CN103834357A - 不含甲醛的水性木材胶黏剂及其制作方法 - Google Patents
不含甲醛的水性木材胶黏剂及其制作方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种解决现有复合板制作中胶黏剂甲醛超标问题的并具有阻燃、防水、相变储能功能的阻燃防水相变储能无甲醛实木复合板及其制作方法，包括实木层和通过压力叠加复合在实木层上的阻燃防水相变储能层，阻燃防水相变储能层由膨胀珍珠岩、以芒硝、六水氯化钙、正辛酸和硬脂酸丁脂中的任意一种相变材料、硅溶胶溶液、植物纤维、碳酸钙、渗透剂、阻燃剂、防水剂、颜色料组成，将配料均匀搅拌后铺料，在铺料上铺设无纺布，经滚压机滚压后成为阻燃层板材，在阻燃防水相变储能层表面涂无甲醛水性胶黏剂，放上实木层板材放到预压机上，将实木层和阻燃防水相变储能层叠加预压缩处理后使实木层紧贴阻燃防水相变储能层，推进热压机进行热压，成为实木复合板，解决现有复合板制作中胶黏剂甲醛超标问题并具有节能、防火、防水的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种在加工木材制品过程起到粘接作用的不含甲醛的水性木材胶黏剂及其制作方法。
背景技术
目前在市场上使用的人造板材，需要使用大量的胶粘剂用于产品加工，其
在制作工艺中都加了含甲醛的脲醛胶（UF）、三聚氰胺-甲醛胶（MF）、改性脲醛胶和酚醛胶（PF）等，由于这些胶均使用了醛类化合物，由其制成的成品都会产生挥发性甲醛，会对人体危害极大而且污染环境，世界卫生组织（WHO）确认甲醛对人具有毒害、致癌、致畸形等危害，并且这些胶特别是脲醛胶生产的家具和地板，可持续释放甲醛5-15年，同时，传统的胶在生产过程中消耗大量的石油产品，石油的储量也必然是有限的，因此现有技术远远满足不了人们对绿色环保的要求。甲醛超标的人造胶合板已引起社会各界的高度关注。生物质高分子制作的胶黏剂取代了脲醛胶、酚醛胶、三聚氢胺，是胶黏剂行业中的一次革命性改革创新，可以广泛应用于制造板材和家俱制造中的木制品粘贴固接。目前环保无毒胶最理想的选择就是基于天然的生物质高分子蛋白胶和植物胶。这种胶粘剂无毒并且环保，但是这类胶粘剂的强度低，防水性能差，如何提高生物质高分子蛋白胶的塑性、防水性以及强度，则可以成为新的胶粘剂取代现有的这些含醛胶。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种可以解决现有胶合板制作中胶黏剂甲醛超标问题的不含甲醛的水性木材胶黏剂及其制作方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种不含甲醛的水性木材胶黏剂，其特征在于：由下列各原料按照重量份数制备而成：木质素胶10—20份、水溶性松香胶10—20份、骨胶20—30份、缩水甘油酯类环氧树脂5—10份、双氧水5—15份、氢氧化钠4—6份、淀粉10—20份、消泡剂2—6份、合成植物酯增塑剂4—6份、水120—140份、尿素5—10份，碳酸钙20—30份。
所述消泡剂是指型号为FBX-02的消泡剂。
一种所述的不含甲醛的水性木材胶黏剂的生产方法，其特征在于：具体制作步骤如下：
步骤1）、将木质素胶、水溶性松香胶、一半重量份数的淀粉和水的混合物加入反应釜中，加热至80℃---100℃，均匀搅拌30分钟后温度降至50℃后加入氢氧化钠溶液，搅拌均匀，加入缩水甘油酯类环氧树脂进行缩聚改性，以提高其胶接强度和改善其施工性能；
步骤2）、再将骨胶、碳酸钙和一半重量份数的水的混合物加入高压反应釜中，加热至80℃---100℃，搅拌30分钟后加入尿素，并将温度降至50℃，再加入双氧水进行氧化改性，再加入淀粉升温至95℃，降温至60℃以下，加入消泡剂和合成植物酯增塑剂，冷却到30℃以下，出料成为本品。
