CN106883798A

CN106883798A - 强化地板基材制造用改性胶黏剂

Info

Publication number: CN106883798A
Application number: CN201710253860.XA
Authority: CN
Inventors: 韦淇峰; 魏云和; 黄精明
Original assignee: GUANGXI FENGLIN FORESTRY GROUP CO Ltd
Current assignee: GUANGXI FENGLIN FORESTRY GROUP CO Ltd
Priority date: 2017-04-18
Filing date: 2017-04-18
Publication date: 2017-06-23

Abstract

本发明公开了强化地板基材制造用改性胶黏剂，由以下重量份的原料制成：工业甲醛51.0～55.0份、工业尿素36.0～40.0份、三聚氰胺2.0～2.9份、改性剂0.2～0.49份、增强剂1.6～2.0份；所述工业甲醛的质量浓度为37%；其制备过程使原料依次在弱酸、微弱酸至中性、弱碱性中反应完成。本发明的显著优点是，胶黏剂生产制造时间短、效率高、成本低，对合成设备、生产工艺条件要求不高，人造板企业制胶车间无需要增加设备即可实现生产制造，利用本发明的胶黏剂可生产E1/E0级强化地板基材，具有胶合强度高、固化时间短、防水耐水性好及游离甲醛释放量低等优点。

Description

强化地板基材制造用改性胶黏剂

技术领域

本发明属于人造板改性胶黏剂技术领域，具体涉及强化地板基材制造用改性胶黏剂。

背景技术

由于脲醛树脂胶黏剂具有胶接强度高、固化快、色泽浅、成本低，而且原料易得、生产技术成熟和使用方便等优点，我国MDF制造90%以上采用脲醛树脂胶。强化木地板作为室内装修的主要材料之一应用广泛。随着人们生活水平的不断提高，对居室环境的要求也越来越高，绿色装饰材料的理念已深入人心，因此，地板产品的甲醛释放问题越来越受到人们的关注。甲醛是一种十分活泼的化学物质。欧共体和美国环境保护署（EPA）已将甲醛列为可能致癌的物质，我国也已制定出有关限制人造板甲醛释放量的标准和法规。用脲醛树脂制造的人造板制品具有甲醛释放量大，耐水、耐老化性差的缺点，在当今环保安全意识日益增强的情况下，如何降低人造板制品的甲醛释放量，克服其耐水性差等缺点，已经是一个刻不容缓的问题。

目前国内外生产环保E1级强化木地板基材的工艺路线大体分为两个类型：一种方法是采用降低胶粘剂的摩尔比、改进制胶工艺、对脲醛树脂胶进行改性、在胶中添加甲醛捕捉剂、优选固化剂、改进固化剂用量等。另一种方法是对板材进行后期氨熏处理。采用氨熏处理基材可以达到E1级环保要求，板材的物理力学性能也没有不利影响，但是基材内残留氨气带来了新的室内污染问题。

目前国内外主要通过低摩尔比的改性脲醛胶来降低甲醛释放量。很多研究和生产表明，采用降低脲醛树脂中甲醛和尿素的摩尔比、调整反应工艺及分批投料等措施，是减少板材甲醛释放量的主要途径之一，但是树脂中摩尔比的降低，会导致胶合性能降低，贮存稳定性下降，固化时间变长，热压周期增加，生产效率降低，提高了制造成本。降低甲醛/尿素摩尔比的关键是选择一个合适比值，此外，在制胶过程中加入改性剂、捕捉剂也是近年来国内外上比较流行的做法。如使用环状结构胺类、酰胺类、铵盐等，通过树脂合成共聚、后期添加捕捉可以有效地减少游离甲醛的释放，同时增强树脂的胶合强度及防水性能。但是这些方法目前主要存在生产效率降低，制造成本高的瓶颈问题，人造板企业难以接受，而且大多数企业仅仅能生产家具型板用的E2级脲醛树脂胶黏剂。对于具有承重强度及低游离甲醛环保要求的强化地板基材用E1/E0级改性脲醛树脂胶粘剂目前还处于研究或试产阶段。因此，如何创新改进传统的弱碱-弱酸-弱碱三步法的合成工艺，如何改善胶粘剂的分子结构，减少生产成本，提高产品强度，降低甲醛释放量等等，成为一直困扰业内人士的技术瓶颈问题。因此，创新开发出一种低成本、超强度、超低游离甲醛的强化地板基材制造用改性胶黏剂意义重大。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的不足，本发明要解决强化地板基材目前存在的制造成本高、强度低、耐水性差以及游离甲醛释放污染等一系列技术问题，同时提供一种绿色环保、低成本、高强度及贮存稳定好的改性胶黏剂及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种强化地板基材制造用改性胶黏剂，其特征在于，由以下重量份的原料制成：工业甲醛51.0～55.0份、工业尿素36.0～40.0份、三聚氰胺2.0～2.9份、改性剂0.2～0.49份、增强剂1.6～2.0份；所述工业甲醛的质量浓度为37%。

