CN113563834B - 一种能够提高胶合板抗压强度的胶黏剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能够提高胶合板抗压强度的胶黏剂，由包括以下重量份的原料制备而成：甲醛10～50份、三聚氰胺200～300份、氨水200～300份、尿素400～600份、聚乙烯醇1～5份、二甲基亚砜10～30份、蒙脱土‑碳酸钙复合物5～15份。本发明还公开该胶黏剂的制备方法，包括：S1：将甲醛加入反应釜中，升温、调节pH值，依次向反应釜中缓慢加入尿素、氨水、聚乙烯醇，反应过程持续搅拌；S2：升温，向反应釜中加入三聚氰胺，调节pH值，搅拌；S3：降温，加入二甲基亚砜、蒙脱土‑碳酸钙复合物，搅拌反应；再间歇超声处理，然后脱水，即得。本发明制备的胶黏剂用于胶合板涂胶，能够提高胶合板的抗压机械强度。

Description

一种能够提高胶合板抗压强度的胶黏剂及其制备方法
技术领域
本发明属于胶黏剂制备技术领域，具体涉及一种能够提高胶合板抗压强度的胶黏剂及其制备方法。
背景技术
胶合板是由木段旋切成单板或由木方刨切成薄木，再用胶粘剂胶合而成的三层或多层的板状材料，通常用奇数层单板，并使相邻层单板的纤维方向互相垂直胶合而成。
胶合板材在生产过程中绝大部分采用脲醛树脂或改性的脲醛胶，这类胶黏剂具有胶接强度高、不易开胶的特点。对于胶合板的生产，目前国内专利文献(专利公开号：CN111361240A)公开了一种防腐阻燃胶合板及其制备方法，采用的胶黏剂包括如下重量份的成分：酚醛树脂：40～50份，双酚A环氧树脂：30～40份，环氧氯丙烷：15～25份，氢氧化钠：10～15份，膨润土：5～10份，偶联剂：1～5份，增稠剂：1～5份，固化剂：1～5份，去离子水：50～60份。所述胶合板粘结强度好，胶黏剂环保无毒，防腐阻燃性能好，使用寿命长，生产成本低，经济效益好。然而，该专利所提供的制备方法，胶合板抗压强度不够高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够提高胶合板抗压强度的胶黏剂及其制备方法，将本发明的胶黏剂用于胶合板涂胶，能够提高的胶合强度、静曲强度和弹性模量，从而提高胶合板的机械性能。
为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种能够提高胶合板抗压强度的胶黏剂，由包括以下重量份的原料制备而成：甲醛10～50份、三聚氰胺200～300份、氨水200～300份、尿素400～600份、聚乙烯醇1～5份、二甲基亚砜10～30份、蒙脱土-碳酸钙复合物5～15份。
进一步，所述的蒙脱土-碳酸钙复合物的制备方法为：
A、将钙基蒙脱土、聚乙二醇、CaCl2溶液、改性剂混合，高速搅拌20～40min，获得溶液A；
B、将Na2CO3、改性剂混合，高速搅拌20～40min，获得溶液B；
C、将上述溶液A升温至75～85℃并恒温保持3～5h，然后降温至20～30℃，将B溶液加入溶液A中，恒温搅拌20～40min，静置40～50h，然后在55～65℃下真空干燥20～28h，即得。
进一步，所述的聚乙二醇的分子量为6000。
进一步，所述的改性剂包括十六烷基三甲基溴化铵、环己烷、正己醇。
进一步，所述的十六烷基三甲基溴化铵、环己烷、正己醇的质量比为3:2:1。
进一步，所述的蒙脱土-碳酸钙复合物中，碳酸钙和蒙脱土质量比为1～2:1。
一种能够提高胶合板抗压强度的胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：将甲醛加入反应釜中，升温至25～35℃，调节pH值为2～3，依次向反应釜中缓慢加入尿素、氨水、聚乙烯醇，反应过程持续搅拌1～2h；
S2：升温至90～95℃，向反应釜中加入三聚氰胺，调节pH值为5～6，搅拌0.3～0.6h；
S3：降温至25～35℃，加入二甲基亚砜、蒙脱土-碳酸钙复合物，搅拌反应16～20h；再间歇超声处理0.5～1.5h，然后脱水，即得胶黏剂。
