CN113444477A - 一种人造板用双组份无醛胶黏剂组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种人造板用双组份无醛胶黏剂组合物，是一种基于水性聚合丙烯酸树脂乳液和氮丙啶类交联剂的双组份无甲醛胶黏剂组合物，其组成包括：水性聚合丙烯酸树脂乳液、氮丙啶类交联剂、填充物和其他助剂。为加快胶黏剂的热固化效率、缩短人造板热压时间，本专利使用了氮丙啶类交联剂，并结合水性聚丙烯酸树脂乳液优异的耐水性和胶合性能为基础，组成热固化型水性无醛木工胶黏剂。
Description
技术领域
本发明涉及精细化工技术领域，具体涉及一种人造板用双组份无醛胶黏剂组合物。
背景技术
目前生产人造板(胶合板、纤维板、刨花板等)所使用的多为“三胺胶”，即脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂。随着木材加工产业的升级换代，和消费市场对家装材料无醛环保的需求的增加，人造板行业已经开始转向使用不含甲醛的环保型胶黏剂。
目前市面上主要的无醛胶黏剂主要为聚氨酯类、大豆蛋白胶类。聚氨酯类胶黏剂存在的缺点为：胶水适用期短，受环境的温湿度影响较大。
大豆蛋白胶制作的人造板成品易发生霉变，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。
但是，无甲醛胶黏剂常见的不足如下：
①胶黏剂的适用期短。大部分添加了固化剂或交联剂的双组份类胶黏剂，由于固化剂或交联剂的反应性能活泼、交联反应的速度较快，导致混合后的胶黏剂需要在较短的时间内尽快使用完毕，否则胶黏剂自固化或自交联后会失效。这样，就对实际生产的操作工艺条件和操作工人操作规范提出了较高的要求。
②胶合的力学强度不如含醛胶好。一些无醛胶黏剂，使用了高分子聚合物或者水性乳液。这些高分子聚合物或水性乳液的玻璃化转变温度都比较低，这导致胶水的耐热性、耐候性和力学强度不足。国标规定的Ⅰ类人造板需要在100℃沸水煮4h并烘干20h后，不开胶。因此，这些低玻璃化转变温度的胶黏剂无法通过测试。
③蛋白质类无醛胶粘剂的耐水性不足，容易滋生霉变和细菌。基于淀粉类和大豆蛋白质类的胶黏剂，因其自身含有大量的天然有机物而易被自然环境中的微生物侵蚀破坏，出现霉变、胶黏剂降解失效等问题。
另外，目前由于激烈的行业竞争，很多人造板企业对无醛胶的生产效率又提出了更高的要求：需要提高无醛胶的固化速率，减少冷压和热压的时间。
发明内容
发明目的，本发明的目的在于发明一种人造板用双组份无醛胶黏剂组合物。使用该交联剂的胶黏剂组合物，除了生产的人造板本身环保无醛以外，还满足人造板企业提出的提高生产效率和降低生产成本的要求。
技术方案：本产品属于水性无甲醛胶黏剂组合物产品。本产品基于①水性聚合丙烯酸树脂乳液②氮丙啶类交联剂③填充物和其他助剂。
具体原料及组成如下：
①水性聚合丙烯酸树脂乳液。其中所述水性聚合丙烯酸树脂乳液具有至少一个结构单元，该结构单元具有至少一个官能团，其官能团包括羧基(主要与氮丙啶类交联剂反应的官能团)、胺基、酰胺等。
该水性聚合丙烯酸树脂乳液通过多种丙烯酸单体聚合反应和剪切作用以制备。其中，丙烯酸单体包括但不限于甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、苯乙烯、丙烯睛、烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-丁氧甲基(甲基)丙烯酰胺、二丙酮丙烯酰胺(DAAM)、甲基丙烯酸乙酰乙酸乙酯(AAEM)、二乙烯基苯、乙烯基三甲氧基硅烷等和其组合。
该水性聚合丙烯酸树脂的平均分子量从10000到100000。
该水性聚合丙烯酸树脂的玻璃化转变温度范围从-40℃到50℃，优选范围从-25℃到35℃。较高的玻璃化转变温度可提供优异的胶接性能和力学性能。