本发明具有如下积极效果：
1、本发明选用了三种天然的生物质胶：木质素胶、水溶性松香胶、骨胶，这三种胶体，其中木质素胶、水溶性松香胶是植物胶黏剂，植物胶粘剂是以植物中的植物蛋白、纤维素、木质素、葡萄糖衍生物等为基体的胶黏剂的总称，
属天然胶黏剂；原料易得，价格低廉，使用方便，生产工艺简单，但胶接强度较低，耐水性和耐霉性较差；主要用于织物、木材、纸张、皮革等材料的非结构性胶接。本发明对木质素胶进行改性后可以取代酚醛树脂，单一的木质素胶其耐水性和强度均较低，而水溶性松香胶由碱液将松香碱化后制得。碱化的方法，有在碱液中直接加入松香，在熔融的松香中加入碱液，以及碱过量加入乳化剂等多种。水溶性松香胶具有更高的胶接强度，而且成本低廉，适宜于大量应用。松香胶可直接用于金属材料，尤其是金属箔包装材料的胶接。将松香胶与无机填料（如白垩、石膏等）、无机颜料（如朱砂、铁红等）共熔制得的火漆，是一种传统的热熔胶，可用于密封文件、仪表等。另外，松香胶也是压敏胶及热熔胶常用的增粘剂。采用水溶性松香胶与木质素胶相结合可以明显提高整个胶体的强度和粘性。骨胶也属于天然生物蛋白质，骨胶是一种使用最为广泛的动物类黏结材料，因其外观为珠状也称作珠状骨胶，其特点是：黏结性能好，强度高，水分少，干燥快，黏结定型好，且价格低廉、使用方便，特别适合黏结和糊制精装书封壳，可得到良好的效果。三种胶集合在一起可以取长补短，降低整个胶体的成本。但是上述三种胶都需要进行改性，以使整个胶体符合粘接要求。
2、骨胶、淀粉与双氧水进行氧化改性：可以将骨胶的磷酸三钙分子和淀粉里的羟基（OH）经过氧化为碳酸羟基，加入碳酸钙,搅拌后加入尿素,具有防腐功能,碳酸羟基对木质具有增强粘黏的功能。由于骨胶、淀粉属于天然生然生物蛋白质，具有复杂的分子结构，无味、无毒，在冷水中吸水膨胀，溶于热温水，不溶于有机溶剂，如乙醇和***，在干燥情况下，可以长期贮存。所述的碳酸钙为白色晶体或粉末，超细碳酸钙料径0.01微米之间,天然产的矿石,经二氧化碳通过水与碳酸钠溶液作用下制得,主要用于橡胶、塑料的填充剂，也用于制药行业。
3、水溶液的糊化、消泡剂的醚化改性 ：在反应釜中加水，将水温升至80
℃--100℃，加入骨胶、碳酸钙，然后将温度降，加入氧化剂，将形成一种衍生物，进行接枝起化学反应后，形成不稳定的活性团基即：酚式羟基-OH，硫醇基-SH、醛基-CHO还原作用下形成微黄色液体，加入消泡剂和合成植物酯增塑剂，醚化成一种衍生物，形成高聚物，搅拌30秒后冷却到30℃以下，形成强度，对胶液粘度起到一定辅助作用。
4、所述生物质高分子进行接枝聚合化学反应后，形成稳定的活性团基即：酚式羟基-OH，硫醇基-SH、醛基-CHO还原作用下形成，是经过聚合高分子在高压反应釜中相互作用，制作出最环保天然防水无甲醛的水性胶黏剂。
上述生物质高分子无甲醛胶黏剂粘接所有人造板、胶合板、密度板、细木工板、刨花板及各种木材和家俱木制品制造专用粘黏剂,具有粘接强度高、不含甲醛、无苯、无胺类有害物质、成本低廉的优点。
根据本发明所得的胶合板的干状胶合强度 > 4 MPa，经50℃热水中浸泡2 h后的湿强可达到2 MPa以上，完全达二类胶的使用标准。在本技术领域，按照国家标准中人造板及饰面人造板理化性能测试方法的规定，在湿法检测中所得胶合板的干状胶合强度 > 2 MPa即为合格的胶合板。
本发明的木材胶粘剂为一种无毒环保胶粘剂，无论是在生产、运输、应用过程还是在成品使用中都没有甲醛或有毒有机物的释放，并且胶合强度高，耐水性好；其沸水煮后的强度可与酚醛胶的性能相比和完全达到二类胶的使用标准，同时制备工艺简单。
| 酚醛树脂胶 | 三聚氰胺树脂胶 | 本发明 | |