本发明优选的技术方案为，所述的强化地板基材制造用改性胶黏剂，由以下重量份的原料制成：工业甲醛53.0份、工业尿素38.0份、三聚氰胺2.5份、改性剂0.33份、增强剂1.8份；所述工业甲醛的质量浓度为37%。

进一步地，所述改性剂为六甲基四胺和铵盐的混合物；所述增强剂为氧化淀粉。

进一步地，所述六甲基四胺和铵盐以任意重量比例混合。优选六甲基四胺的重量不小于铵盐的重量，优选六甲基四胺：铵盐=6～9：4～1，该比例能更有效地促进初期反应生成更多的二、三羟基甲脲，提高合成反应速率和胶合强度高，缩短胶黏剂固化时间。

进一步地，所述的强化地板基材制造用改性胶黏剂的制备方法，包括以下工艺步骤：

（1）在反应釜中，投入工业甲醛、改性剂和第一次三聚氰胺，启动搅拌器，搅拌加热升温到45～65℃，保温10～30min；

（2）检测pH值，加入甲酸溶液调节pH值为5.0～6.0，加入第一次工业尿素，继续升温至80～90℃，保温10～30min；

（3）检测反应聚合度，当达到涂－4杯粘度为13～16s时，立即加入烧碱溶液调节pH值为6.5～7.0后，再加入第二次工业尿素以及第二次三聚氰胺，保温20～40min；

（4）加入第三次工业尿素及增强剂，并于75～80℃保温10～30min；

（5）降温至40℃，用烧碱溶液调pH＝7.5～8.5放料，备用。

进一步地，制备过程中原料依次在弱酸性介质pH＝5.0～6.0、微弱酸至中性介质pH＝6.5～7.0、弱碱性介质pH＝7.5～8.5中反应。

进一步地，所述的强化地板基材制造用改性胶黏剂的制备方法，在步骤（2）、（3）和（4）中，所述第一次、第二次、第三次工业尿素加入量分别为工业尿素总量的：40～45%、20～25%、30～40%。

进一步地，所述的强化地板基材制造用改性胶黏剂的制备方法，在步骤（1）和（3）中，所述第一次、第二次三聚氰胺加入量分别为三聚氰胺总量的：10～30%、70～90%。

本发明反应过程中尿素分三次投料，三聚氰胺两次投料，其余原料一次投料；所述原料依次在弱酸性介质pH＝5.0～6.0、微弱酸至中性介质pH＝6.5～7.0、弱碱性介质pH＝7.5～8.5中反应完成。利用本发明的改性胶黏剂生产强化地板基材的施加用量为190～220㎏/m3。

本发明的改性胶黏剂质量为：外观为白色粘稠液体，游离甲醛≤0.08%，粘度=16～25s（20℃，T-4杯），固化时间=105～250s，固体含量=54±1.0%，pH值=7.5～8.5，贮存期≥20d。

综上所述，本发明由于采用了上述方案，本发明具有以下积极效果：

（1）本发明的改性胶黏剂制造简单，易于生产操作，对设备、生产工艺条件要求不高，大部分人造板企业的制胶车间无需要增加设备即可实现生产应用，无需增加设备投资。

（2）本发明是针对传统强化地板基材用任意比例混合作为改性剂，以增强剂为增强剂，且反应过程尿素分三次投料改性脲醛树脂胶黏剂的工艺和质量缺陷问题，创新开发以六甲基四胺即铵盐中的任意比例混合为改性剂，尿素分三次投料，三聚氰胺分两次投料、其余原料一次投料的方式。

（3）本发明改性胶黏剂的弱酸初始反应步骤是在pH值5～6的弱酸介质中同时进行尿素及甲醛的加成和缩聚反应，合成反应速率平缓易操作控制，是在传统脲醛胶的弱碱—弱酸—弱碱工艺的基础上进行创新改进，可有效改善胶的分子结构，减少酸碱消耗，减少反应时间，还使产品强度提高，甲醛释放量降低等显著特点。