本水性无甲醛胶黏剂组合物中，水性聚合丙烯酸树脂乳液所占固体质量比例，从10％到80％，优选范围从30％到60％。
②氮丙啶类交联剂。氮丙啶类交联剂指的是一种含氮丙环官能团的有机交联剂，其在室温下能与羧基反应，可室温固化，也可加热加快反应固化。经过氮丙啶类交联剂交联过的胶层能显著改善其耐水性、耐化学品性、耐干湿摩擦性、抗粘性、牢度以及改善在底材上的附着力等。常见的牌号如，CX－100、XR－100等。
所述氮丙啶类交联剂的固含量范围从90％到99％，优选的范围从95％到99％。
在水性无甲醛胶黏剂组合物中，所述氮丙啶类交联剂所占固体质量比例(或固含量)，从1％到5％，优选范围从1％到3％。
③填充物和其他助剂。其他填充物包括但不限于碳酸钙、硅微粉、面粉、膨润土等，及其混合物。优选项为碳酸钙。本水性无甲醛胶黏剂组合物中，填充物所占固体质量比例，从0％到70％，优选范围从30％到50％。
其他助剂包括但不限于：消泡剂(有机硅类、矿物油类、醇类，所占固体质量比例从0.1％到0.2％)，分散剂(高分子类、无机磷酸盐等，所占固体质量比例从0.1％到0.2％)，增稠剂(聚乙烯醇类、纤维素类、碱溶涨型增稠剂、缔合型增稠剂，所占固体质量比例从1％到3％)，成膜助剂(如醇酯(十二碳醇酯)类，醇醚类(乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、丙二醇苯醚等))，杀菌剂，流平剂，润湿剂，增塑剂(聚乙烯醇类)等。
有益效果：为加快胶黏剂的热固化效率、缩短人造板热压时间，本专利使用了氮丙啶类交联剂，并结合水性聚丙烯酸树脂乳液优异的耐水性和胶合性能为基础，组成热固化型水性无醛木工胶黏剂。
这种交联剂含有氮丙环官能团，其主要与羧基反应。这种交联剂较常见使用在涂料、染料、皮革的领域中，应用在水性木工胶黏剂领域很少见。它与聚丙烯酸树脂的羧基可以在常温下逐步交联反应，所以这种固化剂的反应速度比较快，而热压的工艺可进一步加快两者的交联反应。同时，热压温度也可以降低至100℃左右，低于目前胶合板生产使用的120-130℃，以节约能耗和生产成本。
具体实施方式
下面是实施例对本发明方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
一、不同添加量的氮丙啶类交联剂的实施例对比
①实施例样品制备
说明：将上表内实施例的物料，依次按照从上到下的顺序投料，使用高速分散搅拌机以800-1000rpm的速度边搅拌边投料。搅拌至少40min，直到胶黏剂的黏度状态稳定，无大颗粒或团聚等。
以下其他实施例均采用此方式，后续不再复述。
②多层实木复合胶合板试件制备及胶合性能的测试结果
说明：
a.制作胶合板试件样块。分别将不同实施例中的胶黏剂涂布在2.2mm厚的桉木单板正反两面，涂胶量控制在180-200g/m2的范围内。再将7层桉木单板以横纵交错的木纹方向铺装堆叠。以8-10kg/cm2的单位压力冷压压实7层桉木单板，30min后取出。最后以8-10kg/cm2的单位压力，120℃的温度热压压实7层桉木单板*16min(以板材厚度mm*1min的单位时间加热)。完成多层实木复合胶合板的制备。
b.沸水浸渍剥离测试胶合板的性能。根据国标GB17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》中，Ι类板的要求测试浸渍剥离通过率。在沸水中浸渍4h，然后63℃烘干20h。再用沸水中浸渍4h，最后63℃烘干3h。
c.湿胶合强度测试。按照国标GB17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》中，测试浸渍后试件的湿胶合强度。
以下其他实施例均采用上述方式，后续不再复述。
上述实施例的测试结果表明：
