CN104962218A - 一种改性vae乳液无醛胶黏剂及其使用方法 - Google Patents

一种改性vae乳液无醛胶黏剂及其使用方法 Download PDF

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陈小鹏
张洋
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Abstract

本发明公开了一种改性VAE乳液无醛胶黏剂，包含以下组分原料：VAE乳液、松香酯乳液、异氰酸酯、轻质碳酸钙。一种使用本发明改性VAE乳液无醛胶黏剂压制胶合板的条件为：木材单板涂胶量为260～280g/m2，预压压强为1.0～1.5MPa，预压时间为10～30min，热压温度为80～125℃，热压压强为0.6～1.0MPa，热压时间为5～15min。本发明的目的在于提供一种绿色环保、无甲醛、黏度好、防水性能高的改性VAE乳液无醛胶黏剂，从而克服现今技术中胶黏剂释放甲醛致癌以及黏度、防水性能不佳的缺点。

Description

一种改性VAE乳液无醛胶黏剂及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种胶黏剂及其使用方法，特别涉及一种改性VAE乳液无醛胶黏剂及其使用方法。
背景技术
我国是世界上木材生产及木制品使用的大国，随着森林资源的严重匮乏，利用实木板制造家具装修房屋不仅资源有限而且造价高，因此通常使用的板材均为胶合板。胶合板是将一定规格的原木经旋(刨)切成单板，再经干燥、涂胶、组坯、热压而成。考虑到胶合板的生产成本，目前国内人造板用胶黏剂绝大部分使用的是以甲醛为主要原料生产的三醛树脂胶(脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂)。2012年“三醛胶”总量为1312.7万t，占人造板用胶黏剂总产量的94.6％。由于使用“三醛胶”生产的人造板在应用中会游离出醛类物质，不仅对环境造成污染，对人体健康也产生了极大的危害，现已成为室内空气中甲醛污染的主要来源。国际癌症研究机构于2004年将甲醛定为I类致癌物，并由世界卫生组织(WHO)发布公报将其由“可疑致癌物”升格为“致癌物”。有研究指出甲醛污染与白血病之间存在一定的关系，对儿童影响更为严重。虽然研究人员为降低“三醛胶”的甲醛释放量做了大量的改性研究，也取得了一定的研究成果，但均没有从根源上杜绝甲醛的危害。随着人们环保意识的增强和对环保产品的追求，环保无醛胶黏剂的开发与利用就显得尤为重要。
VAE乳液是醋酸乙烯(VAC)与乙烯(Ethylene)单体乳液共聚物的简称，以它为基料配合增黏剂、增稠剂、交联剂、填充剂等制成的VAE乳液胶黏剂，无毒、无臭、不燃、不爆、无环境污染、无健康危害、无火灾危险，堪称环保型胶黏剂。VAE乳液及其胶黏剂具有干燥速度较快、胶膜柔韧性好、黏接强度高、耐水性较好以及耐酸碱、耐油、耐磨、耐老化等优异性能。同时，易于改性，可进一步提高性能，扩大应用范围，广泛用于无纺布、静电植绒、PVC膜、建筑装修、地毯背衬、纸塑复合、商品标签、家具制造、食品包装、热熔封装、迟效胶黏剂等多种领域。VAE乳液虽然可直接用作胶黏剂，但性能不够理想，应用受到限制。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种绿色环保、无甲醛、黏度好、防水性能高的改性VAE乳液无醛胶黏剂，从而克服现今技术中胶黏剂释放甲醛致癌以及黏度、防水性能不佳的缺点。
为实现上述目的，本发明技术方案如下：
一种改性VAE乳液无醛胶黏剂，包含以下组分原料：VAE乳液、松香酯乳液、异氰酸酯、轻质碳酸钙。
优选的是，按照重量份数比包含以下组分原料：VAE乳液85～95份、松香酯乳液5～15份、异氰酸酯3～5份、轻质碳酸钙6～10份。
优选的是，所述的异氰酸酯为单异氰酸酯或二异氰酸酯。
