CN102086361A - 环保脲醛树脂用高效增量剂及其制备和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高效增量剂及其制备方法和应用。所述高效增量剂包括以下组分：填充剂、无机增强填料、乳化剂和吸湿剂。本发明的高效增量剂制备方法简单，使用方便，可在脲醛树脂合成过程中添加，也可在调胶时添加，主要起封闭脲醛树脂中的亲水基团，增强脲醛树脂的韧性和润湿性，并能促进脲醛树脂中水分蒸发的作用。本发明高效增量剂能有效解决高含水率单板压制胶合板时引起的预压性能差的问题，能明显增强胶合板的耐水性能。将本发明的高效增量剂按照30-35wt％的添加量加入到脲醛树脂中后压制胶合板，相比于现有用面粉调胶后压制的胶合板，其胶耗减少了20-30％，每吨人造板综合成本可节省30-50元。
Description
技术领域
本发明涉及一种脲醛树脂用高效增量剂，特别涉及一种环保脲醛树脂用高效增量剂，本发明还涉及含有该高效增量剂的木材胶粘剂及其它们在制备胶合板中的应用。属于木材胶粘剂添加剂领域。
背景技术
改革开放以来，中国林产工业迅速发展，人造板行业异军突起，已成为林产工业的重要经济增长点。2009年，我国人造板总产量达11353.36万立方米，比2008年增长20.65％，面对世界经济危机的影响，人造板产量仍保持稳步增长。我国人造板行业是胶粘剂用量最大的行业，预计2010年我国胶粘剂的用量将达到480-500万吨，其中脲醛树脂以其成本优势将占据人造板行业用胶量的60-70％。
胶合板由于其性能优良、便于加工、价格适中而又保留了木材天然纹理和质地等特点，一直受到人们的青睬，是木质人造板中开发最早而常盛不衰的传统产品。2008年，我国胶合板产量为3540.86万立方米，已占人造板总产量的40％左右。而脲醛树脂胶粘剂占胶合板用胶量的80％以上，主要是它原料充足、价格低廉，是合成树脂中成本最低的。
在我国，脲醛树脂生产和使用的技术相对比较落后，生产设备和产品的技术升级和改造已迫在眉睫。脲醛树脂由于受到其贮存稳定性的限制，一般粘度都比较小，使用时需要加入增量剂来增加粘度，提高胶液的固体含量，减少透胶和固化时树脂产生的内应力。增量剂的种类很多，各国家、地区根据本地区的资源优势选择相应的材料作增量剂。面粉作为传统的增量剂，价格适中，应用最为广泛。但其润湿性较差，在和脲醛树脂混合过程中，易结团形成“面疙瘩”，大大降低胶液的流动性，从而降低了脲醛树脂的使用效率。无机增强填料，如白垩土粉、膨润土等，虽然也可以单独用在脲醛树脂的调制上，但添加较少时效果不明显，添加较大时成本太高。为了提高脲醛树脂的使用效率，研究高效率的高效增量剂具有深远的意义。
发明内容
为了解决现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种高效增量剂及其制备方法和应用。
本发明是通过以下技术方案来解决这些缺陷的：
一种高效增量剂，包括以下组分：填充剂、无机增强填料、乳化剂和吸湿剂。
其中，各组分的重量份是：填充剂40-70份，无机增强填料20-40份，乳化剂5-10份，吸湿剂5-20份。
优选，各组分的重量份是：填充剂50份，无机增强填料30份，乳化剂5份和吸湿剂15份。
所述填充剂由树皮粉、豆粉、木薯粉、高粱粉和玉米粉中的一种或它们的混合物组成。
其中，所述填充剂的各组分的重量份是：树皮粉30-50份，豆粉20-40份，木薯粉10-30份，高粱粉5-15份，玉米粉5-15份。
优选，所述填充剂的各组分的重量份是：树皮粉40份，豆粉30份，木薯粉15份，高粱粉10份，玉米粉5份。
所述无机增强填料选自高岭土、滑石粉、膨润土和硅藻土中的一种或它们的混合物。
所述乳化剂选自吐温T-85、硬脂酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪酸聚氧乙烯酯SG-10和脂肪醇聚氧乙烯醚O-50中的一种或它们的混合物。
所述吸湿剂选自食盐、尿素、氯化钙和氯化镁中的一种或它们的混合物。
本发明的高效增量剂是采用常规方法而制备的，具体包括以下步骤：
(1)按照所述重量份称取各组分；
(2)将各组分粉碎后混合均匀，即得。
其中，所述粉碎是将各组分粉碎至粒径为50-200微米之间。