进一步，步骤S1中，尿素、聚乙烯醇在1h内加完。
进一步，步骤S2中，所述的间歇超声处理为每超声2s停顿1s，超声功率为200～300w。
进一步，步骤S2中，所述的脱水温度为45～55℃，脱水至固含量为45～55％。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明中，以甲醛、三聚氰胺、尿素、聚乙烯醇为主料，制备胶黏剂，纳米碳酸钙无机填料的加入，降低了胶黏剂的收缩率，提高了尺寸的稳定性，用于涂胶，能够克服胶合板的翘曲变形，同时胶合板的耐热性、刚度也获得了改善，并且降低了成本；蒙脱土具有良好的耐热性，在与胶黏剂原料加工共混的过程中氧化降解较少，并且可在胶黏剂基体中以纳米层状结构分散，在较少含量下能提高胶黏剂的韧度、强度、刚性、耐热性、阻隔性和加工性能。
2、本发明将蒙脱土与纳米碳酸钙复合填充，由于纳米碳酸钙作为无机物，离子交换容量太低，与胶黏剂自身性能的差异即两者的亲和性差，不能有效的与胶黏剂聚合物相互作用，不足以保证与胶黏剂聚合物基体的相容性，随着纳米碳酸钙的加入，胶黏剂的断裂伸长率、冲击韧性和流动性会随之下降；蒙脱土具有适宜的离子交换容量，加上蒙脱土本身的特性，正好弥补了纳米碳酸钙的缺陷，将二者纳米碳酸钙分散在蒙脱土内，复合填充，也能够产生协同效应，多方面提升胶黏剂的性能。
3、本发明中，二甲基亚砜本身能够作为缩合溶剂，促进胶黏剂基体之间的缩聚反应；另一方面，二甲基亚砜能够进入到蒙脱土层间，使聚合物和蒙脱土的接触面积增大，由于二甲基亚砜的极性，能与蒙脱土片层吸附并形成有效界面，使材料拉伸性能提高；另外，部分二甲基亚砜能够吸附于蒙脱土表面，对其进行包覆，改善了蒙脱土-碳酸钙复合物与胶黏剂的相容性，对胶黏剂的强度和韧性都有所提高。
4、本发明蒙脱土-碳酸钙复合物的制备方法中，采用改性剂对蒙脱土-碳酸钙复合物进行改性，由于制备蒙脱土-碳酸钙复合物的反应物是以高度分散的状态供给的，既可以充分利用改性剂将蒙脱土有机化，又可防止反应物局部过饱和现象，从而使得碳酸钙微粒的成核及生长过程能均匀进行。另外，改性剂分子与无机核之间强的相互作用能够有效的阻止晶体生长，使得制得的碳酸钙颗粒较小，并且蒙脱土和碳酸钙颗粒受到改性剂的保护而处于稳定状态，不会引起凝聚，使得制备的蒙脱土-碳酸钙复合物可稳定长期保存。
5、本发明的胶黏剂制备方法简单易行，先将胶黏剂基料在二甲基亚砜存在的条件下混合反应形成胶黏剂聚合物，再加入蒙脱土-碳酸钙复合物进行插层反应，二甲基亚砜能够促进插层反应的顺利进行；而间歇超声作用能够将蒙脱土-碳酸钙复合物促进二甲基亚砜进入到蒙脱土层间，扩大接触面积，进一步巩固插层效果。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
下面通过更具体实施例对本发明进行说明。
实施例1
一种能够提高胶合板抗压强度的胶黏剂，由包括以下重量份的原料制备而成：甲醛10份、三聚氰胺200份、氨水300份、尿素400份、聚乙烯醇1份、二甲基亚砜10份、蒙脱土-碳酸钙复合物6份。
所述的蒙脱土-碳酸钙复合物的制备方法为：
A、将钙基蒙脱土、聚乙二醇6000、CaCl2溶液、十六烷基三甲基溴化铵、环己烷、正己醇混合，高速搅拌20min，获得溶液A；其中，十六烷基三甲基溴化铵、环己烷、正己醇的质量比为3:2:1；
B、将Na2CO3、十六烷基三甲基溴化铵、环己烷、正己醇混合，高速搅拌20min，获得溶液B；其中，十六烷基三甲基溴化铵、环己烷、正己醇的质量比为3:2:1；
C、将上述溶液A升温至75℃并恒温保持5h，然后降温至20℃，将B溶液加入溶液A中，恒温搅拌20min，静置40h，然后在55℃下真空干燥28h，即得碳酸钙和蒙脱土质量比为1:1。
