CN104479596A - 水基环保型拼板胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水基环保型拼板胶及其制备方法,属于胶黏剂技术领域。该水基环保型拼板胶包括按照质量份数计的如下原料:聚乙烯醇0.1~1份、聚乙酸乙烯酯乳液0.5~10份、聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液0.5~10份、碳酸钙粉末0.5~2份、纳米氧化物0.01~0.1份、羧甲基纤维素0.001~0.02份、苯乙烯-丁二烯胶乳0.1~1份、消泡剂0.01~0.1份、防腐剂0.01~0.08份、水6~12份、交联剂1.34~3.46份。本发明使用聚醋酸乙烯酯乳液、聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液为基体,制备的主剂不含甲醛,是一种水基环保型胶黏剂;所用单体及成分均属于低毒、环境友好、有利于清洁生产的化学品。
Description
技术领域
本发明属于胶黏剂技术领域,具体涉及一种水基环保型拼板胶及其制备方法。
背景技术
集成材可充分利用短小料或者小径材拼接而成,不仅保留了天然木材性能优异、材质均匀的特性,还可以拼接成人造板所不能代替的大规格板材,大大提高了木材的利用率,受到国内国际市场的普遍欢迎。由于我国保护生态环境和森林资源,近年来可利用森林、木材资源急剧减少,合理利用现有木材资源尤为重要。
集成材用胶黏剂是胶黏剂工业中最重要的胶种之一。与过去木材加工领域常用的脲醛(UF)、三聚氰胺-甲醛(MF)、酚醛(PF)以及聚氨酯(PU)相比,乳液胶黏剂固化成膜后具有柔韧性好、性能稳定且不含甲醛的特点,成为具有发展前景的集成材用拼板胶黏剂。水性高分子-异氰酸酯(API)双组分拼板胶属非甲醛系合成树酯胶黏剂的代表,还有胶接强度高、施胶量低、刨花含水率范围广、耐水性优、耐热和耐老化、可常温固化、热压周期短、对农产品加工剩余物的粘接性能优异等优点,还可缓解林木资源不足的压力。
专利CN 102086369提供了一种水基型双组份拼板胶,使用醋酸乙烯酯、丙烯酸丁酯等经过乳液聚合,并通过增强剂增强性能,种子聚合型共聚工艺实现了多元化共聚,乳液形成“核壳”结构,使共聚乳液获得更加优良的性能;在配方中加入增强剂和丙烯酸-2-羟丙酯,使产品具有粘接强度高、木破率高、浸泡剥离率和煮沸剥离率低等优点。但十二烷基硫醇、丙烯酸-2-羟丙酯单体等成分具有可燃及毒性,对人畜及环境有害,属于受接触控制及危险化学品,限制了该拼板胶的清洁生产。
专利CN 102925081提供了一种高强度双组份拼板胶及其制备方法,使用醋酸乙烯类乳液、功能单体高速分散混合制备流动浆状物产品,再和多亚甲基多苯基多异氰酸酯固化。属于水基型环保胶粘剂;生产过程操作简单,产品存储稳定性好;功能单体的加入提升了拼板胶的干、湿强度,满足行业LY/T1601标准和实际使用要求。但其高岭土和滑石粉一般只能达μm级,CaCO3尽管可达nm级,但在高速水分散过程中遇水形成胶体,引发粒子团聚,恶化拼板胶性能。
与“三醛胶”相比,以上拼板胶的主剂不含甲醛,环保性较好,但产品生产及应用等综合性能有待进一步提高,如无机填料的粒子种类单一,溶剂型单体有毒、易燃、异味、易造成空气及环境污染等缺点,可使用资源丰富、价廉无毒、增强与交联剂作用的生物基单体,增加触变剂的使用,减少原有粒子团聚的缺点,增强胶黏剂力学性能的新型胶种。
发明内容
解决的技术问题:本发明的目的是克服现有技术的不足,推动清洁生产理念,而提供一种成本较低、生物相容性好,且具有力学性能较好等特点的水基环保型拼板胶配方及其制备方法,实现集成材的高效利用。
本发明的技术方案:
水基环保型拼板胶,包括按照质量份数计的如下原料:聚乙烯醇0.1~1份、聚乙酸乙烯酯乳液0.5~10份、聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液0.5~10份、碳酸钙粉末0.5~2份、纳米氧化物0.01~0.1份、羧甲基纤维素0.001~0.02份、苯乙烯-丁二烯胶乳0.1~1份、消泡剂0.01~0.1份、防腐剂0.01~0.08份、水6~12份、交联剂1.34~3.46份。
