剂之后，适用期大大缩短，需要即调即用。为了提高效率，有些生产厂家将工件加热，通过加热来提高生产效率。加热固化是把双刃剑，加热能加快固化速度，但是调配好的胶，在加热后，胶水存储期大大缩短，需要及时把没用完的胶料从胶盆中取出。竹木板材是一种新兴材料，表面清晰，香气宜人，色泽光亮，气质高雅而且有质，但是竹木的收缩膨胀变化率较大，因此采用无固化剂的拼板胶容易出现粘结强度不足而开裂的问题。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种高强度、耐用性强的竹材用水性单组份拼板胶及其制备方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种竹材用水性单组份拼板胶，包括如下重量份的原料：
丙烯酸酯共聚乳液A
Figure BDA0002750906080000011
Figure BDA0002750906080000022
丙烯酸酯共聚乳液B
Figure BDA0002750906080000021
丙烯酸单体的种类对胶粘剂的性能起到决定性的影响，一般来说，软单体起到提高浸润能力的作用，硬单体起到提高内聚能的作用，二者搭配得以实现浸润性能和内聚能的平衡。而作为拼板胶，耐水和常温固化是很重要的需求性质，因此拼板胶常规是以tg点适中的醋酸乙烯酯作为主要单体，实现常温固化，并且通过加入其他单体进行改性，以改善耐水性能。但是醋酸乙烯酯作为硬单体，会降低拼板胶的浸润性能，对于实木板材这类多孔材料而言，无法很好地浸润孔洞意味着粘结性能的下降，而采用单体搭配进行改性也很难进行弥补。本发明的拼板胶创新性的采用双胶粒双乳液系统，丙烯酸酯共聚乳液A依然以醋酸乙烯酯作为主要单体，以保证拼板胶的粘结强度和常温固化能力，而丙烯酸酯共聚乳液B则以丙烯酸丁酯作为主要单体，合成的胶乳粘度更低，胶粒粒径更小，而后通过二者的混合以及尚未反应的三丙烯酸丙烷三甲醇酯进行交联反应，粒径小的丙烯酸酯共聚乳液B的胶粒B分散于丙烯酸酯共聚乳液A的胶粒A之间，并且通过交联形成网络结构，因此在拼版粘结过程中，外周的胶粒B具有更好的流动性，可以更好地浸润板材，而内核的胶粒A可以更快的固化并且形成高强度的粘结结构，从而综合浸润性能带来的界面性能改善以及内聚能性能带来的强度性能改善，显著地提升拼板胶的粘结性能，并且通过大小胶粒的分散配合，提高膜层的致密性，从而提高拼板胶的耐水性能和耐高低温性能。
其中，所述丙烯酸单体由甲基丙烯酸甲酯12.5-16.5份、丙烯酸丁酯10.5-13.5份、丙烯酸羟乙酯6-8份和丙烯酸7-11份组成。通过对丙烯酸酯共聚物乳液A中的单体进行进一步的优选搭配，可以较好地改善拼板胶的综合性能。
其中，所述乳化剂A由CO-436和SDS按重量比1-2:1的比例组成，所述乳化剂B为SDS，所述助表面活性剂为正戊醇和/或异戊醇。
其中，所述引发剂A为过硫酸铵和/或过硫酸钾，所述引发剂B为过硫酸铵和/或过硫酸钾，所述引发剂C为过硫酸铵和/或过硫酸钾。
其中，所述丙烯酸酯共聚乳液A的制备方法包括如下步骤：
A1、在100重量份的去离子水中加入聚乙烯醇，溶解完成后，加入醋酸乙烯酯、一半的丙烯酸单体、一半的乳化剂A和一半的引发剂A，搅拌均匀后升温至70-80℃并保温反应1-2h，然后滴加剩余的丙烯酸单体、乳化剂A和引发剂A并控制滴加时间为1.5-2.5h，降至常温，即得到所述丙烯酸酯共聚乳液A。
本发明的丙烯酸酯共聚乳液A采用种子聚合法，生成的乳胶粒子大小为100-200nm，具有较大的粒径，但是本发明的聚合方法在滴加结束并未继续保温反应，有利于胶粒继续捕获自由基与丙烯酸酯共聚乳液B发生交联反应，从而提高拼板胶的强度。
其中，所述丙烯酸酯共聚乳液B的制备方法包括如下步骤：
B1、在100重量份的去离子水中加入乳化剂B，并进行搅拌混合，混合均匀后升温至70-80℃，得到乳化底液；
B2、将丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、引发剂B和助表面活性剂进行搅拌混合，得到混合单体；
B3、在乳化底液保持搅拌和保温的条件下，滴加混合单体并控制滴加时间为2-2.4h，滴加结束后停止搅拌并保温20-40min，降至常温，得到混合液；
