CN103773253A - 一种阻燃防水硅酸盐木材胶黏剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阻燃防水硅酸盐木材胶黏剂及其制备方法，所述胶黏剂包括以下重量份的组分：硅酸盐溶液：60-70份；碳纳米管分散液：10-15份；硅烷偶联剂：1-3份；有机硅乳液：3-5份；蛭石粉：5-10份；白炭黑：4-6份；磷酸硅：8-12份。制备方法包括碳纳米管分散液和有机硅乳液联合改性硅酸盐溶液以及硅酸盐胶黏剂制备两个步骤。本发明的阻燃防水硅酸盐木材胶黏剂环保无毒、制备简便、胶合材料的性能优越。

Description

一种阻燃防水硅酸盐木材胶黏剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及木材胶黏剂领域，具体为一种阻燃防水硅酸盐木材胶黏剂及其制备方法。

背景技术

众所周知，人造板工业对胶黏剂有着巨大需求。随着近些年来安全、环保意识日益深入人心，现代社会对人造板用胶黏剂的要求也越来越高，主要体现在高性能、环保和功能性方面，开发无毒无污染的高性能功能型胶黏剂已经成为当前木材胶黏剂发展的主流趋势。

硅酸盐胶黏剂是目前最重要、也是最有发展前途的一类无机胶黏剂。它具有环保无毒、制备简便、成本低廉、粘接性能好、耐温性优异、可室温固化、耐油、耐辐射和耐久性好等诸多优点，并被广泛应用于金属、陶瓷、玻璃、石材等材料的粘接。将硅酸盐胶黏剂引入木材粘接领域，有望彻底解决因胶黏剂引起的人造板中醛类和其他有毒化合物释放问题，同时还有利于降低人造板生产能耗，提高人造板阻燃耐火性能，对于促进人造板产业升级和扩大硅酸盐胶黏剂应用范围具有重要意义。

然而，硅酸盐的刚性分子结构导致固化后的胶黏剂存在脆性大、耐水性能差的重要缺陷，大大限制了硅酸盐胶黏剂在木材加工领域的实际应用。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种阻燃防水硅酸盐木材胶黏剂及其制备方法，以解决上述背景技术中的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种阻燃防水硅酸盐木材胶黏剂，其原料包括以下重量份的组分：

硅酸盐溶液：60-70份；

碳纳米管分散液：10-15份；

硅烷偶联剂：1-3份；

有机硅乳液：3-5份；

蛭石粉：5-10份；

白炭黑：4-6份；

磷酸硅：8-12份。

作为本发明进一步的方案：所述阻燃防水硅酸盐木材胶黏剂的原料为以下重量份的组分：

硅酸盐溶液：65份；

碳纳米管分散液：12.5份；

硅烷偶联剂：2份；

有机硅乳液：4份；

蛭石粉：7.5份；

白炭黑：5份；

磷酸硅：10份。

作为本发明进一步的方案：所述硅酸盐溶液中硅酸盐的质量分数为40-60%，且硅酸盐溶液是硅酸钠水溶液、硅酸钾水溶液、硅酸锂水溶液的一种或几种的组合。

作为本发明进一步的方案：所述碳纳米管分散液中碳纳米管含量为2-5wt%，且碳纳米管分散液是单壁碳纳米管水分散液、多壁碳纳米管水分散液、单壁碳纳米管聚乙烯醇分散液、多壁碳纳米管聚乙烯醇分散液的一种或几种的组合。

作为本发明进一步的方案：所述硅烷偶联剂是硅烷偶联剂KH550、KH560和KH570的一种或几种的组合。

作为本发明进一步的方案：所述有机硅乳液中有机硅的质量分数为20-50%，且有机硅乳液为阴离子型有机硅乳液、复合离子型有机硅乳液、自交联型有机硅乳液的一种或几种的组合。

所述阻燃防水硅酸盐木材胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：

1）将硅烷偶联剂加入硅酸盐溶液中，在60-80℃下搅拌10-30min，接着加入碳纳米管分散液，以高于20转/秒的转速搅拌10-30min，得到碳纳米管改性硅酸盐溶液；

2）将步骤1）得到的碳纳米管改性硅酸盐溶液降温至40-50℃后，缓缓加入有机硅乳液，充分混合后将溶液降至室温；加入蛭石粉搅拌均匀；

3）将白炭黑和磷酸硅混合均匀后加入步骤2）得到的溶液中，搅拌均匀即可。

作为本发明进一步的方案：步骤1）中在70℃下搅拌20min，接着加入碳纳米管分散液，以高于20转/秒的转速搅拌20min。

作为本发明进一步的方案：步骤2）中将步骤1）得到的碳纳米管改性硅酸盐溶液降温至45℃。

作为本发明进一步的方案：步骤3）中将白炭黑和磷酸硅按照重量比为1:2的比例混合均匀。

本发明的技术特点在于：碳纳米管具有高强度高模量的力学性能特点，柔韧性能突出，利用碳纳米管与硅酸盐溶液共混，以实现有力降低固化胶脆性的目的；有机硅乳液通过离子螯合作用可夺取硅酸盐溶液中亲水性的碱金属阳离子，起到提高耐水性和柔韧性的作用；蛭石粉作为填料，具有可调整胶黏剂的黏度和赋予胶黏剂阻燃耐火性能的双重作用；白炭黑和磷酸硅为硅酸盐溶液的耐水型复合固化剂，可实现固化胶的防水性能。因而以上组合体系可以得到高性能的阻燃防水型硅酸盐木材胶黏剂。