所述的水基环保型拼板胶,其中,所述聚乙烯醇聚合度为1700-2400,醇解度为87-89。
所述的水基环保型拼板胶,其中,所述碳酸钙粉末的粒径为1250目。
所述的水基环保型拼板胶,其中,所述纳米氧化物为TiO2或SiO2中的一种,所述纳米氧化物的粒径<20nm。
所述的水基环保型拼板胶,其中,所述苯乙烯-丁二烯胶乳固含量为25~60%。
所述的水基环保型拼板胶,其中,所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。
所述的水基环保型拼板胶,其中,所述防腐剂为苯甲酸钠。
所述的水基环保型拼板胶,其中,所述羧甲基纤维素为羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素钾中的一种。
所述的水基环保型拼板胶,其中,所述交联剂为MDI、TDI、HIPDI、HMDI或HDI中的一种。
所述的水基环保型拼板胶的制备方法,包括如下步骤:
步骤一:按照质量配比,将0.1~1份聚乙烯醇、3~6份水依次加入反应釜中,于80~95℃下搅拌至聚乙烯醇完全溶解,后降温至70~80℃,得聚乙烯醇水溶液;
步骤二:将余量的水、0.5~2份碳酸钙粉末、0.01~0.1份纳米氧化物和0.001~0.02份羧甲基纤维素混合分散均匀,得拼接胶黏剂钙水;
步骤三:将聚乙烯醇水溶液加入步骤二所得拼接胶黏剂钙水中,搅拌,依次加入0.5~10份聚乙酸乙烯酯乳液、0.5~10份聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液、0.1~1份苯乙烯-丁二烯胶乳、0.01~0.1份消泡剂、0.01~0.08份防腐剂,控制粘度为6000~12000mPa.s,得主剂;
步骤四:将交联剂与步骤三所得主剂混合搅拌均匀,即得所述水基环保型拼板胶。
所制拼板胶在常温于1.5小时内用完,胶辊手工布胶,施胶量按160~346g/m2计,开放、闭锁堆积时间分别控制为8min、5min,施压0.8Mpa,保压时间1.5h,养生12~24小时后可 进行补加工,养生72小时后可成品出厂使用
有益效果
第一,与目前木材加工领域常用的“三醛胶”相比,本发明使用聚醋酸乙烯酯乳液、聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液为基体,制备的主剂不含甲醛,是一种水基环保型胶黏剂;所用单体及成分均属于低毒、环境友好、有利于清洁生产的化学品。
第二,本发明使用来源广泛、成本较低的羧甲基纤维素,属于生物基单体,能改善胶黏剂的流畅性和黏度,便于上胶;还可增强与交联剂异氰酸酯的相互作用,增强胶黏剂的力学性能;
第三,除碳酸钙粉末外,本发明通过再加入纳米氧化物作为触变剂,并将多种乳液以及苯乙烯-丁二烯胶乳混合使用,有利于优势互补,进一步提高了拼板胶的综合性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
水基环保型拼板胶,包括按照质量份数计的如下原料:聚乙烯醇1份、聚乙酸乙烯酯乳液10份、聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液0.5份、碳酸钙粉末2份、纳米氧化物0.1份、羧甲基纤维素钠0.02份、苯乙烯-丁二烯胶乳1份、消泡剂0.1份、防腐剂0.08份、水12份、交联剂1.34份。所述聚乙烯醇聚合度为1700,醇解度为88,所述碳酸钙粉末的粒径为1250目,所述纳米氧化物为SiO2,所述纳米氧化物的粒径<20nm,所述苯乙烯-丁二烯胶乳固含量为60%,所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷,所述防腐剂为苯甲酸钠,所述交联剂为多异氰酸酯TDI。
所述的水基环保型拼板胶的制备方法,包括如下步骤:
步骤一:按照质量配比,将1份聚乙烯醇、6份水依次加入反应釜中,于80℃下搅拌至聚乙烯醇完全溶解,后降温至80℃,得聚乙烯醇水溶液;