B3、往混合液中加入三丙烯酸丙烷三甲醇酯和引发剂C，搅拌均匀后，即得到所述丙烯酸酯共聚乳液B。
本发明丙烯酸酯共聚乳液B的制备方法为单体连续滴加法和微乳化法的结合，通过在混合单体中加入助表面活性剂并且滴加过程保持乳化滴液的搅拌状态，促使单体珠滴形成更多数量更小粒径的胶核，胶核进一步捕获自由基形成小粒径的胶粒，粒径为40-60nm，从而克服连续滴加法容易产生大颗粒的凝胶问题，生成比种子聚合法粒径更小的胶粒，从而实现不同粒径的胶粒的错峰排布，也即是提高共聚乳液之间的分散性，因而可以实现本发明拼板胶的高强度高耐水的性质。
其中，所述步骤B1的搅拌速率为100-120r/min，所述步骤B3的搅拌速率为80-100r/min。
如上所述的竹材用水性单组份拼板胶的制备方法：将丙烯酸酯共聚乳液A和丙烯酸酯共聚乳液B混合均匀后，升温至70-80℃并保温反应1.25-1.75h，即得到所述竹材用水性单组份拼板胶。
本发明的有益效果在于：本发明的拼板胶创新性的采用双胶粒双乳液系统，丙烯酸酯共聚乳液A依然以醋酸乙烯酯作为主要单体，以保证拼板胶的粘结强度和常温固化能力，而丙烯酸酯共聚乳液B则以丙烯酸丁酯作为主要单体，合成的胶乳粘度更低，胶粒粒径更小，而后通过二者的混合以及尚未反应的三丙烯酸丙烷三甲醇酯进行交联反应，粒径小的丙烯酸酯共聚乳液B的胶粒B分散于丙烯酸酯共聚乳液A的胶粒A之间，并且通过交联形成网络结构，因此在拼版粘结过程中，外周的胶粒B具有更好的流动性，可以更好地浸润板材，而内核的胶粒A可以更快的固化并且形成高强度的粘结结构，从而综合浸润性能带来的界面性能改善以及内聚能性能带来的强度性能改善，显著地提升拼板胶的粘结性能，并且通过大小胶粒的分散配合，提高膜层的致密性，从而提高拼板胶的耐水性能和耐高低温性能。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种竹材用水性单组份拼板胶，包括如下重量份的原料：
丙烯酸酯共聚乳液A
Figure BDA0002750906080000051
丙烯酸酯共聚乳液B
Figure BDA0002750906080000052
Figure BDA0002750906080000061
其中，所述丙烯酸单体由甲基丙烯酸甲酯12.5份、丙烯酸丁酯10.5份、丙烯酸羟乙酯6份和丙烯酸7份组成。
其中，所述乳化剂A由CO-436和SDS按重量比1:1的比例组成，所述乳化剂B为SDS，所述助表面活性剂为正戊醇。
其中，所述引发剂A为过硫酸铵，所述引发剂B为过硫酸铵，所述引发剂C为过硫酸铵。
其中，所述丙烯酸酯共聚乳液A的制备方法包括如下步骤：
A1、在100重量份的去离子水中加入聚乙烯醇，溶解完成后，加入醋酸乙烯酯、一半的丙烯酸单体、一半的乳化剂A和一半的引发剂A，搅拌均匀后升温至70℃并保温反应1h，然后滴加剩余的丙烯酸单体、乳化剂A和引发剂A并控制滴加时间为1.5h，降至常温，即得到所述丙烯酸酯共聚乳液A。
其中，所述丙烯酸酯共聚乳液B的制备方法包括如下步骤：
B1、在100重量份的去离子水中加入乳化剂B，并进行搅拌混合，混合均匀后升温至70℃，得到乳化底液；
B2、将丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、引发剂B和助表面活性剂进行搅拌混合，得到混合单体；
B3、在乳化底液保持搅拌和保温的条件下，滴加混合单体并控制滴加时间为2h，滴加结束后停止搅拌并保温20min，降至常温，得到混合液；
B3、往混合液中加入三丙烯酸丙烷三甲醇酯和引发剂C，搅拌均匀后，即得到所述丙烯酸酯共聚乳液B。
其中，所述步骤B1的搅拌速率为100r/min，所述步骤B3的搅拌速率为80r/min。
如上所述的竹材用水性单组份拼板胶的制备方法：将丙烯酸酯共聚乳液A和丙烯酸酯共聚乳液B混合均匀后，升温至70℃并保温反应1.25h，即得到所述竹材用水性单组份拼板胶。
实施例2
一种竹材用水性单组份拼板胶，包括如下重量份的原料：
丙烯酸酯共聚乳液A
Figure BDA0002750906080000071
丙烯酸酯共聚乳液B
Figure BDA0002750906080000072
Figure BDA0002750906080000081