优选的是，所述的松香酯乳液由以下方法制备所得：按质量比4：3分别称取松香酯和碳酸二甲酯(DMC)，加热溶解即为松香酯液，冷却后放入反应釜中，开启搅拌，并加入邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚，提高搅拌转速至1500～1800r/min并加入稳定剂溶液，继续搅拌20～30min，即得。
优选的是，所述加入的邻苯二甲酸二丁酯的量为加入的松香酯液质量百分数的4～6％；其中所述松香酯液为松香酯与碳酸二甲酯(DMC)混合物。
优选的是，所述的乳化剂加入量为加入的松香酯液质量百分数的8～10％；其中所述松香酯液为松香酯与碳酸二甲酯(DMC)混合物。
优选的是，所述加入稳定剂溶液的量为加入的松香酯液质量的1～1.25倍；其中所述松香酯液为松香酯与碳酸二甲酯(DMC)混合物。
优选的是，所述的稳定剂溶液为加入聚丙烯酰胺(PAM)或聚乙烯醇(PVA)形成质量百分数为6～8％的溶液，即为稳定剂溶液。
优选的是，所述的松香酯为松香甘油酯、氢化松香甘油酯、松香季戊四醇酯中的一种。
改性VAE乳液无醛胶黏剂的制备：以VAE乳液为基料，加入松香酯乳液、异氰酸酯和轻质碳酸钙于均质器中，立即搅拌，10～15min后出料，即得改性VAE乳液无醛胶黏剂。所述改性VAE乳液无醛胶黏剂在使用前再进行配制。
一种使用本发明改性VAE乳液无醛胶黏剂压制胶合板的条件为：木材单板涂胶量为260～280g/m2，预压压强为1.0～1.5MPa，预压时间为10～30min，热压温度为80～125℃，热压压强为0.6～1.0MPa，热压时间为5～15min。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明改性VAE乳液无醛胶黏剂中以无醛、无毒VAE乳液为基料，使用环保的碳酸二甲酯为溶剂，在常温常压下以反相乳化法制备松香酯乳液进行，是环保、绿色的配方乳液，配以异氰酸酯、轻质碳酸钙改性VAE乳液，得到一种无醛、无有毒物质、安全绿色环保的改性VAE乳液胶黏剂；本发明胶黏剂黏度好、胶合强度大、无毒无污染、无醛，是一种绿色环保的胶黏剂；进一步使用改性VAE胶黏剂压制得到的速生桉木胶合板具有胶合程度大、耐水性好的特性，完全符合GB/T 17657-2013II类板的技术指标，常温下浸水90天以上不开胶。
具体实施方式
下面结合具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
下列实施例中，VAE乳液、异氰酸酯、轻质碳酸钙均为市售。
实施例1
松香酯乳液的制备：
稳定剂溶液的制备：称取22g聚乙烯醇(PVA)，放入350g蒸馏水中，搅拌溶解均匀，备用；
以g为单位，称取所需的各组分原料：松香甘油酯200g，碳酸二甲酯(DMC)150g，乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚28g、邻苯二甲酸二丁酯17.5g，上述制备所得稳定剂溶液375g；将松香甘油酯与碳酸二甲酯(DMC)混合，加热溶解，即得松香酯液，然后将所得松香酯液自然冷却至室温，放入具有搅拌装置的反应釜中，开启搅拌，搅拌转速为100～300r/min，加入邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚，搅拌10min，搅拌转速调至1800r/min，在10min内加入稳定剂溶液，继续搅拌25min，出料，密封，制备所得松香酯乳液的固含量为30％左右，备用。
改性VAE乳液无醛胶黏剂的制备：
以g为单位，称取所需的各组分原料：VAE乳液170g，上述制备所得的松香酯乳液30g，异氰酸酯(MDI)6g，轻质碳酸钙12g，以VAE乳液为基料放入均质器中，再加入松香酯乳液、二异氰酸酯(MDI)和轻质碳酸钙，立即搅拌，10～15min后出料，即得改性VAE乳液无醛胶黏剂。
改性VAE乳液无醛胶黏剂的使用：
