CN104312443B - 一种木制品用高性能无醛胶黏剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种木制品用高性能无醛胶黏剂及其制备方法，这种高性能无醛胶黏剂是由聚多巴胺和可再分散乳胶粉联合改性水玻璃，加上填料和固化剂制得，配方组成（按重量份）为：水玻璃60-80份，盐酸多巴胺5-15份，硫酸铜1-2份，缓冲液50-150份，可再分散乳胶粉5-10份，磷酸硅铝10-20份，焦宝石粉10-30份。制备过程包括水玻璃-缓冲液体系中聚多巴胺的原位生成和乳胶粉添加改性以及复合胶黏剂制备两个步骤。本发明的木制品用高性能无醛胶黏剂制备简便、适用性广、胶接材料的性能优越。

Description

一种木制品用高性能无醛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，具体为一种木制品用高性能无醛胶黏剂及其制备方法。
背景技术
我国是木制品生产大国，2013年度全国木质家具产量236463490件，全年生产总值超过6600亿元，占国内生产总值的1.27%，其生产过程及所使用的人造板生产均需使用胶黏剂；木地板总产量突破5亿平方米，其中纯实木地板仅占10%，其余90%均依靠人造板（主要是高密度纤维板和多层复合板）作为基材胶合而成，胶黏剂性能的优劣对木制品的性能起着决定性的作用。
木家具和木地板均用于室内，不仅要求其具有美观、牢固、不变形的性能特点，而且要求其具有更低的甲醛释放量，以营造更为舒适健康的人居环境。众所周知，木制品的甲醛限量释放主要依靠所使用的胶黏剂的环保性能来保证，而其物理力学性能也与胶黏剂有相当大的关系。目前，常用的木制品胶黏剂有3类：醛类胶（UF、MF）、聚醋酸乙烯酯树脂（PVAc）、聚异氰酸酯胶（EPI）。这3类胶中，醛类胶的价格低，游离甲醛含量高，环保性差；PVAc胶价格适中，环保性较好，但耐水性差；EPI胶价格最高，粘接性能最好，但其必须与毒性固化剂混合使用，导致环保性不够。而且这些胶黏剂对不同木质材料并不具有普适性。为了满足社会发展和人们对环保装饰材料和家居用品的强大需求，木制品胶黏剂的发展也必须向着环保、高性能、低成本、多树种、多工艺适应性的方向发展。
发明内容
本发明所解决的技术问题是在于提供一种木制品用高性能无醛胶黏剂，以解决上述背景技术中的缺点。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种木制品用高性能无醛胶黏剂，其原料包括以下重量份的组分：
水玻璃：60-80份；
盐酸多巴胺：5-15份；
硫酸铜：1-2份；
缓冲液：50-150份；
可再分散乳胶粉：5-10份；
磷酸硅铝：10-20份；
焦宝石粉：10-30份。
一种木制品用高性能无醛胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
1）向60-80份水玻璃中加入50-150份缓冲溶液，接着将5-15份盐酸多巴胺和1-2份硫酸铜溶解在上述溶液中，在有氧条件下以200r/min转速低速搅拌5-20h，得到具有黏附性的聚多巴胺-水玻璃混合胶液；
2）在步骤1）制备的混合胶液中加入5-10份可再分散乳胶粉和10-20份磷酸硅铝，充分搅拌均匀。最后根据胶黏剂的黏度情况，添加10-30份焦宝石粉，搅拌均匀即可。
在本发明中，所述水玻璃可以是模数为2.6-3.5的钠水玻璃、模数为2.6-3.5的钾水玻璃、模数为2.6-3.5的锂水玻璃的一种或几种的组合；
在本发明中，所述缓冲液可以是浓度为10mmol/L的三羟甲基氨基甲烷溶液、浓度为10mmol/L的三羟甲基氨基甲烷-盐酸混合溶液、浓度为10mmol/L的盐酸溶液的任意一种；
在本发明中，所述可再分散乳胶粉可以是醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉、乙烯与氯乙烯及月硅酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯酯共聚胶粉、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉、醋酸乙烯酯与丙烯酸酯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯均聚胶粉、苯乙烯与丁二烯共聚胶粉中的至少一种。
本发明的技术原理在于利用了一种仿贻贝黏附蛋白高分子（聚多巴胺）来增强水玻璃胶对木材的粘接性，聚多巴胺具有黏附速度快、耐腐蚀、粘接强度高、无毒的特点。在由水玻璃和缓冲液组成的胶液中，多巴胺分子中的儿茶酚基团很容易被氧化，生成具有邻苯二醌结构的多巴胺醌中间体，多巴胺与多巴胺醌进一步发生反歧化反应，产生半醌自由基，两个半醌自由基经过偶合交联就可在基体材料表面形成交联复合层，同时水玻璃胶黏剂在磷酸硅铝固化剂作用下，可快速固化，进而使聚多巴胺-水玻璃胶能在木质材料表面形成牢固的粘接。可再分散乳胶粉提供给水玻璃胶黏剂一定的柔韧性，焦宝石粉赋予胶黏剂以阻燃耐火性能。