步骤二:将余量的水、2份碳酸钙粉末、0.1份纳米氧化物和0.02份羧甲基纤维素钠混合分散均匀,得拼接胶黏剂钙水;
步骤三:将聚乙烯醇水溶液加入步骤二所得拼接胶黏剂钙水中,搅拌,依次加入10份聚乙酸乙烯酯乳液、0.5份聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液、1份苯乙烯-丁二烯胶乳、0.1份消泡剂、0.08份防腐剂,控制粘度为9000~12000mPa.s,得主剂;
步骤四:交联剂与主剂按照质量配比(相当5份多异氰酸酯、100份主剂)混合,现用现制,于1分钟内搅拌均匀,至气泡基本消失(允许少许微泡),即得所述水基环保型拼板胶。
实施例2
水基环保型拼板胶,包括按照质量份数计的如下原料:聚乙烯醇1份、聚乙酸乙烯酯乳液2.4份、聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液9.6份、碳酸钙粉末1.2份、纳米氧化物0.08份、羧甲基纤维素钠0.008份、苯乙烯-丁二烯胶乳0.4份、消泡剂0.036份、防腐剂0.025份、水12份、交联剂1.68份。所述聚乙烯醇聚合度为2400,醇解度为89,所述碳酸钙粉末的粒径为1250目,所述纳米氧化物为SiO2,所述纳米氧化物的粒径<20nm,所述苯乙烯-丁二烯胶乳固含量为60%,所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷,所述防腐剂为苯甲酸钠,所述交联剂为多异氰酸酯HIPDI。
所述的水基环保型拼板胶的制备方法,包括如下步骤:
步骤一:按照质量配比,将1份聚乙烯醇、6份水依次加入反应釜中,于95℃下搅拌至聚乙烯醇完全溶解,后降温至70℃,得聚乙烯醇水溶液;
步骤二:将余量的水、1.2份碳酸钙粉末、0.08份纳米氧化物和0.008份羧甲基纤维素钠混合分散均匀,得拼接胶黏剂钙水;
步骤三:将聚乙烯醇水溶液加入步骤二所得拼接胶黏剂钙水中,搅拌,依次加入2.4份聚乙酸乙烯酯乳液、9.6份聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液、0.4份苯乙烯-丁二烯胶乳、0.036份消泡剂、0.025份防腐剂,控制粘度为6000~9000mPa.s,得主剂;
步骤四:交联剂与主剂按照质量配比(相当6.32份多异氰酸酯、100份主剂)混合,现用现制,于2分钟内搅拌均匀,至气泡基本消失(允许少许微泡),即得所述水基环保型拼板胶。
实施例3
水基环保型拼板胶,包括按照质量份数计的如下原料:聚乙烯醇0.65份、聚乙酸乙烯酯乳液2.4份、聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液9.6份、碳酸钙粉末1.2份、纳米氧化物0.08份、羧甲基纤维素钠0.008份、苯乙烯-丁二烯胶乳0.4份、消泡剂0.049份、防腐剂0.028份、水12份、交联剂3.168份。所述聚乙烯醇聚合度为2400,醇解度为89,所述碳酸钙粉末的粒径为1250目,所述纳米氧化物为TiO2,所述纳米氧化物的粒径<20nm,所述苯乙烯-丁二烯胶乳固含量为60%,所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷,所述防腐剂为苯甲酸钠,所述交联剂为多异氰酸酯MDI。
所述的水基环保型拼板胶的制备方法,包括如下步骤:
步骤一:按照质量配比,将0.65份聚乙烯醇、6份水依次加入反应釜中,于85℃下搅拌至聚乙烯醇完全溶解,后降温至75℃,得聚乙烯醇水溶液;
步骤二:将余量的水、1.2份碳酸钙粉末、0.08份纳米氧化物和0.008份羧甲基纤维素钠 混合分散均匀,得拼接胶黏剂钙水;
步骤三:将聚乙烯醇水溶液加入步骤二所得拼接胶黏剂钙水中,搅拌,依次加入2.4份聚乙酸乙烯酯乳液、9.6份聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液、0.4份苯乙烯-丁二烯胶乳、0.049份消泡剂、0.028份防腐剂,控制粘度为7000~10000mPa.s,得主剂;
