CN113637304A - 一种可降解胶黏剂及其应用于可降解回收人造板的制备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子胶粘剂技术领域,涉及可降解胶黏剂,尤其涉及一种可降解胶黏剂,至少包括共聚酯和助剂,所述共聚酯和助剂按质量份数为:共聚酯60~90份,增粘剂5~20份,促进剂1~10份,抗氧剂0.1~2份,抗水解剂1~5份。本发明还公开了将所述可降解胶黏剂应用于可降解回收人造板的制备。本发明所公开的可降解胶由于酯键受环境中水、氧气、光等的影响,容易发生断裂,造成胶黏剂强度逐渐降低,先失去胶黏作用,并最终分解成二氧化碳和水,而被粘合热压的木质刨花留存,经处理后能重复利用。本发明制成的板材具有可降解特点,可作为一次性板材使用,不仅可以减少废弃人造板对环境造成的污染,还节约了木材资源。
Description
技术领域
本发明属于高分子胶粘剂技术领域,涉及可降解胶黏剂,尤其涉及一种可降解胶黏剂及其应用于可降解回收人造板的制备。
背景技术
人造板是以木材或其他非木材植物纤维为原料,经机械加工分离成各种材料单元后,施加或不施加胶黏剂和其他添加剂胶合而成的板材或模压制品,主要包括胶合板、刨花板、纤维板三大类产品。人造板具有良好的物理力学性能和可加工性能,广泛应用于家具、装饰装修、建筑、包装等相关行业。2019年中国人造板总消费量约29376万立方米,其中胶合板消费量18764万立方米,纤维板消费量5866万立方米,刨花板消费量2835万立方米。
目前人造板基本使用脲醛树脂(含三聚氰胺改性脲醛树脂)、酚醛树脂、异氰酸酯等为主体复配而成的胶黏剂,制成的人造板具有优异的物理力学性能,且性能持久性很长。绝大部分场所需要人造板及其制品使用周期长,需要具有持久的物理力学性能,但是有些应用场所的人造板使用周期却很短,多为一次性使用,例如:现场展会、营销中心布展等。若仍使用现有人造板,那么这些一次性使用后废弃的板材,若处理不当则会带来不良后果。当做垃圾填埋不能完全降解,高温天气会散发难闻的气体,处理这些日益增加的废弃人造板,需要花费大量的资金与资源,包括土地占地、填埋费用等。
本发明公开一种可降解胶黏剂,应用于人造板制造,从而生产可降解的人造板,以应用于现场展会、一次性营销中心等场所,不仅可以减少废弃人造板对环境造成的污染,降解后的纤维还能重复使用,节约了木材资源。
发明内容
针对上述现状,本发明的一个目的是公开了一种可降解胶黏剂。
一种可降解胶黏剂,至少包括共聚酯和助剂,所述共聚酯和助剂按质量份数为:共聚酯60~90份,增粘剂5~20份,促进剂1~10份,抗氧剂0.1~2份,抗水解剂1~5份。
本发明较优公开例中,所述增粘剂为脂肪族和脂环族石油树脂、松香和氢化松香树脂、萜烯树脂中的任一种或一种以上,优选萜烯树脂。
本发明较优公开例中,所述促进剂为2-硫醇基苯并噻唑,二硫化二苯并噻唑,N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺中的任一种或一种以上,优选二硫化二苯并噻唑。
本发明较优公开例中,所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂HP-136中的任一种或一种以上,优选抗氧剂1010和抗氧剂168的组合。
本发明较优公开例中,所述抗水解剂为碳化二亚胺或聚碳化二亚胺中的任一种或一种以上,优选碳化二亚胺。
本发明所述共聚酯经乙醇酸、乳酸、顺丁烯二酸酐和丁二醇缩合聚合而成,其制备步骤如下:
(1)酯化阶段:按参与反应的乙醇酸:乳酸:顺丁烯二酸酐:丁二醇的摩尔比为10~50:30~60:5~10:5~20,先将乙醇酸溶液、乳酸溶液于90℃真空度为-0.07MPa进行脱水,待脱水完成后加入顺丁烯二酸酐和丁二醇,在酯化催化剂作用下逐步升温至110~190℃依次进行酯化反应,其中酯化催化剂的添加量为酸的摩尔数的0.5%,真空为-0.01MPa~-0.08MPa,搅拌速率20~80r/min,酯化时间3~10h,根据原料摩尔比的变化,反应温度、真空度和反应时间适当调整;
(2)预缩聚阶段:酯化反应完成后,补加适量的预缩聚催化剂,所述催化剂用量为反应体系总质量的0.1%,预缩聚反应温度180~205℃,真空度为-0.08MPa~-0.095MPa,搅拌速率20~80r/min,反应时间1~8h,根据原料摩尔比的变化,反应温度、真空度和反应时间适当调整;
(3)终聚阶段:缩聚反应温度190~215℃,真空度为-0.095MPa~绝压200pa,搅拌速率20~80r/min,反应时间1~4h,去除体系内的小分子,制得共聚酯。
在此温度和真空度下反应的目的是将聚合度进一步增大,达到合适的分子量和粘度,另一个目的则是利用高真空度将未能反应的小分子抽出反应体系,达到控制酸值和粘度的作用通过终聚阶段脱出体系内的小分子,制得的共聚酯具有分子量分布窄、粘度适中和降解速率可控等特点。
本发明较优公开例中,步骤(1)所述参与反应的乙醇酸:乳酸:顺丁烯二酸酐:丁二醇的摩尔比为25:55:5:15。
本发明较优公开例中,步骤(1)所述酯化催化剂为二氧化钛、钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯和乙二醇钛中的任一种或一种以上,优选钛酸四丁酯。
本发明较优公开例中,步骤(2)所述预缩聚催化剂为乙酸锌、乙酸镁、醋酸锑和三氧化二锑中的任一种或一种以上,优选醋酸锑。
本发明所公开的可降解胶黏剂,未添加无机矿物质,粘度50~100CP,酸值10~20mgKOH/g。
本发明的另一个目的,是公开了上述可降解胶黏剂应用于可降解回收人造板的制备。
可降解回收人造板的制备方法,包括以下步骤:
(1)将木质刨花和固化剂倒入搅拌机混合均匀;
(2)将上述可降解胶黏剂均匀施加到混合物中,搅拌均匀;
(3)混合物倒入模具中,铺装均匀,进行预压,制得板坯;
(4)将板坯置于热压机中,通过厚度规控制可降解回收人造板厚度,压机上下板面温度60~80℃,压力2~4MPa,锁模5~10h,即得;
其中,参与反应的木质刨花、可降解胶黏剂与固化剂的质量份数比为100:50~300:5~15,优选100:180:6。
本发明较优公开例中,所述木质刨花为刨花板表层刨花,含水率1~3%。
本发明较优公开例中,所述固化剂为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈中的任一种或组合。
本发明所公开的可降解胶在自然界一定时间后,由于酯键受环境中水、氧气、光等的影响,容易发生断裂,造成胶黏剂强度逐渐降低,先失去胶黏作用,并最终分解成二氧化碳和水,而被粘合热压的木质刨花留存,经处理后能重复利用。
有益效果
本发明使用可降解胶黏剂作为人造板胶黏剂,制成的板材具有可降解特点,可作为一次性板材使用,回收降解后获得的刨花还能重复使用,不仅可以减少废弃人造板对环境造成的污染,还节约了木材资源。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明,以使本领域技术人员更好地理解本发明,但本发明并不局限于以下实施例。
实施例1
制备可降解胶黏剂
所述可降解胶黏剂是通过在共聚酯中加入增粘剂、促进剂、抗氧剂和抗水解剂等助剂形成一定粘度的胶黏剂。
所述共聚酯合成方法如下:
(1)酯化阶段:乙醇酸2mol,乳酸5mol,顺丁烯二酸酐0.5mol,丁二醇1mol,按顺序将乙醇酸、乳酸、顺丁烯二酸酐和丁二醇加入到反应器中,加入总酸摩尔量0.5%的二氧化钛催化剂,搅拌速率为60r/min,酯化采用逐步升温升真空的方法:①反应温度130℃,真空-0.02MPa,酯化时间1h;②反应温度150℃,真空-0.04MPa,酯化时间1h;③反应温度170℃,真空-0.07MPa,酯化时间1h;④反应温度180℃,真空-0.08MPa,酯化时间2h。
(2)预缩聚阶段:酯化完成后,补加总质量0.1%的醋酸锑催化剂,搅拌速率60r/min,采用逐步升温升真空的预缩聚方法。①反应温度180℃,真空-0.085MPa,反应时间1h;②反应温度190℃,真空-0.09MPa,反应时间1h;③反应温度200℃,真空-0.095MPa,反应时间2h。
(3)终聚阶段:搅拌速率40r/min,缩聚反应温度205℃,真空为绝压200pa内,反应时间3h。
合成好的共聚酯在搅拌情况下冷却至85℃待用。
所述可降解胶黏剂由以下组分按重量配制而成:共聚酯70份,萜烯树脂15份,2-硫醇基苯并噻唑5份,抗氧剂1010+抗氧剂168共2份,碳化二亚胺1.5份。按重量称取后,将助剂依次加入到反应器中与共聚酯在搅拌50r/min情况下85℃反应2h后,得到可降解胶黏剂。
制备可降解回收人造板
所述可降解回收人造板包括:木质刨花100份,可降解胶黏剂150份,固化剂5份。
所述木质刨花为刨花板表层刨花,取自大亚人造板集团刨花板生产线,控制含水率1-3%。
所述固化剂为过氧化苯甲酰。
所述可降解回收人造板制备方法包括以下步骤:
(1)将木质刨花和固化剂倒入搅拌机混合均匀;
(2)将可降解胶黏剂均匀施加到步骤(1)混合物中,搅拌均匀;
(3)将步骤(2)混合物倒入模具中,铺装均匀,进行预压;
(4)将步骤(3)板坯置于热压机中,通过厚度规控制可降解回收人造板厚度,并控制压机上下板面温度65℃,压力3MPa,锁模10小时,得到可降解回收人造板一,物理力学性能见表1。
表1可降解回收人造板一物理力学性能
备注:参考值为GB/T 4897-2015《刨花板》标准中“干燥状态下使用的家具型刨花板”规定值。
实施例2
制备可降解胶黏剂。
所述可降解胶黏剂是通过在共聚酯中加入增粘剂、促进剂、抗氧剂和抗水解剂等助剂形成一定粘度的胶黏剂。
所述共聚酯合成方法如下:
(1)酯化阶段:乙醇酸1mol,乳酸6mol,顺丁烯二酸酐1mol,丁二醇1.8mol,按顺序将乙醇酸、乳酸、顺丁烯二酸酐和丁二醇加入到反应器中,加入总酸摩尔量0.5%的钛酸四丁酯催化剂,搅拌速率为80r/min,酯化采用逐步升温升真空的方法:①反应温度110℃,真空-0.02MPa,酯化时间2h;②反应温度140℃,真空-0.04MPa,酯化时间1h;③反应温度160℃,真空-0.07MPa,酯化时间1h;④反应温度170℃,真空-0.08MPa,酯化时间2h。
(2)预缩聚阶段:酯化完成后,补加总质量0.1%的醋酸锑催化剂,搅拌速率60r/min,采用逐步升温升真空的预缩聚方法:①反应温度170℃,真空-0.085MPa,反应时间1h;②反应温度180℃,真空-0.09MPa,反应时间1h;③反应温度190℃,真空-0.095MPa,反应时间2h。
(3)终聚阶段:搅拌速率40r/min,缩聚反应温度195℃,真空为绝压200pa内,反应时间3h。
合成好的共聚酯在搅拌情况下冷却至70℃待用。
所述可降解胶黏剂由以下组分按重量配制而成:共聚酯70份,萜烯树脂20份,二硫化二苯并噻唑5份,抗氧剂1010+抗氧剂168共2份,碳化二亚胺3份。按重量称取后,将助剂依次加入到反应器中与共聚酯在搅拌50r/min情况下70℃反应2h后,得到可降解胶黏剂。
制备可降解回收人造板。