有益效果：本发明所用主要组分硅酸盐、碳纳米管、白炭黑、磷酸硅、蛭石粉等均来源丰富、性能优良、无毒无害，保证了胶黏剂的高性能和绿色环保。本发明制得的阻燃防水硅酸盐木材胶黏剂可完全替代常用的脲醛胶、白乳胶等木工胶黏剂，而且制备工艺简便，适合于工业化推广和生产应用。

具体实施方式

为了使本发明的技术手段、创作特征、工作流程、使用方法达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本发明。

实施例1

将1份硅烷偶联剂加入60份硅酸盐溶液中，在60℃下搅拌10min，接着加入10份碳纳米管分散液，以高于20转/秒的转速搅拌10min，得到碳纳米管改性硅酸盐溶液；然后将上述碳纳米管改性硅酸盐溶液降温至40℃后，缓缓加入3份有机硅乳液，充分混合后将溶液降至室温；加入5份蛭石粉搅拌均匀；将4份白炭黑和8份磷酸硅混合均匀后加入上述溶液中，搅拌均匀即可。

实施例2

将2份硅烷偶联剂加入65份硅酸盐溶液中，在70℃下搅拌20min，接着加入12份碳纳米管分散液，以高于20转/秒的转速搅拌20min，得到碳纳米管改性硅酸盐溶液；然后将上述碳纳米管改性硅酸盐溶液降温至45℃后，缓缓加入4份有机硅乳液，充分混合后将溶液降至室温；加入7.5份蛭石粉搅拌均匀；将5份白炭黑和10份磷酸硅混合均匀后加入上述溶液中，搅拌均匀即可。

实施例3

将3份硅烷偶联剂加入70份硅酸盐溶液中，在80℃下搅拌30min，接着加入15份碳纳米管分散液，以高于20转/秒的转速搅拌30min，得到碳纳米管改性硅酸盐溶液；然后将上述碳纳米管改性硅酸盐溶液降温至50℃后，缓缓加入5份有机硅乳液，充分混合后将溶液降至室温；加入10份蛭石粉搅拌均匀；将6份白炭黑和12份磷酸硅混合均匀后加入上述溶液中，搅拌均匀即可。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种阻燃防水硅酸盐木材胶黏剂，其特征是：其原料包括以下重量份的组分：

硅酸盐溶液：60-70份；

碳纳米管分散液：10-15份；

硅烷偶联剂：1-3份；

有机硅乳液：3-5份；

蛭石粉：5-10份；

白炭黑：4-6份；

磷酸硅：8-12份。

2.根据权利要求1所述的阻燃防水硅酸盐木材胶黏剂，其特征是：所述阻燃防水硅酸盐木材胶黏剂的原料为以下重量份的组分：

硅酸盐溶液：65份；

碳纳米管分散液：12.5份；

硅烷偶联剂：2份；

有机硅乳液：4份；

蛭石粉：7.5份；

白炭黑：5份；

磷酸硅：10份。

3.根据权利要求1所述的阻燃防水硅酸盐木材胶黏剂，其特征是：所述硅酸盐溶液中硅酸盐的质量分数为40-60%，且硅酸盐溶液是硅酸钠水溶液、硅酸钾水溶液、硅酸锂水溶液的一种或几种的组合。

4.根据权利要求1所述的阻燃防水硅酸盐木材胶黏剂，其特征是：所述碳纳米管分散液中碳纳米管含量为2-5wt%，且碳纳米管分散液是单壁碳纳米管水分散液、多壁碳纳米管水分散液、单壁碳纳米管聚乙烯醇分散液、多壁碳纳米管聚乙烯醇分散液的一种或几种的组合。

5.根据权利要求1所述的阻燃防水硅酸盐木材胶黏剂，其特征是：所述硅烷偶联剂是硅烷偶联剂KH550、KH560和KH570的一种或几种的组合。

6.根据权利要求1所述的阻燃防水硅酸盐木材胶黏剂，其特征是：所述有机硅乳液中有机硅的质量分数为20-50%，且有机硅乳液为阴离子型有机硅乳液、复合离子型有机硅乳液、自交联型有机硅乳液的一种或几种的组合。

7.一种如权利要求1-6任一所述的阻燃防水硅酸盐木材胶黏剂的制备方法，其特征是：包括以下步骤：

1）将硅烷偶联剂加入硅酸盐溶液中，在60-80℃下搅拌10-30min，接着加入碳纳米管分散液，以高于20转/秒的转速搅拌10-30min，得到碳纳米管改性硅酸盐溶液；

将步骤1）得到的碳纳米管改性硅酸盐溶液降温至40-50℃后，缓缓加入有机硅乳液，充分混合后将溶液降至室温；加入蛭石粉搅拌均匀；

将白炭黑和磷酸硅混合均匀后加入步骤2）得到的溶液中，搅拌均匀即可。

8.根据权利要求7所述的阻燃防水硅酸盐木材胶黏剂，其特征是：步骤1）中在70℃下搅拌20min，接着加入碳纳米管分散液，以高于20转/秒的转速搅拌20min。

9.根据权利要求7所述的阻燃防水硅酸盐木材胶黏剂，其特征是：步骤2）中将步骤1）得到的碳纳米管改性硅酸盐溶液降温至45℃。

10.根据权利要求7所述的阻燃防水硅酸盐木材胶黏剂，其特征是：步骤3）中将白炭黑和磷酸硅按照重量比为1:2的比例混合均匀。