步骤四:交联剂与主剂按照质量配比(相当12份多异氰酸酯、100份主剂)混合,现用现制,于1分钟内搅拌均匀,至气泡基本消失(允许少许微泡),即得所述水基环保型拼板胶。
实施例4
水基环保型拼板胶,包括按照质量份数计的如下原料:聚乙烯醇0.1份、聚乙酸乙烯酯乳液2.4份、聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液9.6份、碳酸钙粉末1.2份、纳米氧化物0.08份、羧甲基纤维素钾0.008份、苯乙烯-丁二烯胶乳0.4份、消泡剂0.036份、防腐剂0.025份、水12份、交联剂3.46份。所述聚乙烯醇聚合度为1700,醇解度为88,所述碳酸钙粉末的粒径为1250目,所述纳米氧化物为SiO2,所述纳米氧化物的粒径<20nm,所述苯乙烯-丁二烯胶乳固含量为25%,所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷,所述防腐剂为苯甲酸钠,所述交联剂为多异氰酸酯HMDI。
所述的水基环保型拼板胶的制备方法,包括如下步骤:
步骤一:按照质量配比,将0.1份聚乙烯醇、6份水依次加入反应釜中,于95℃下搅拌至聚乙烯醇完全溶解,后降温至70℃,得聚乙烯醇水溶液;
步骤二:将余量的水、1.2份碳酸钙粉末、0.08份纳米氧化物和0.008份羧甲基纤维素钾混合分散均匀,得拼接胶黏剂钙水;
步骤三:将聚乙烯醇水溶液加入步骤二所得拼接胶黏剂钙水中,搅拌,依次加入2.4份聚乙酸乙烯酯乳液、9.6份聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液、0.4份苯乙烯-丁二烯胶乳、0.036份消泡剂、0.025份防腐剂,控制粘度为8000~11000mPa.s,得主剂;
步骤四:交联剂与主剂按照质量配比(相当13.4份多异氰酸酯、100份主剂)混合,现用现制,于1.5分钟内搅拌均匀,至气泡基本消失(允许少许微泡),即得所述水基环保型拼板胶。
实施例5
水基环保型拼板胶,包括按照质量份数计的如下原料:聚乙烯醇1份、聚乙酸乙烯酯乳液0.5份、聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液10份、碳酸钙粉末0.5份、纳米氧化物0.01份、羧甲基纤维素钾0.001份、苯乙烯-丁二烯胶乳0.1份、消泡剂0.01份、防腐剂0.01份、水6份、交联 剂2.715份。所述聚乙烯醇聚合度为1700,醇解度为87,所述碳酸钙粉末的粒径为1250目,所述纳米氧化物为SiO2,所述纳米氧化物的粒径<20nm,所述苯乙烯-丁二烯胶乳固含量为40%,所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷,所述防腐剂为苯甲酸钠,所述交联剂为多异氰酸酯HDI。
所述的水基环保型拼板胶的制备方法,包括如下步骤:
步骤一:按照质量配比,将1份聚乙烯醇、3份水依次加入反应釜中,于95℃下搅拌至聚乙烯醇完全溶解,后降温至70℃,得聚乙烯醇水溶液;
步骤二:将余量的水、0.5份碳酸钙粉末、0.01份纳米氧化物和0.001份羧甲基纤维素钾混合分散均匀,得拼接胶黏剂钙水;
步骤三:将聚乙烯醇水溶液加入步骤二所得拼接胶黏剂钙水中,搅拌,依次加入0.5份聚乙酸乙烯酯乳液、10份聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液、0.1份苯乙烯-丁二烯胶乳、0.01份消泡剂、0.01份防腐剂,控制粘度为6000~9000mPa.s,得主剂;
步骤四:交联剂与主剂按照质量配比(相当15份多异氰酸酯、100份主剂)混合,现用现制,于2分钟内搅拌均匀,至气泡基本消失(允许少许微泡),即得所述水基环保型拼板胶。
由实施例1~5制备而得的拼板胶的物化指标及性质如下表1所示:
表1 拼板胶的物化指标及性质
应用例1
实施例2所制拼板胶在常温于1.5小时内用完,胶辊手工布胶,施胶量按160g/m2计,开放、闭锁堆积时间分别控制为8min、5min,施压0.8Mpa,保压时间1.5h,养生72小时制得成品待检测。
应用例2