| 是否释放甲醛 | 是 | 是 | 否 |
| 原料是否再生 | 否 | 否 | 是 |
| 成本 | 高 | 高 | 低 |
| 强度 | 好 | 好 | 好 |
具体实施方式
实施例1：一种不含甲醛的水性木材胶黏剂，由下列各原料按照重量克数制备而成：木质素胶10—20克、水溶性松香胶10—20克、骨胶20—30克、缩水甘油酯类环氧树脂5—10克、双氧水5—15克、氢氧化钠4—6克、淀粉10—20克、消泡剂2—6克、合成植物酯增塑剂4—6克、水120—140克、尿素5—10克，碳酸钙20—30克。所述消泡剂是指型号为FBX-02的消泡剂。所述骨胶是由动物的皮或骨中提取的蛋白质，无色到淡黄色秀明或半透明薄片或粉粒。所述的碳酸钙是微米或纳米级的碳酸钙。其它实施例的取值范围是在上述范围内取一个原料的最大值，然后取另外各个原料的最小值均组成本发明的一组实施例，同时上述范围内取一个原料的最小值，然后取另外各个原料的最大值均组成本发明的另外一组实施例，不在累述。
具体制作步骤如下：
步骤1）、将木质素胶、水溶性松香胶、一半重量克数的淀粉和水的混合物加入反应釜中，加热至80℃---100℃，均匀搅拌30分钟后温度降至50℃后加入氢氧化钠溶液，搅拌均匀，加入缩水甘油酯类环氧树脂进行缩聚改性，以提高其胶接强度和改善其施工性能；
步骤2）、再将骨胶、碳酸钙和一半重量克数的水的混合物加入高压反应釜中，加热至80℃---100℃，搅拌30分钟后加入尿素，并将温度降至50℃，再加入双氧水进行氧化改性，再加入淀粉升温至95℃，降温至60℃以下，加入消泡剂和合成植物酯增塑剂，冷却到30℃以下，出料成为本品。
具体制作步骤如下：首先，将水加入高压反应釜中，升温至85℃---100℃，然后，加入均匀搅拌后的骨胶和碳酸钙，搅拌30分钟后加入尿素，并将温度降至50℃----70℃，再加入氧化剂进行氧化改性形成微黄色液体，再加入淀粉升温至95℃，保持30秒，降温至60℃以下，加入消泡剂和磷苯二甲酸二丁酯，搅拌30秒后，冷却到30℃以下，出料即成为本品。
实施例2：一种不含甲醛的水性木材胶黏剂，由下列各原料按照重量克数制备而成：木质素胶10—20克、水溶性松香胶10—20克、骨胶20—30克、缩水甘油酯类环氧树脂5—10克、双氧水5—15克、氢氧化钠4—6克、淀粉10—20克、消泡剂2—6克、合成植物酯增塑剂4—6克、水120—140克、尿素5—10克，碳酸钙20—30克。所述消泡剂是指型号为FBX-02的消泡剂。所述骨胶是由动物的皮或骨中提取的蛋白质，无色到淡黄色秀明或半透明薄片或粉粒。所述的碳酸钙是微米或纳米级的碳酸钙。
具体制作步骤如下：
步骤1）、将木质素胶、水溶性松香胶、一半重量克数的淀粉和水的混合物加入反应釜中，加热至80℃---100℃，均匀搅拌30分钟后温度降至50℃后加入氢氧化钠溶液，搅拌均匀，加入缩水甘油酯类环氧树脂进行缩聚改性，以提高其胶接强度和改善其施工性能；
步骤2）、再将骨胶、碳酸钙和一半重量克数的水的混合物加入高压反应釜中，加热至80℃---100℃，搅拌30分钟后加入尿素，并将温度降至50℃，再加入双氧水进行氧化改性，再加入淀粉升温至95℃，降温至60℃以下，加入消泡剂和合成植物酯增塑剂，冷却到30℃以下，出料成为本品。
具体制作步骤如下：首先，将水加入高压反应釜中，升温至85℃---100℃，然后，加入均匀搅拌后的骨胶和碳酸钙，搅拌30分钟后加入尿素，并将温度降至50℃----70℃，再加入氧化剂进行氧化改性形成微黄色液体，再加入淀粉升温至95℃，保持30秒，降温至60℃以下，加入消泡剂和磷苯二甲酸二丁酯，搅拌30秒后，冷却到30℃以下，出料即成为本品。
Claims (7)