所述可降解回收人造板包括:木质刨花100份,可降解胶黏剂200份,固化剂7份。
所述木质刨花为刨花板表层刨花,取自大亚人造板集团刨花板生产线,控制含水率1-3%。
所述固化剂为偶氮二异丁腈。
所述可降解回收人造板制备方法包括以下步骤:
(1)将木质刨花和固化剂倒入搅拌机混合均匀;
(2)将可降解胶黏剂均匀施加到步骤(1)混合物中,搅拌均匀;
(3)将步骤(2)混合物倒入模具中,铺装均匀,进行预压;
(4)将步骤(3)板坯置于热压机中,通过厚度规控制可降解回收人造板厚度,并控制压机上下板面温度70℃,压力4MPa,锁模6小时,得到可降解回收人造板二,物理力学性能见表2。
表2可降解回收人造板二物理力学性能
序号 | 项目 | 单位 | 参考值 | 检测数值 |
1 | 厚度 | mm | 15 | |
2 | 密度 | kg/m<sup>3</sup> | 850 | |
3 | 内胶合强度 | MPa | ≥0.35 | 0.51 |
5 | 静曲强度 | MPa | ≥11 | 15.7 |
6 | 弹性模量 | MPa | ≥1600 | 2010 |
7 | 2h吸水厚度膨胀率 | % | ≤8 | 2.2 |
备注:参考值为GB/T 4897-2015《刨花板》标准中“干燥状态下使用的家具型刨花板”规定值。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种可降解胶黏剂,至少包括共聚酯和助剂,其特征在于,所述共聚酯和助剂按质量份数为:共聚酯60~90份,增粘剂5~20份,促进剂1~10份,抗氧剂0.1~2份,抗水解剂1~5份。
2.根据权利要求1所述可降解胶黏剂,其特征在于:所述增粘剂为脂肪族和脂环族石油树脂、松香和氢化松香树脂、萜烯树脂中的任一种或一种以上,优选萜烯树脂。
3.根据权利要求1所述可降解胶黏剂,其特征在于:所述促进剂为2-硫醇基苯并噻唑,二硫化二苯并噻唑,N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺中的任一种或一种以上,优选二硫化二苯并噻唑。
4.根据权利要求1所述可降解胶黏剂,其特征在于:所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂HP-136中的任一种或一种以上,优选抗氧剂1010和抗氧剂168的组合。
5.一种如上述权利要求1-4任一所述可降解胶黏剂的应用,其特征在于:将其应用于可降解回收人造板的制备。
6.根据权利要求5所述可降解胶黏剂的应用,其特征在于,所述可降解回收人造板,其制备方法包括以下步骤:
(1)将木质刨花和固化剂倒入搅拌机混合均匀;
(2)将上述所述可降解胶黏剂均匀施加到混合物中,搅拌均匀;
(3)混合物倒入模具中,铺装均匀,进行预压,制得板坯;
(4)将板坯置于热压机中,通过厚度规控制可降解回收人造板厚度,压机上下板面温度60~80℃,压力2~4MPa,锁模5~10h,即得;
其中,参与反应的木质刨花、可降解胶黏剂与固化剂的质量份数比为100: 50~300: 5~15。
7.根据权利要求6所述可降解胶黏剂的应用,其特征在于:参与反应的木质刨花、可降解胶黏剂与固化剂的质量份数比为100:180:6。
8.根据权利要求6所述可降解胶黏剂的应用,其特征在于:所述木质刨花为刨花板表层刨花,含水率1~3%。
9.根据权利要求6所述可降解胶黏剂的应用,其特征在于:所述固化剂为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈中的任一种或组合。
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