（4）本发明的改性胶黏剂原料来源广，具有成本较低、胶合强度高、防水性好、固化时间短、存放周期长以及游离甲醛低等显著特点，具有很强的市场竞争优势。

（5）利用本发明的改性胶黏剂生产环保强化地板基材，具有胶合强度高、防水性好以及成本低等优势，其甲醛释放量远低于国标GB 18580-2001《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》E1级（≤9.0mg/100g)）标准要求，且甲醛释放量达欧洲E1/EO级（≤5.0mg/100g)以及日本F★★★★级的环保标准要求，其物理力学性能达到行业标准LY/T1611-2011《地板基材用纤维板》规定要求，实现了地板基材高强度、高尺寸稳定性及绿色环保的特性。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。除特殊注明外，本发明所述的百分比含量为质量百分比。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种强化地板基材制造用改性胶黏剂，其原料配方如表1所示：

表1

注：U1、U2、U3分别表示尿素第一次、第二次、第三次加入量，M1、M2分别表示三聚氰胺第一次、第二次加入量，下同。

其中，所述改性剂为六甲基四胺和铵盐的混合物，所述六甲基四胺：铵盐=6：4；所述增强剂为氧化淀粉。

上述所述强化地板基材制造用改性胶黏剂的制备方法，包括以下工艺步骤：

（1）在反应釜中，投入甲醛、改性剂和第一次三聚氰胺（M1），启动搅拌器，搅拌加热升温到45～65℃，保温10～20min；

（2）检测pH值，加入甲酸溶液调节pH值为5.0～5.2，加入第一次工业尿素（U1），继续升温至80～90℃，保温10～30min；

（3）检测反应聚合度，当达到涂－4杯（25℃）粘度为13～14s时，立即加入烧碱溶液调节pH值为6.5～6.7后，再加入第二次工业尿素（U2）以及第二次三聚氰胺（M2），保温20～30min；

（4）加入第三次工业尿素（U3）及增强剂，并于75～80℃保温10～30min；

（5）降温至40℃，用烧碱溶液调pH＝7.5～8.0放料，备用。

进一步地，制备过程中原料依次在弱酸性介质pH＝5.0～6.0、微弱酸至中性介质pH＝6.5～7.0、弱碱性介质pH＝7.5～8.5中反应；在步骤（2）、（3）和（4）中，所述第一次、第二次、第三次工业尿素加入量分别为：U1=170、U2=110、U3=80；在步骤（1）和（3）中，所述第一次、第二次三聚氰胺加入量分别为：M1=2、M2=18。

按照实施例1制备得到的改性胶黏剂质量指标如表2所示：

表2

实施例2

一种强化地板基材制造用改性胶黏剂，其原料配方如表3所示：

表3

其中，所述改性剂为六甲基四胺和铵盐的混合物，所述六甲基四胺：铵盐=9：1；所述增强剂为氧化淀粉。

（1）在反应釜中，投入甲醛、改性剂和第一次三聚氰胺（M1），启动搅拌器，搅拌加热升温到45～65℃，保温20～30min；

（2）检测pH值，加入甲酸溶液调节pH值为5.7～6.0，加入第一次工业尿素（U1），继续升温至80～85℃，保温10～20min；

（3）检测反应聚合度，当达到涂－4杯（25℃）粘度为14～15s时，立即加入烧碱溶液调节pH值为6.7～7.0后，再加入第二次工业尿素（U2）以及第二次三聚氰胺（M2），保温20～30min；

（4）加入第三次工业尿素（U3）及增强剂，并于75～80℃保温20～30min；

（5）降温至40℃，用烧碱溶液调pH＝8.0～8.5放料，备用。

进一步地，制备过程中原料依次在弱酸性介质pH＝5.0～6.0、微弱酸至中性介质pH＝6.5～7.0、弱碱性介质pH＝7.5～8.5中反应；在步骤（2）、（3）和（4）中，所述第一次、第二次、第三次工业尿素加入量分别为：U1=190、U2=115、U3=95；在步骤（1）和（3）中，所述第一次、第二次三聚氰胺加入量分别为：M1=8.7、M2=20.3。