一种能够提高胶合板抗压强度的胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：将甲醛加入反应釜中，升温至25℃，调节pH值为2，依次向反应釜中缓慢加入尿素、氨水、聚乙烯醇，1h内加完，反应过程持续搅拌1h；
S2：升温至90℃，向反应釜中加入三聚氰胺，调节pH值为5，搅拌0.3h；
S3：降温至25℃，加入二甲基亚砜、蒙脱土-碳酸钙复合物，搅拌反应20h；再间歇超声处理0.5h，每超声2s停顿1s，超声功率为300w；然后在45℃下脱水至固含量为55％，即得胶黏剂。
实施例2
一种能够提高胶合板抗压强度的胶黏剂，由包括以下重量份的原料制备而成：甲醛12份、三聚氰胺250份、氨水200份、尿素450份、聚乙烯醇2份、二甲基亚砜12份、蒙脱土-碳酸钙复合物8份。
所述的蒙脱土-碳酸钙复合物的制备方法为：
A、将钙基蒙脱土、聚乙二醇6000、CaCl2溶液、十六烷基三甲基溴化铵、环己烷、正己醇混合，高速搅拌25min，获得溶液A；其中，十六烷基三甲基溴化铵、环己烷、正己醇的质量比为3:2:1；
B、将Na2CO3、十六烷基三甲基溴化铵、环己烷、正己醇混合，高速搅拌25min，获得溶液B；其中，十六烷基三甲基溴化铵、环己烷、正己醇的质量比为3:2:1；
C、将上述溶液A升温至78℃并恒温保持4h，然后降温至25℃，将B溶液加入溶液A中，恒温搅拌25min，静置45h，然后在58℃下真空干燥22h，即得碳酸钙和蒙脱土质量比为2:1。
一种能够提高胶合板抗压强度的胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：将甲醛加入反应釜中，升温至28℃，调节pH值为2.5，依次向反应釜中缓慢加入尿素、氨水、聚乙烯醇，1h内加完，反应过程持续搅拌1.5h；
S2：升温至93℃，向反应釜中加入三聚氰胺，调节pH值为6，搅拌0.4h；
S3：降温至28℃，加入二甲基亚砜、蒙脱土-碳酸钙复合物，搅拌反应18h；再间歇超声处理0.8h，每超声2s停顿1s，超声功率为250w；然后在48℃下脱水至固含量为52％，即得胶黏剂。
实施例3
一种能够提高胶合板抗压强度的胶黏剂，由包括以下重量份的原料制备而成：甲醛30份、三聚氰胺300份、氨水250份、尿素500份、聚乙烯醇3份、二甲基亚砜20份、蒙脱土-碳酸钙复合物10份。
所述的蒙脱土-碳酸钙复合物的制备方法为：
A、将钙基蒙脱土、聚乙二醇6000、CaCl2溶液、十六烷基三甲基溴化铵、环己烷、正己醇混合，高速搅拌30min，获得溶液A；其中，十六烷基三甲基溴化铵、环己烷、正己醇的质量比为3:2:1；
B、将Na2CO3、十六烷基三甲基溴化铵、环己烷、正己醇混合，高速搅拌30min，获得溶液B；其中，十六烷基三甲基溴化铵、环己烷、正己醇的质量比为3:2:1；
C、将上述溶液A升温至80℃并恒温保持4h，然后降温至28℃，将B溶液加入溶液A中，恒温搅拌35min，静置44h，然后在65℃下真空干燥20h，即得碳酸钙和蒙脱土质量比为1:1。
一种能够提高胶合板抗压强度的胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：将甲醛加入反应釜中，升温至30℃，调节pH值为2.8，依次向反应釜中缓慢加入尿素、氨水、聚乙烯醇，1h内加完，反应过程持续搅拌2h；
S2：升温至94℃，向反应釜中加入三聚氰胺，调节pH值为5，搅拌0.6h；
S3：降温至35℃，加入二甲基亚砜、蒙脱土-碳酸钙复合物，搅拌反应20h；再间歇超声处理1.2h，每超声2s停顿1s，超声功率为200w；然后在50℃下脱水至固含量为50％，即得胶黏剂。
实施例4
一种能够提高胶合板抗压强度的胶黏剂，由包括以下重量份的原料制备而成：甲醛50份、三聚氰胺280份、氨水220份、尿素600份、聚乙烯醇5份、二甲基亚砜30份、蒙脱土-碳酸钙复合物15份。
所述的蒙脱土-碳酸钙复合物的制备方法为：