本发明还提供了所述高效增量剂的应用，所述应用是将其用于制备胶合板，优选将其用于高含水率单板压制胶合板。
其中，所述含水率为按重量计14-18％。
本发明还提供了含有所述高效增量剂的木材胶粘剂。
本发明的高效增量剂制备方法简单，使用方便，可在脲醛树脂合成过程中添加，也可在调胶时添加，能有效解决高含水率单板压制胶合板时引起的预压性能差的问题，能明显增强胶合板的耐水性能。含有本发明高效增量剂的木材胶粘剂，其分子中环状结构较多，不稳定基团数量少，固化速度快且充分。
具体实施方式
下面通过实施例详细描述本发明，应该理解的是，这些实施例仅用于例证的目的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和***下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改或替换均落入本发明的保护范围内。
本发明的高效增量剂包括以下组分：填充剂、无机增强填料、乳化剂和吸湿剂。
其中，各组分的重量份是：填充剂40-70份，无机增强填料20-40份，乳化剂5-10份，吸湿剂5-20份。
优选，各组分的重量份是：填充剂50份，无机增强填料30份，乳化剂5份和吸湿剂15份。
所述填充剂由树皮粉、豆粉、木薯粉、高粱粉和玉米粉中的一种或它们的混合物组成。
其中，所述填充剂的各组分的重量份是：树皮粉30-50份，豆粉20-40份，木薯粉10-30份，高粱粉5-15份，玉米粉5-15份。
优选，所述填充剂的各组分的重量份是：树皮粉40份，豆粉30份，木薯粉15份，高粱粉10份，玉米粉5份。
所述无机增强填料选自高岭土、滑石粉、膨润土和硅藻土中的一种或它们的混合物。
所述乳化剂选自吐温T-85、硬脂酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪酸聚氧乙烯酯SG-10和脂肪醇聚氧乙烯醚O-50中的一种或它们的混合物。
所述吸湿剂选自食盐、尿素、氯化钙和氯化镁中的一种或它们的混合物。
本发明的高效增量剂是采用常规方法而制备的，具体是：
(1)按照所述重量份称取各组分；
(2)将各组分粉碎后混合均匀，即得。
其中，所述粉碎是将各组分粉碎至粒径为50-200微米之间。
可以将本发明的高效增量剂用于制备胶合板，优选将其用于高含水率单板压制胶合板。其中，所述含水率为按重量计14-18％。
本发明高效增量剂的应用方法为：
在脲醛树脂调胶时加入60-70％(以脲醛树脂胶粘剂(干基)的重量为基础计)的本发明的高效增量剂，然后混合均匀即可使用，所用的调胶设备和使用方法与现有技术完全相同。
本发明的高效增量剂在高含水率单板压制胶合板调胶时使用，主要起到封闭脲醛树脂中的亲水基团，增强脲醛树脂的韧性和润湿性，并能促进脲醛树脂中水分蒸发的作用。
将本发明的高效增量剂添加至脲醛树脂中，增加了胶液的固体含量、粘度和初粘性，改善了胶液的润湿性，提高了胶液在木材中的渗透性。本发明高效增量剂中的催干成分能使脲醛树脂在加热固化过程中，快速蒸发出水分，从而充分固化。本发明的高效增量剂添加到脲醛树脂中无任何不良影响，用高含水率单板压制的胶合板的各项性能均达到了国家标准要求。
实施例1
1、按以下重量配比进行原料备料：
填充剂50份，无机增强填料30份，乳化剂5份和吸湿剂15份。
其中填充剂按以下重量配比进行：
树皮粉：40份，豆粉30份，木薯粉15份，高粱粉10份，玉米粉5份。
其中无机增强填料按以下配比进行：
高岭土20份，膨润土10份。
乳化剂选用脂肪酸聚氧乙烯酯SG-10。
吸湿剂按以下配比进行：
食盐7份，尿素3份，氯化钙5份。
2、将上述配比好的原料粉碎至50-200微米后混合，得到高效增量剂1。
实施例2
1、按以下重量配比进行原料备料：
填充剂50份，无机增强填料30份，乳化剂5份和吸湿剂15份。
其中填充剂按以下重量配比进行：
树皮粉：40份，豆粉20份，木薯粉30份，玉米粉10份。
其中无机增强填料按以下配比进行：
高岭土15份，膨润土15份。
乳化剂选用吐温T-85。
吸湿剂按以下配比进行：
食盐7份，尿素3份，氯化钙5份。
2、将上述配比好的原料粉碎至50-200微米后混合，得到高效增量剂2。
实施例3
1、按以下重量配比进行原料备料：