将上述配制好的改性VAE乳液胶黏剂按照260g/m2的涂胶量将胶黏剂均匀涂布在桉木单板上，按交叉结构放置三层单板组胚，预压压强为1.0MPa，预压时间为30min，然后将板胚送入平板硫化机，热压温度为80℃，热压压强为1.0MPa，热压时间为5min。
实施例2
松香酯乳液的制备：
稳定剂溶液的制备：称取22g聚丙烯酰胺(PAM)，放入280g蒸馏水中，搅拌溶解均匀，备用；
以g为单位，称取所需的各组分原料：氢化松香甘油酯150g，碳酸二甲酯(DMC)112.5g，乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚24g、邻苯二甲酸二丁酯15g，上述制备所得稳定剂溶液302g，将氢化松香甘油酯与碳酸二甲酯(DMC)混合，加热溶解，即得松香酯液，然后将所得松香酯液自然冷却至室温，放入具有搅拌装置的反应釜中，开启搅拌，搅拌转速为100～300r/min，加入邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚，搅拌10min，搅拌转速调至1500r/min，在10min内加入稳定剂溶液，继续搅拌20min，出料，密封，制备所得松香酯乳液的固含量为30％左右，备用。
改性VAE乳液无醛胶黏剂的制备：
以g为单位，称取所需的各组分原料：VAE乳液180g，上述制备所得的松香酯乳液20g，单异氰酸酯(TDI)8g，轻质碳酸钙16g，以VAE乳液为基料放入均质器中，再加入松香酯乳液、单异氰酸酯(TDI)和轻质碳酸钙，立即搅拌，10～15min后出料，即得改性VAE乳液无醛胶黏剂。
改性VAE乳液无醛胶黏剂的使用：
将上述配制好的改性VAE乳液胶黏剂按照270g/m2的涂胶量将胶黏剂均匀涂布在桉木单板上，按交叉结构放置三层单板组胚，预压压强为1.5MPa，预压时间为10min，然后将板胚送入平板硫化机，热压温度为125℃，热压压强为0.6MPa，热压时间为15min。
实施例3
松香酯乳液的制备：
稳定剂溶液的制备：称取4g聚乙烯醇(PVA)，放入55g蒸馏水中，搅拌溶解均匀，备用；
以g为单位，称取所需的各组分原料：松香甘油酯28g，碳酸二甲酯(DMC)21g，乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚5g、邻苯二甲酸二丁酯2g，上述制备所得稳定剂溶液59g，将松香甘油酯与碳酸二甲酯(DMC)混合，加热溶解，即得松香酯液，然后将所得松香酯液自然冷却至室温，放入具有搅拌装置的反应釜中，开启搅拌，搅拌转速为100～300r/min，加入邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚，搅拌10min，搅拌转速调至1600r/min，在10min内加入稳定剂溶液，继续搅拌20min，出料，密封，制备所得松香酯乳液的固含量为30％左右，备用。
改性VAE乳液无醛胶黏剂的制备：
以g为单位，称取所需的各组分原料：VAE乳液90g，上述制备所得的松香酯乳液10g，异氰酸酯(MDI)4g，轻质碳酸钙8g，以VAE乳液为基料放入均质器中，再加入松香酯乳液、二异氰酸酯(MDI)和轻质碳酸钙，立即搅拌，10～15min后出料，即得改性VAE乳液无醛胶黏剂。
改性VAE乳液无醛胶黏剂的使用：
将上述配制好的改性VAE乳液胶黏剂按照270g/m2的涂胶量将胶黏剂均匀涂布在桉木单板上，按交叉结构放置三层单板组胚，预压压强为1.5MPa，预压时间为10min，然后将板胚送入平板硫化机，热压温度为125℃，热压压强为0.6MPa，热压时间为8min。
实施例4
松香酯乳液的制备：
稳定剂溶液的制备：称取32.5g聚丙烯酰胺(PAM)，放入405g蒸馏水中，搅拌溶解均匀，备用；