A、将钙基蒙脱土、聚乙二醇6000、CaCl2溶液、十六烷基三甲基溴化铵、环己烷、正己醇混合，高速搅拌40min，获得溶液A；其中，十六烷基三甲基溴化铵、环己烷、正己醇的质量比为3:2:1；
B、将Na2CO3、十六烷基三甲基溴化铵、环己烷、正己醇混合，高速搅拌40min，获得溶液B；其中，十六烷基三甲基溴化铵、环己烷、正己醇的质量比为3:2:1；
C、将上述溶液A升温至85℃并恒温保持3h，然后降温至30℃，将B溶液加入溶液A中，恒温搅拌40min，静置50h，然后在62℃下真空干燥26h，获得碳酸钙和蒙脱土质量比为2:1。
一种能够提高胶合板抗压强度的胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：将甲醛加入反应釜中，升温至35℃，调节pH值为3，依次向反应釜中缓慢加入尿素、氨水、聚乙烯醇，1h内加完，反应过程持续搅拌2h；
S2：升温至94℃，向反应釜中加入三聚氰胺，调节pH值为5.5，搅拌0.6h；
S3：降温至33℃，加入二甲基亚砜、蒙脱土-碳酸钙复合物，搅拌反应17h；再间歇超声处理1.5h，每超声2s停顿1s，超声功率为300w；然后在55℃下脱水至固含量为45％，即得胶黏剂。
对比例1
与实施例3基本相同，唯有不同的是，制备胶黏剂的原料中，未添加二甲基亚砜。
对比例2
与实施例3基本相同，唯有不同的是，制备胶黏剂的原料中，未添加蒙脱土-碳酸钙复合物。
对比例3
与实施例3基本相同，唯有不同的是，制备胶黏剂的原料中，未添加蒙脱土-碳酸钙复合物和二甲基亚砜。
对比例4
与实施例3基本相同，唯有不同的是，制备胶黏剂的原料中，蒙脱土-碳酸钙复合物替换为普通纳米碳酸钙。
对比例5
与实施例3基本相同，唯有不同的是，制备胶黏剂的原料中，蒙脱土-碳酸钙复合物替换为普通钙基蒙脱土。
对比例6
与实施例3基本相同，唯有不同的是，制备胶黏剂的方法中，未进行间歇超声处理。
性能测试试验
干强度和湿强度的测定：将实施例1～4和对比例1～6的胶黏剂分别用于三层桉木胶合板的粘接，根据GB/T 9846-2015普通胶合板标准要求，进行胶合强度测试，并在公称厚度15mm＜t≤21mm下测试静曲强度、弹性模量。结果如表1所示。
表1实施例1～4和对比例1～6的胶黏剂施胶后的性能测定结果
Figure BDA0003209559400000071
(1)由表1可知，采用本发明的胶黏剂制备的胶黏剂进行涂胶，胶合板的各项指标均远远高于标准要求；
(2)由实施例3和对比例1的数据相比，制备胶黏剂的原料中，未添加二甲基亚砜，胶合强度降低了0.46MPa；静曲强度顺纹下降了3.9MPa，横纹下降了5.3MPa；弹性模量顺纹下降了170MPa，横纹下降了170MPa；
(3)由实施例3和对比例2的数据相比，制备胶黏剂的原料中，未添加蒙脱土-碳酸钙复合物，胶合强度降低了0.8MPa；静曲强度顺纹下降了7.5MPa，横纹下降了7.1MPa；弹性模量顺纹下降了350MPa，横纹下降了450MPa；
(4)由实施例3和对比例2的数据相比，制备胶黏剂的原料中，不含蒙脱土-碳酸钙复合物，胶合强度降低了1.41MPa；静曲强度顺纹下降了13.2MPa，横纹下降了14.4MPa；弹性模量顺纹下降了600MPa，横纹下降了710MPa；
(5)由此可以计算，蒙脱土、碳酸钙共同作用时比二者分别单独作用时，胶合强度增效：[1.41-(0.46+0.8)]÷(0.46+0.8)×100％＝11.9％；顺纹静曲强度增效：[13.2-(3.9+7.5)]÷(3.9+7.5)×100％＝15.8％，横纹静曲强度增效：[14.4-(5.3+7.1)]÷(5.3+7.1)×100％＝16.1％；顺纹弹性模量增效：[600-(170+350)]÷(170+350)×100％＝15.4％；横纹弹性模量增效：[710-(170+450)]÷(170+450)×100％＝14.5％。