填充剂40份，无机增强填料20份，乳化剂5份和吸湿剂5份。
其中填充剂按以下重量配比进行：
树皮粉：50份，豆粉20份，木薯粉20份，高粱粉10份。
其中无机增强填料按以下配比进行：
滑石粉15份，硅藻土15份。
乳化剂选用硬脂酸钠。
吸湿剂按以下配比进行：
食盐7份，尿素3份，氯化镁5份。
2、将上述配比好的原料粉碎至50-200微米后混合，得到高效增量剂3。
实施例4
1、按以下重量配比进行原料备料：
填充剂70份，无机增强填料40份，乳化剂10份和吸湿剂20份。
其中填充剂按以下重量配比进行：
树皮粉：40份，豆粉30份，木薯粉20份，玉米粉10份。
其中无机增强填料按以下配比进行：
高岭土15份，硅藻土15份。
乳化剂选用十二烷基硫酸钠。
吸湿剂按以下配比进行：
食盐7份，尿素3份，氯化镁5份。
2、将上述配比好的原料粉碎至50-200微米后混合，得到高效增量剂4。
实施例5
1、按以下重量配比进行原料备料：
填充剂50份，无机增强填料30份，乳化剂5份和吸湿剂15份。
其中填充剂按以下重量配比进行：
树皮粉：30份，豆粉40份，木薯粉20份，高粱粉10份。
其中无机增强填料按以下配比进行：
高岭土15份，硅藻土15份。
乳化剂选用十二烷基硫酸钠。
吸湿剂按以下配比进行：
食盐7份，尿素3份，氯化镁5份。
2、将上述配比好的原料粉碎至50-200微米后混合，得到高效增量剂5。
实施例6
1、按以下重量配比进行原料备料：
填充剂50份，无机增强填料30份，乳化剂5份和吸湿剂15份。
其中填充剂按以下重量配比进行：
树皮粉：40份，豆粉40份，木薯粉10份，高粱粉5份，玉米粉5份。
其中无机增强填料按以下配比进行：
高岭土15份，硅藻土15份。
乳化剂选用十二烷基硫酸钠。
吸湿剂按以下配比进行：
食盐7份，尿素3份，氯化钙5份。
2、将上述配比好的原料粉碎至50-200微米后混合，得到高效增量剂6。
对比例1
使用胶合板厂通用的调胶设备，在加面粉阶段，将实施例1得到的高效增量剂1分别按脲醛树脂(干基)重量的60％和70％添加到脲醛树脂中，并测定所得的两种脲醛树脂的粘度，并与不添加本发明高效增量剂而添加50％(以脲醛树脂(干基)重量的为基计)面粉的脲醛树脂的粘度进行对比。结果如表1所示。
表1高效增量剂添加前后脲醛树脂技术指标
对比例2
使用胶合板厂通用的调胶设备，在加面粉阶段，将实施例2得到的高效增量剂2分别按脲醛树脂(干基)重量的60％和70％添加到脲醛树脂中，并测定所得的两种脲醛树脂的粘度，并与不添加本发明高效增量剂而添加50％(以脲醛树脂(干基)重量的为基计)面粉的脲醛树脂的粘度进行对比。结果如表2所示。
表2高效增量剂添加前后脲醛树脂技术指标
由表1和表2可以看出，添加了本发明的高效增量剂的脲醛树脂的粘度有明显降低，有利于增强脲醛树脂的韧性和润湿性。
对比例3
将对比例1中方案1-3的脲醛树脂按照1.5mm厚5层胶合板正常的生产工艺进行施胶、组板、预压和热压。其中，单板为5年生产速生桉树单板，含水率14-18％；热压工艺条件为：压力1.0-1.2MPa，温度为105-115℃，时间为8min。将只加面粉而不加本发明高效增量剂与分别按照脲醛树脂干重的60％和70％添加本发明高效增量剂的脲醛树脂吨板胶耗及成本节省量进行对比，并按照GB/T17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》中规定的II类胶合板胶合强度和甲醛释放量测试方法检测，结果如表3所示。
表3本发明高效增量剂的应用效果对比
注：1施胶量为每平方米胶合板板坯单面的脲醛树脂使用量；2节省成本以每立方米胶合板综合成本计算。
由表3中可以看出，本发明高效增量剂可在不增加设备条件下，按照胶合板原有生产工艺，替代面粉进行调胶，可降低脲醛树脂和面粉调胶后综合施胶量的20-30％，有效降低成本和甲醛释放量，同时提高了产品的理化性能。
对比例4
将对比例2中的方案1-3的脲醛树脂按照1.5mm厚5层胶合板正常的生产工艺进行施胶、组板、预压和热压。其中，单板为5年生产速生桉树单板，含水率16-20％；热压工艺条件为：压力1.0-1.2MPa，温度为105-115℃，时间为8min。将只加面粉而不加本发明高效增量剂与分别按照脲醛树脂干重的60％和70％添加高效增量剂的脲醛树脂吨板胶耗及成本节省量进行对比，并按照GB/T17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》中规定的II类胶合板胶合强度和甲醛释放量测试方法检测，结果如表3所示。