实施例4所制拼板胶在常温于1.5小时内用完,胶辊手工布胶,施胶量按330g/m2计,开放、闭锁堆积时间分别控制为8min、5min,施压0.8Mpa,保压时间1.5h,养生72小时制得成品待检测。
应用例3
实施例3所制拼板胶在常温于1.5小时内用完,胶辊手工布胶,施胶量按236g/m2计,开放、闭锁堆积时间分别控制为8min、5min,施压0.8Mpa,保压时间1.5h,养生72小时制得成品待检测。
应用例4
实施例4所制拼板胶在常温于1.5小时内用完,胶辊手工布胶,施胶量按346g/m2计,开放、闭锁堆积时间分别控制为8min、5min,施压0.8Mpa,保压时间1.5h,养生72小时制得成品待检测。
应用例5
实施例4所制拼板胶在常温于1.5小时内用完,胶辊手工布胶,施胶量按180g/m2计,开放、闭锁堆积时间分别控制为8min、5min,施压0.8Mpa,保压时间1.5h,养生72小时制得成品待检测。
表2 在不同检验方法和不同检验标准下,应用例1~5的检测结果
从表1、表2可以看出,由本发明制备的拼板胶具有优良的性质及剪切强度,完全满足拼板胶贴合工艺要求;本发明制备的主剂本身不含甲醛,并使用生物基单体和纳米触变剂,以及将多种乳液与苯乙烯-丁二烯胶乳混合使用,能改善胶黏剂的流畅性,有利于优势互补,进一步提高了拼板胶的力学性能和综合性能。
Claims (10)
1.水基环保型拼板胶,其特征在于,包括按照质量份数计的如下原料:聚乙烯醇0.1~1份、聚乙酸乙烯酯乳液0.5~10份、聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液0.5~10份、碳酸钙粉末0.5~2份、纳米氧化物0.01~0.1份、羧甲基纤维素0.001~0.02份、苯乙烯-丁二烯胶乳0.1~1份、消泡剂0.01~0.1份、防腐剂0.01~0.08份、水6~12份、交联剂1.34~3.46份。
2.根据权利要求1所述的水基环保型拼板胶,其特征在于,所述聚乙烯醇聚合度为1700-2400,醇解度为87-89。
3.根据权利要求1或2所述的水基环保型拼板胶,其特征在于,所述碳酸钙粉末的粒径为1250目。
4.根据权利要求1或2所述的水基环保型拼板胶,其特征在于,所述纳米氧化物为TiO2或SiO2中的一种,所述纳米氧化物的粒径<20nm。
5.根据权利要求1或2所述的水基环保型拼板胶,其特征在于,所述苯乙烯-丁二烯胶乳固含量为25~60%。
6.根据权利要求1所述的水基环保型拼板胶,其特征在于,所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。
7.根据权利要求1所述的水基环保型拼板胶,其特征在于,所述防腐剂为苯甲酸钠。
8.根据权利要求1所述的水基环保型拼板胶,其特征在于,所述羧甲基纤维素为羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素钾中的一种。
9.根据权利要求1所述的水基环保型拼板胶,其特征在于,所述交联剂为MDI、TDI、HIPDI、HMDI或HDI中的一种。
10.权利要求1所述的水基环保型拼板胶的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一:按照质量配比,将0.1~1份聚乙烯醇、3~6份水依次加入反应釜中,于80~95℃下搅拌至聚乙烯醇完全溶解,后降温至70~80℃,得聚乙烯醇水溶液;
步骤二:将余量的水、0.5~2份碳酸钙粉末、0.01~0.1份纳米氧化物和0.001~0.02份羧甲基纤维素混合分散均匀,得拼接胶黏剂钙水;
步骤三:将聚乙烯醇水溶液加入步骤二所得拼接胶黏剂钙水中,搅拌,依次加入0.5~10份聚乙酸乙烯酯乳液、0.5~10份聚乙酸乙烯酯-乙烯乳液、0.1~1份苯乙烯-丁二烯胶乳、0.01~0.1份消泡剂、0.01~0.08份防腐剂,控制粘度为6000~12000mPa.s,得主剂;
步骤四:将交联剂与步骤三所得主剂混合搅拌均匀,即得所述水基环保型拼板胶。
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