其中，所述丙烯酸单体由甲基丙烯酸甲酯16.5份、丙烯酸丁酯13.5份、丙烯酸羟乙酯8份和丙烯酸11份组成。
其中，所述乳化剂A由CO-436和SDS按重量比2:1的比例组成，所述乳化剂B为SDS，所述助表面活性剂为异戊醇。
其中，所述引发剂A为过过硫酸钾，所述引发剂B为过硫酸钾，所述引发剂C为过硫酸钾。
其中，所述丙烯酸酯共聚乳液A的制备方法包括如下步骤：
A1、在100重量份的去离子水中加入聚乙烯醇，溶解完成后，加入醋酸乙烯酯、一半的丙烯酸单体、一半的乳化剂A和一半的引发剂A，搅拌均匀后升温至80℃并保温反应2h，然后滴加剩余的丙烯酸单体、乳化剂A和引发剂A并控制滴加时间为2.5h，降至常温，即得到所述丙烯酸酯共聚乳液A。
其中，所述丙烯酸酯共聚乳液B的制备方法包括如下步骤：
B1、在100重量份的去离子水中加入乳化剂B，并进行搅拌混合，混合均匀后升温至80℃，得到乳化底液；
B2、将丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、引发剂B和助表面活性剂进行搅拌混合，得到混合单体；
B3、在乳化底液保持搅拌和保温的条件下，滴加混合单体并控制滴加时间为2-2.4h，滴加结束后停止搅拌并保温40min，降至常温，得到混合液；
B3、往混合液中加入三丙烯酸丙烷三甲醇酯和引发剂C，搅拌均匀后，即得到所述丙烯酸酯共聚乳液B。
其中，所述步骤B1的搅拌速率为120r/min，所述步骤B3的搅拌速率为100r/min。
如上所述的竹材用水性单组份拼板胶的制备方法：将丙烯酸酯共聚乳液A和丙烯酸酯共聚乳液B混合均匀后，升温至80℃并保温反应1.75h，即得到所述竹材用水性单组份拼板胶。
实施例3
一种竹材用水性单组份拼板胶，包括如下重量份的原料：
丙烯酸酯共聚乳液A
Figure BDA0002750906080000091
丙烯酸酯共聚乳液B
Figure BDA0002750906080000092
其中，所述丙烯酸单体由甲基丙烯酸甲酯14.5份、丙烯酸丁酯12份、丙烯酸羟乙酯7份和丙烯酸9份组成。
其中，所述乳化剂A由CO-436和SDS按重量比1.5:1的比例组成，所述乳化剂B为SDS，所述助表面活性剂为异戊醇。
其中，所述引发剂A为过硫酸钾，所述引发剂B为过硫酸钾，所述引发剂C为过硫酸钾。
其中，所述丙烯酸酯共聚乳液A的制备方法包括如下步骤：
A1、在100重量份的去离子水中加入聚乙烯醇，溶解完成后，加入醋酸乙烯酯、一半的丙烯酸单体、一半的乳化剂A和一半的引发剂A，搅拌均匀后升温至75℃并保温反应1.5h，然后滴加剩余的丙烯酸单体、乳化剂A和引发剂A并控制滴加时间为2h，降至常温，即得到所述丙烯酸酯共聚乳液A。
其中，所述丙烯酸酯共聚乳液B的制备方法包括如下步骤：
B1、在100重量份的去离子水中加入乳化剂B，并进行搅拌混合，混合均匀后升温至75℃，得到乳化底液；
B2、将丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、引发剂B和助表面活性剂进行搅拌混合，得到混合单体；
B3、在乳化底液保持搅拌和保温的条件下，滴加混合单体并控制滴加时间为2.2h，滴加结束后停止搅拌并保温30min，降至常温，得到混合液；
B3、往混合液中加入三丙烯酸丙烷三甲醇酯和引发剂C，搅拌均匀后，即得到所述丙烯酸酯共聚乳液B。
其中，所述步骤B1的搅拌速率为110r/min，所述步骤B3的搅拌速率为90r/min。
如上所述的竹材用水性单组份拼板胶的制备方法：将丙烯酸酯共聚乳液A和丙烯酸酯共聚乳液B混合均匀后，升温至75℃并保温反应1.5h，即得到所述竹材用水性单组份拼板胶。
对比例1
本对比例与实施例3的区别在于：
一种竹材用水性单组份拼板胶，包括如下重量份的原料：
Figure BDA0002750906080000111
所述竹材用水性单组份拼板胶的制备方法包括如下步骤：
A1、在100重量份的去离子水中加入聚乙烯醇，溶解完成后，加入醋酸乙烯酯、一半的丙烯酸单体、一半的乳化剂A和一半的引发剂A，搅拌均匀后升温至75℃并保温反应1.5h，然后滴加剩余的丙烯酸单体、乳化剂A和引发剂A并控制滴加时间为2h，滴加结束后保温反应45min，降至常温，出料即可。
对比例2