因此可知，本发明中，将蒙脱土-碳酸钙复合物与二甲基亚砜一同用于制备胶黏剂，二者之间产生了协同作用，协同提高了胶合板的胶合强度、静曲强度及弹性模量。这是由于：无机填料的加入降低了胶黏剂的收缩率，提高了尺寸的稳定性，克服了胶合板的翘曲变形，同时胶合板的耐热性、刚度也获得了改善，并降低了成本；蒙脱土具有良好的耐热性，在与胶黏剂原料加工共混的过程中氧化降解较少，并且可在胶黏剂基体中以纳米层状结构分散，在较少含量下能提高胶黏剂的韧度、强度、刚性、耐热性、阻隔性和加工性能；纳米碳酸钙作为无机物，离子交换容量太低，与胶黏剂自身性能的差异即两者的亲和性差，不能有效的与胶黏剂相互作用，不足以保证与胶黏剂基体的相容性，随着纳米碳酸钙的加入，材料的断裂伸长率，冲击韧性和流动性会随之下降；蒙脱土具有适宜的离子交换容量，加上蒙脱土本身的特性，正好弥补了纳米碳酸钙的缺陷，二者进行复合，能够全面改善胶黏剂的性能；而二甲基亚砜作能够进入到蒙脱土层间，使聚合物和蒙脱土的接触面积增大，由于二甲基亚砜的极性，能与蒙脱土片层吸附并形成有效界面，使材料拉伸性能提高；另外，部分二甲基亚砜能够吸附于蒙脱土表面，对其进行包覆，改善了蒙脱土-碳酸钙复合物与胶黏剂的相容性，对胶黏剂的强度和韧性都有所提高。
(6)由实施例3和对比例4～6的数据相比，各项指标具有所下降。可见，对胶合强度而言，蒙脱土产生影响比纳米碳酸钙更大，而对静压强度和弹性模量而言，纳米碳酸钙产生的影响比蒙脱土大；未经过间歇超声处理，对各项指标也存在一定固定影响。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种能够提高胶合板抗压强度的胶黏剂，其特征在于，由包括以下重量份的原料制备而成：甲醛10~50份、三聚氰胺200~300份、氨水200~300份、尿素400~600份、聚乙烯醇1~5份、二甲基亚砜10~30份、蒙脱土-碳酸钙复合物5~15份；
所述的蒙脱土-碳酸钙复合物的制备方法为：
A、将钙基蒙脱土、聚乙二醇、CaCl2溶液、改性剂混合，高速搅拌20~40min，获得溶液A；
B、将Na2CO3、改性剂混合，高速搅拌20~40min，获得溶液B；
C、将上述溶液A升温至75~85℃并恒温保持3~5h，然后降温至20~30℃，将B溶液加入溶液A中，恒温搅拌20~40min，静置40~50h，然后在55~65℃下真空干燥20~28h，即得；
所述的改性剂包括十六烷基三甲基溴化铵、环己烷、正己醇；
所述的十六烷基三甲基溴化铵、环己烷、正己醇的质量比为3:2:1。
2.根据权利要求1所述的能够提高胶合板抗压强度的胶黏剂，其特征在于：所述的聚乙二醇的分子量为6000。
3.根据权利要求1所述的能够提高胶合板抗压强度的胶黏剂，其特征在于：所述的蒙脱土-碳酸钙复合物中，碳酸钙和蒙脱土质量比为1~2:1。
4.一种根据权利要求1~3任一项所述的能够提高胶合板抗压强度的胶黏剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将甲醛加入反应釜中，升温至25~35℃，调节pH值为2~3，依次向反应釜中缓慢加入尿素、氨水、聚乙烯醇，反应过程持续搅拌1~2h；
S2：升温至90~95℃，向反应釜中加入三聚氰胺，调节pH值为5~6，搅拌0.3~0.6h；
S3：降温至25~35℃，加入二甲基亚砜、蒙脱土-碳酸钙复合物，搅拌反应16~20h；再间歇超声处理0.5~1.5h，然后脱水，即得胶黏剂。
5.根据权利要求4所述的能够提高胶合板抗压强度的胶黏剂的制备方法，其特征在于：步骤S1中，尿素、聚乙烯醇在1h内加完。
6.根据权利要求4所述的能够提高胶合板抗压强度的胶黏剂的制备方法，其特征在于：步骤S3中，间歇超声处理为每超声2s停顿1s，超声功率为200~300w。
7.根据权利要求4所述的能够提高胶合板抗压强度的胶黏剂的制备方法，其特征在于：步骤S3中，所述的脱水温度为45~55℃，脱水至固含量为45~55%。
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