1. 一种阻燃防水相变储能无甲醛实木复合板，包括实木层和通过压力叠加复合在实木层上的阻燃防水相变储能层，其特征在于：所述的阻燃防水相变储能层由下列各原料按重量份数制备而成：膨胀珍珠岩30—80份、以芒硝、六水氯化钙、正辛酸和硬脂酸丁脂中的任意一种相变材料20—30份、硅溶胶溶液30—80份、植物纤维30—60份、碳酸钙2—10份、渗透剂0.5—5份、阻燃剂8—35份、防水剂2—8份、颜色料1—5份，首先将膨胀珍珠岩和相变材料充分混合，然后将混合后的吸附有相变材料的膨胀珍珠岩投入到硅溶胶溶液中，浸泡1～2小时后，捞出后离心甩干，将甩干后的物料与植物纤维、碳酸钙、渗透剂、阻燃剂、防水剂、颜色料均匀搅拌后铺料，在铺料上铺设有无纺布，再经滚压机滚压后成为阻燃防水相变储能层板材，在阻燃防水相变储能层板材表面涂抹无甲醛水性胶黏剂后，放上实木层板材放到预压机工作台面上，将实木层和阻燃防水相变储能层叠加预压缩处理后，使实木层紧贴阻燃防水相变储能层，然后推进热压机进行热压，即成实木复合板；
所述的无甲醛水性胶黏剂由下列各原料按照重量份数制备而成：木质素胶10—20份、水溶性松香胶10—20份、骨胶20—30份、缩水甘油酯类环氧树脂5—10份、双氧水5—15份、氢氧化钠4—6份、淀粉10—20份、消泡剂2—6份、合成植物酯增塑剂4—6份、水120—140份、尿素5—10份，碳酸钙20—30份。
2.根据权利要求1所述的阻燃防水相变储能无甲醛实木复合板，其特征在于：所述的消泡剂是指羟值:45-56毫克KOH/克，酸值＜0.5毫克KOH/克,浊点17-25℃,与水易形成乳液,2%乳液PH值6.3,密度0.879,在温水中稳定,为造纸、纤维、印染工业清除水中大量泡沫，能够消除含有泡沫质所产生的泡沫、无毒的型号为FBX-02的消泡剂，这种市售的消泡剂由液体石腊、硬脂酸配制而成。
3.根据权利要求1所述的阻燃防水相变储能无甲醛实木复合板，其特征在于：所述的骨胶是由动物的皮或骨中提取的蛋白质，无色到淡黄色秀明或半透明薄片或粉粒。
4.根据权利要求1所述的阻燃防水相变储能无甲醛实木复合板，其特征在于：所述的渗透剂选用型号为JFC-2的渗透剂，学名：仲辛醇聚氧乙烯醚，化学分子式：C8H17O·（CH2CH2O）nHn=1-6，黄色透明粘稠液体，低温时有凝冻现象，中性PH值6—8，其5%水溶液加热至50℃以上呈混浊状，降低温度仍可恢复澄清，浊点40—50℃，稳定性好，耐酸碱、硬水及重金属盐，混用性好，能与阳离子型、阴离子型、非离子性表面活性剂及合成树脂初缩体同浴作用，还有乳化作用，不会与各种染料发生沉淀与纤维无素合力，用后易洗去，用作渗透剂，由仲辛醇和环氧乙烷缩合而成。
5.根据权利要求1所述的阻燃防水相变储能无甲醛实木复合板，其特征在于：所述的阻燃剂选用型号是FR-2的阻燃剂，学名：反丁烯二酸双脂，白色结晶粉沫，熔点为≥57℃分解温度220℃，一种反应型的塑料阻燃剂，主要用于ABS和不饮和聚脂树脂可达到离火自熄的阻燃效果。
6.根据权利要求1所述的阻燃防水相变储能无甲醛实木复合板，其特征在于：所述的防水剂选用油脂、石蜡、明胶、硅油、含金硅油、表面活性剂之一。
7.一种如权利要求1所述的阻燃防水相变储能无甲醛实木复合板的制作方法，其特征在于：制作步骤如下：
首先制备相变材料，按所述配比取相变材料，将其置入加热容器中，按其材料的熔点加热，融化成液体后，注入搅拌机中，按配比加入膨胀珍珠岩，将膨胀珍珠岩和相变材料充分搅拌均匀；
然后将混合后的吸附有相变材料的膨胀珍珠岩投入到硅溶胶溶液中，浸泡1～2小时后，捞出后离心甩干，
其次将甩干后的物料与植物纤维、碳酸钙、渗透剂、阻燃剂、防水剂、颜色料均匀均匀搅拌后，喂进定型成型机，流入若干个料斗，实现自动铺料，在铺料上铺设有无纺布，经定型成型滚压机强力滚压后成为阻燃防水相变储能层板材，