有益效果：本发明所用主要组分水玻璃、盐酸多巴胺、可再分散乳胶粉、焦宝石粉等均来源丰富、性能优良、无毒无害，保证了胶黏剂的高性能和无醛无毒。本发明制得的高性能无醛木制品胶黏剂可适用于粘接不同的木质树种和木质原材料（木粉、木纤维、木单板、竹纤维、竹粉、竹片、以及非木质农作物秸秆粉末等），可完全替代常用的脲醛胶、乳白胶、异氰酸酯胶等胶黏剂，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
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
向60份水玻璃中加入50份缓冲溶液，接着将5份盐酸多巴胺和1份硫酸铜溶解在上述溶液中，在有氧条件下以200r/min转速低速搅拌5h，得到具有黏附性的聚多巴胺-水玻璃混合胶液；接着在制备的混合胶液中入5份可再分散乳胶粉和10份磷酸硅铝，充分搅拌均匀。最后添加10份焦宝石粉，搅拌均匀即可。
实施例2
向70份水玻璃中加入100份缓冲溶液，接着将10份盐酸多巴胺和1.5份硫酸铜溶解在上述溶液中，在有氧条件下以200r/min转速低速搅拌12.5h，得到具有黏附性的聚多巴胺-水玻璃混合胶液；接着在制备的混合胶液中入7.5份可再分散乳胶粉和15份磷酸硅铝，充分搅拌均匀。最后添加20份焦宝石粉，搅拌均匀即可。
实施例3
向80份水玻璃中加入150份缓冲溶液，接着将15份盐酸多巴胺和2份硫酸铜溶解在上述溶液中，在有氧条件下以200r/min转速低速搅拌20h，得到具有黏附性的聚多巴胺-水玻璃混合胶液；接着在制备的混合胶液中入10份可再分散乳胶粉和20份磷酸硅铝，充分搅拌均匀。最后添加30份焦宝石粉，搅拌均匀即可。
以上显示和描述了本发明的基本原理和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，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种木制品用高性能无醛胶黏剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：
水玻璃：60-80份；
盐酸多巴胺：5-15份；
硫酸铜：1-2份；
缓冲液：50-150份；
可再分散乳胶粉：5-10份；
磷酸硅铝：10-20份；
焦宝石粉：10-30份。
2.一种木制品用高性能无醛胶黏剂的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
1）向60-80份水玻璃中加入50-150份缓冲液，接着将5-15份盐酸多巴胺和1-2份硫酸铜溶解在上述溶液中，在有氧条件下以200r/min转速低速搅拌5-20h，得到具有黏附性的聚多巴胺-水玻璃混合胶液；
2）在步骤1）制备的混合胶液中入5-10份可再分散乳胶粉和10-20份磷酸硅铝，充分搅拌均匀，最后添加10-30份焦宝石粉，搅拌均匀即可。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，水玻璃是模数为2.6-3.5的钠水玻璃、模数为2.6-3.5的钾水玻璃、模数为2.6-3.5的锂水玻璃的一种或几种的组合。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述缓冲液是浓度为10mmol/L的三羟甲基氨基甲烷溶液、浓度为10mmol/L的三羟甲基氨基甲烷-盐酸混合溶液、浓度为10mmol/L的盐酸溶液的任意一种。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述可再分散乳胶粉包括醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉、乙烯与氯乙烯及月硅酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯酯共聚胶粉、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉、醋酸乙烯酯与丙烯酸酯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯均聚胶粉、苯乙烯与丁二烯共聚胶粉中的至少一种。
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