本对比例与实施例3的区别在于：
丙烯酸酯共聚乳液B
Figure BDA0002750906080000112
其中，所述丙烯酸酯共聚乳液B的制备方法包括如下步骤：
B1、在100重量份的去离子水中加入乳化剂B，并进行搅拌混合，混合均匀后升温至75℃，得到乳化底液；
B2、将醋酸乙烯酯、丙烯酸单体、引发剂B和助表面活性剂进行搅拌混合，得到混合单体；
B3、在乳化底液保持搅拌和保温的条件下，滴加混合单体并控制滴加时间为2.2h，滴加结束后停止搅拌并保温30min，降至常温，得到混合液；
B3、往混合液中加入三丙烯酸丙烷三甲醇酯和引发剂C，搅拌均匀后，即得到所述丙烯酸酯共聚乳液B。
对比例3
本对比例与实施例3的区别在于：
用等重量份数的丙烯酸替代三丙烯酸丙烷三甲醇酯。
本发明实施例3的拼板胶经检测，常规粘结强度为21.3MPa，防水性能通过德国DIN检测标准，达到D4等级，而对比例1-3的常规粘结强度分别为12.6MPa、10.3MPa和11.7MPa，并且均无法通过德国DIN检测标准D4级别的水煮测试。
由此可见，单一的乳胶或其组合并不会实现粘结性能的明显提升，甚至组合后的胶乳(对比例2)的粘结强度会更低，这是因为单一的胶乳本身就具有一定的不同粒径错峰分布，继续加入比例不同的单一胶乳并不会改善胶粒的粒径错峰分散性，而且单一的胶粒意味着性能的接近，因此互补性较差；而在丙烯酸酯共聚乳液B中加入三丙烯酸丙烷三甲醇酯也是形成不同胶粒的架桥结构的关键之一，架桥结构过弱也会导致内聚能的降低，从而导致粘结性能的下降。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种竹材用水性单组份拼板胶，其特征在于：包括如下重量份的原料：
丙烯酸酯共聚乳液A
Figure FDA0003195984920000011
丙烯酸酯共聚乳液B
Figure FDA0003195984920000012
所述丙烯酸酯共聚乳液A的制备方法包括如下步骤：A1、在100重量份的去离子水中加入聚乙烯醇，溶解完成后，加入醋酸乙烯酯、一半的丙烯酸单体、一半的乳化剂A和一半的引发剂A，搅拌均匀后升温至70-80℃并保温反应1-2h，然后滴加剩余的丙烯酸单体、乳化剂A和引发剂A并控制滴加时间为1.5-2.5h，降至常温，即得到所述丙烯酸酯共聚乳液A；
所述丙烯酸酯共聚乳液B的制备方法包括如下步骤：
B1、在100重量份的去离子水中加入乳化剂B，并进行搅拌混合，混合均匀后升温至70-80℃，得到乳化底液；
B2、将丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、引发剂B和助表面活性剂进行搅拌混合，得到混合单体；
B3、在乳化底液保持搅拌和保温的条件下，滴加混合单体并控制滴加时间为2-2.4h，滴加结束后停止搅拌并保温20-40min，降至常温，得到混合液；
B3、往混合液中加入三丙烯酸丙烷三甲醇酯和引发剂C，搅拌均匀后，即得到所述丙烯酸酯共聚乳液B。
2.根据权利要求1所述的一种竹材用水性单组份拼板胶，其特征在于：所述丙烯酸单体由甲基丙烯酸甲酯12.5-16.5份、丙烯酸丁酯10.5-13.5份、丙烯酸羟乙酯6-8份和丙烯酸7-11份组成。
3.根据权利要求1所述的一种竹材用水性单组份拼板胶，其特征在于：所述乳化剂A由CO-436和SDS按重量比1-2:1的比例组成，所述乳化剂B为SDS，所述助表面活性剂为正戊醇和/或异戊醇。
4.根据权利要求1所述的一种竹材用水性单组份拼板胶，其特征在于：所述引发剂A为过硫酸铵和/或过硫酸钾，所述引发剂B为过硫酸铵和/或过硫酸钾，所述引发剂C为过硫酸铵和/或过硫酸钾。
5.根据权利要求1所述的一种竹材用水性单组份拼板胶，其特征在于：所述步骤B1的搅拌速率为100-120r/min，所述步骤B3的搅拌速率为80-100r/min。
6.权利要求1-5任意一项所述的竹材用水性单组份拼板胶的制备方法，其特征在于：将丙烯酸酯共聚乳液A和丙烯酸酯共聚乳液B混合均匀后，升温至70-80℃并保温反应1.25-1.75h，即得到所述竹材用水性单组份拼板胶。
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