干燥后在阻燃防水相变储能层板材表面涂抹无甲醛水性胶黏剂后，放上实木层板材放到预压机工作台面上，将实木层和阻燃防水相变储能层叠加预压缩处理后，使实木层紧贴阻燃防水相变储能层，然后推进热压机进行热压，
热压温度为105℃---115℃，热压时间为6---15分钟，压力为0.8mpa---1.2mpa，再经过冷却、修边、截边、砂光、分类后即成实木复合板。
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| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhang Jikai Inventor after: Kang Yingbin Inventor after: Zhang Jiyang Inventor after: Li Xuwei Inventor after: Zhang Yanping Inventor after: Liu Jianchao Inventor after: Xu Dawei Inventor after: Li Cuncun Inventor after: Xiao Haitao Inventor after: Xia Lian Inventor before: Liu Zeyuan Inventor before: Wang Yiting |
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| COR | Change of bibliographic data | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20160301 Address after: 450000, Henan Province, Zheng Dong New District, Zhengzhou Xiang Sheng street, building 10, building 0602, No. 6, No. 4 Applicant after: HENAN LINGDIAN CONSTRUCTION CO., LTD. Address before: 467300 No. 20 Qianjin Street, Chengguan Town, Lushan Mountain County, Henan, Pingdingshan Applicant before: Wang Yiting |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 450000, Henan Province, Zheng Dong New District, Zhengzhou Xiang Sheng street, building 10, building 0602, No. 6, No. 4 Patentee after: Zero Creative Technology Limited Address before: 450000, Henan Province, Zheng Dong New District, Zhengzhou Xiang Sheng street, building 10, building 0602, No. 6, No. 4 Patentee before: HENAN LINGDIAN CONSTRUCTION CO., LTD. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160330 Termination date: 20171123 |