表4本发明高效增量剂的应用效果对比
注：1施胶量为每平方米胶合板板坯单面的脲醛树脂使用量；2节省成本以每立方米胶合板综合成本计算。
由表4中可以看出，本发明高效增量剂可在不增加设备条件下，按照胶合板原有生产工艺，替代面粉进行调胶，可降低脲醛树脂和面粉调胶后综合施胶量的20-30％，有效降低成本和甲醛释放量，同时提高了产品的理化性能。当制备胶合含水率超过16％的单板时，明显地缩短了胶合板的预压时间，提高了生产效率。
将本发明的高效增量剂按照30-35wt％的添加量加入到脲醛树脂中后压制胶合板，相比于现有用面粉调胶后压制的胶合板，其胶耗减少了20-30％，每吨人造板综合成本可节省30-50元。
本发明的高效增量剂添加到脲醛树脂中无任何不良影响，用高含水率单板压制的胶合板的各项性能均达到了国家标准要求。
本发明高效增量剂的优点是：
(1)本发明高效增量剂应用于胶合板生产中，不需增加额外的设备及工序，操作简单、使用方便，不影响胶合板生产效率。
(2)采用本发明的高效增量剂调制的胶液能胶合含水率为14-18％的高含水率单板，明显缩短了胶合板的预压时间，压制成的胶合板的各项性能均达到了国家标准要求。
(3)采用本发明的高效增量剂能显著降低胶合板生产用脲醛树脂的耗胶量，相比现有的脲醛树脂胶粘剂(添加普通面粉，而没有添加本发明的高效增量剂)，可使每吨胶耗减少20-30％，每吨人造板综合成本节省30-50元。
(4)采用本发明的高效增量剂能降低胶合板的甲醛释放量，减少了环境污染，有利于人体健康。
Claims (10)
1.一种环保脲醛树脂高效增量剂，其特征在于，包括以下组分：填充剂、无机增强填料、乳化剂和吸湿剂。
2.根据权利要求1所述的脲醛树脂高效增量剂，其特征在于，各组分的重量份是：填充剂40-70份，无机增强填料20-40份，乳化剂5-10份，吸湿剂5-20份。
3.根据权利要求1所述的脲醛树脂高效增量剂，其特征在于，各组分的重量份是：填充剂50份，无机增强填料30份，乳化剂5份和吸湿剂15份。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的高效增量剂，其特征在于，所述填充剂由树皮粉、豆粉、木薯粉、高粱粉和玉米粉中的一种或它们的混合物组成；所述填充剂的各组分的重量份是：树皮粉30-50份，豆粉20-40份，木薯粉10-30份，高梁粉5-15份，玉米粉5-15份；优选，所述填充剂的各组分的重量份是：树皮粉40份，豆粉30份，木薯粉15份，高粱粉10份，玉米粉5份。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的高效增量剂，其特征在于，所述无机增强填料选自高岭土、滑石粉、膨润土和硅藻土中的一种或它们的混合物；所述乳化剂选自吐温T-85、硬脂酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪酸聚氧乙烯酯SG-10和脂肪醇聚氧乙烯醚O-50中的一种或它们的混合物；所述吸湿剂选自食盐、尿素、氯化钙和氯化镁中的一种或它们的混合物。
6.一种以上权利要求中任一项所述的高效增量剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照所述重量份称取各组分；
(2)将各组分粉碎后混合均匀，即得。
7.根据权利要求6所述的高效增量剂的制备方法，其特征在于，所述粉碎是将各组分粉碎至粒径为50-200微米之间。
8.权利要求1-5中任一项所述的高效增量剂的应用，其特征在于，所述应用是将其用于制备胶合板，优选将其用于高含水率单板压制胶合板。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述含水率为按重量计14-18％。
10.含有权利要求1-5所述的高效增量剂的木材胶粘剂。
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