从实施例1到实施例3，氮丙啶交联剂的添加量分别为胶黏剂固含量的1％、2％、3％。胶合板试件的浸渍剥离通过率和湿胶合强度随氮丙啶交联剂的增加而逐步提高。说明氮丙啶交联剂可以与水性乳液中的聚合丙烯酸树脂交联固化，形成稳定的胶层。同时，逐步增加氮丙啶交联剂的用量，可以增强胶水的耐候性能(浸渍剥离通过率提高)和力学性能(湿胶合强度提高)。二、氮丙啶类交联剂固化反应速率的实施例对比
①实施例样品制备
②多层实木复合胶合板试件制备及胶合性能的测试结果
上述实施例的测试结果表明：
对比使用了异氰酸酯类交联剂的实施例4，使用氮丙啶类交联剂的胶黏剂(实施例5)不但能达到相同水平的浸渍剥离通过率和湿胶合强度，还能将热压时间缩短至9min(实施例6)，生产效率提高了80％(相同时间内生产出来的板材数量增加1.8倍)。另外，胶合板试件冷压后的形态良好，不会造成单板之间开口的问题，能够满足工艺要求。
三、不同热压温度的实施例对比
①实施例样品制备
②多层实木复合胶合板试件制备及胶合性能的测试结果
上述实施例的测试结果表明：
对比使用了异氰酸酯类交联剂的实施例7，使用氮丙啶类交联剂的胶黏剂(实施例8)不但能达到相同水平的浸渍剥离通过率和湿胶合强度，还能将热压温度从130℃降低至100℃(实施例9)，生产能耗降低了23％，为企业节省了更多成本。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请。
Claims (10)
1.一种人造板用双组份无醛胶黏剂组合物，其特征在于，所述的胶黏剂组合物包括：水性聚合丙烯酸树脂乳液、氮丙啶类交联剂、填充物和其他助剂。
2.根据权利要求1所述的双组份无醛胶黏剂组合物，其特征在于，所述氮丙啶类交联剂指的是一种含氮丙环官能团的有机交联剂，其在室温下能与羧基反应，可室温固化，也可加热加快反应固化。
3.根据权利要求1所述的双组份无醛胶黏剂组合物，其特征在于，所述氮丙啶类交联剂为：CX-100、XR-100。
4.根据权利要求1所述的双组份无醛胶黏剂组合物，其特征在于，所述氮丙啶类交联剂的固含量范围从90％到99％；在水性无甲醛胶黏剂组合物中，所述所述氮丙啶类交联剂所占固体质量比例，从1％到5％。
5.根据权利要求1所述的双组份无醛胶黏剂组合物，其特征在于，所述水性水性聚合丙烯酸树脂乳液具有至少一个结构单元，该结构单元具有至少一个官能团，其官能团包括羧基、胺基、酰胺。
6.根据权利要求1所述的双组份无醛胶黏剂组合物，其特征在于，所述水性聚合丙烯酸树脂乳液通过多种丙烯酸单体聚合反应和剪切作用以制备。其中，丙烯酸单体包括但不限于甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、苯乙烯、丙烯睛、烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-丁氧甲基(甲基)丙烯酰胺、二丙酮丙烯酰胺、甲基丙烯酸乙酰乙酸乙酯、二乙烯基苯、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的双组份无醛胶黏剂组合物，其特征在于，所述的水性聚合丙烯酸树脂的平均分子量从10000到100000，其玻璃化转变温度为-25到35℃。
8.根据权利要求1所述的双组份无醛胶黏剂组合物，其特征在于，所述的水性聚合丙烯酸树脂乳液所占固体质量比例，从10％到80％。
9.根据权利要求1所述的双组份无醛胶黏剂组合物，其特征在于，所述的填充物为，碳酸钙、硅微粉、面粉、膨润土中的一种或多种。
10.根据权利要求1所述的双组份无醛胶黏剂组合物，其特征在于，所述的助剂为：消泡剂、分散剂、增稠剂、成膜助剂、杀菌剂、平流剂、润湿剂、塑化剂中的一种或多种。
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