以g为单位，称取所需的各组分原料：松香季戊四醇酯200g，碳酸二甲酯(DMC)150g，乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚35g、邻苯二甲酸二丁酯14g，上述制备所得稳定剂溶液437.5g，将松香季戊四醇酯与碳酸二甲酯(DMC)混合，加热溶解，即得松香酯液，然后将所得松香酯液自然冷却至室温，放入具有搅拌装置的反应釜中，开启搅拌，搅拌转速为100～300r/min，加入邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚，搅拌10min，搅拌转速调至1650r/min，在10min内加入稳定剂溶液，继续搅拌30min，出料，密封，制备所得松香酯乳液的固含量为30％左右，备用。
改性VAE乳液无醛胶黏剂的制备：
以g为单位，称取所需的各组分原料：VAE乳液190g，上述制备所得的松香酯乳液10g，二异氰酸酯(MDI)10g，轻质碳酸钙20g，以VAE乳液为基料放入均质器中，再加入松香酯乳液、二异氰酸酯(MDI)和轻质碳酸钙，立即搅拌，10～15min后出料，即得改性VAE乳液无醛胶黏剂。
改性VAE乳液无醛胶黏剂的使用：
将上述配制好的改性VAE乳液胶黏剂按照280g/m2的涂胶量将胶黏剂均匀涂布在桉木单板上，按交叉结构放置三层单板组胚，预压压强为1.25MPa，预压时间为20min，然后将板胚送入平板硫化机，热压温度为100℃，热压压强为0.8MPa，热压时间为10min。
本发明制备所得改性VAE无醛胶黏剂，胶黏剂配方中使用异氰酸酯，是利用异氰酸酯中的高度不饱和基团异氰酸酯基(-NCO)既可以与木材上的活性点(羟基)形成强有力的化学键结合，提高胶黏剂与木板的黏接力，又可与VAE乳液分子链或松香酯乳液交联，增强胶黏剂分子的内聚力，提高其耐水性，从而增加湿强度；而且胶黏剂配方中的异氰酸酯能在水分含量较多的原料中很好地固化；异氰酸酯经复配后使用，与复配原料中的水及板材中的羟基、水反应最终生成氨基甲酸酯、脲和二氧化碳，无有害物质残留。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种改性VAE乳液无醛胶黏剂，其特征在于，包含以下组分原料：VAE乳液、松香酯乳液、异氰酸酯、轻质碳酸钙。
2.根据权利要求1所述无醛胶黏剂，其特征在于，按照重量份数比包含以下组分原料：VAE乳液85～95份、松香酯乳液5～15份、异氰酸酯3～5份、轻质碳酸钙6～10份。
3.根据权利要求1所述无醛胶黏剂，其特征在于：所述的异氰酸酯为单异氰酸酯或二异氰酸酯。
4.根据权利要求1所述无醛胶黏剂，其特征在于，所述的松香酯乳液由以下方法制备所得：按质量比4：3分别称取松香酯和碳酸二甲酯(DMC)，加热溶解后放入反应釜中，开启搅拌，并加入邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚，提高搅拌转速至1500～1800r/min并加入稳定剂溶液，继续搅拌20～30min，即得。
5.根据权利要求4所述无醛胶黏剂，其特征在于：所述加入的邻苯二甲酸二丁酯的量为加入的松香酯质量百分数的4～6％。
6.根据权利要求4所述无醛胶黏剂，其特征在于：所述的乳化剂加入量为加入的松香酯质量百分数的8～10％。
7.根据权利要求4所述无醛胶黏剂，其特征在于：所述加入稳定剂溶液的量为加入的松香酯质量的1～1.25倍。
8.根据权利要求4所述无醛胶黏剂，其特征在于：所述的稳定剂溶液为加入聚丙烯酰胺(PAM)或聚乙烯醇(PVA)形成质量百分数为6～8％的溶液，即为稳定剂溶液。
9.根据权利要求4所述无醛胶黏剂，其特征在于：所述的松香酯为松香甘油酯、氢化松香甘油酯、松香季戊四醇酯中的一种。
10.一种使用如权利要求1所述的改性VAE乳液无醛胶黏剂压制胶合板，其特征在于：木材单板涂胶量为260～280g/m2，预压压强为1.0～1.5MPa，预压时间为10～30min，热压温度为80～125℃，热压压强为0.6～1.0MPa，热压时间为5～15min。
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