按照实施例2制备得到的改性胶黏剂质量指标如表4所示：

表4

实施例3

一种强化地板基材制造用改性胶黏剂，其原料配方如表5所示：

表5

其中，所述改性剂为六甲基四胺和铵盐的混合物，所述六甲基四胺：铵盐=8：2；所述增强剂为氧化淀粉。

（2）检测pH值，加入甲酸溶液调节pH值为5.2～5.5，加入第一次工业尿素（U1），继续升温至80～90℃，保温10～20min；

（3）检测反应聚合度，当达到涂－4杯（25℃）粘度为15～16s时，立即加入烧碱溶液调节pH值为6.7～6.9后，再加入第二次工业尿素（U2）以及第二次三聚氰胺（M2），保温20～30min；

（5）降温至40℃，用烧碱溶液调pH＝7.8～8.2放料，备用。

进一步地，制备过程中原料依次在弱酸性介质pH＝5.0～6.0、微弱酸至中性介质pH＝6.5～7.0、弱碱性介质pH＝7.5～8.5中反应；在步骤（2）、（3）和（4）中，所述第一次、第二次、第三次工业尿素加入量分别为：U1=175、U2=95、U3=120；在步骤（1）和（3）中，所述第一次、第二次三聚氰胺加入量分别为：M1=5.2、M2=20.8。

按照实施例3制备得到的改性胶黏剂质量指标如表6所示：

表6

实施例4

一种强化地板基材制造用改性胶黏剂，其原料配方如表7所示：

表7

其中，所述改性剂为六甲基四胺和铵盐的混合物，所述六甲基四胺：铵盐=5：5；所述增强剂为氧化淀粉。

（1）在反应釜中，投入甲醛、改性剂和第一次三聚氰胺（M1），启动搅拌器，搅拌加热升温到45～65℃，保温15～20min；

（2）检测pH值，加入甲酸溶液调节pH值为5.6～5.8，加入第一次工业尿素（U1），继续升温至85～90℃，保温15～30min；

（3）检测反应聚合度，当达到涂－4杯（25℃）粘度为14～16s时，立即加入烧碱溶液调节pH值为6.6～6.8后，再加入第二次工业尿素（U2）以及第二次三聚氰胺（M2），保温25～30min；

（5）降温至40℃，用烧碱溶液调pH＝7.5～8.0放料，备用。

进一步地，制备过程中原料依次在弱酸性介质pH＝5.0～6.0、微弱酸至中性介质pH＝6.5～7.0、弱碱性介质pH＝7.5～8.5中反应；在步骤（2）、（3）和（4）中，所述第一次、第二次、第三次工业尿素加入量分别为：U1=180、U2=100、U3=120；在步骤（1）和（3）中，所述第一次、第二次三聚氰胺加入量分别为：M1=8.4、M2=19.6。

按照实施例4制备得到的改性胶黏剂质量指标如表8所示：

表8

将上述实施例1-4的改性胶黏剂用于生产E1/E0级环保强化地板基材，其生产时执行如下工艺：

施胶量按190～220㎏/m3，固体石蜡量按6.0～8.0㎏/m3，硫酸铵固化剂按干胶量的1.5～2.5%等施加，在连续平压生产线上，压机速度为250～290mm/s，5个区热压温度分别为：220～225，230～235，225～210，205～195，180～175。按GB/T17657-2009《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》，对按照本发明实施例1-4制备得到的强化地板基材各项性能进行检测，甲醛释放量用穿孔法检测，检测结果如表9所示。

表9

从表9的实验数据可以知道，使用本发明的改性胶黏剂来生产环保强化地板基材，其游离甲醛释放量达到欧洲E0级标准（≤5.0mg/100g)，远低于国标GB 18580-2001《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》的E1级（≤9.0mg/100g)），其物理力学性能达到行业标准LY/T 1611-2011《地板基材用纤维板》规定要求，实现了地板基材高强度、高尺寸稳定性及绿色环保的特性。

综上，通过实验证明，采用本发明的改性胶黏剂是针对传统碱—酸—碱工艺制备强化地板基材用脲醛树脂的缺陷问题，创新开发以六甲基四胺和铵盐混合作为改性剂，以增强剂作为增强剂，其中六甲基四胺和铵盐以任意比例混合，且反应过程工业尿素分三次投料，三聚氰胺两次投料、其余原料一次投料，使原料依次在弱酸、微弱酸至中性、弱碱溶液中反应的新工艺合成方法制成。本发明的改性胶黏剂具有用量少成本低、胶合强度高、固化时间短、合成反应周期短及游离甲醛低等显著优点。利用本发明的改性胶黏剂生产强化地板基材，其具有胶合强度高、防水耐水性好，成本低及甲醛释放量达欧洲E1/EO级及日本F★★★★级的环保标准等优势。且对设备、生产工艺条件要求不高，人造板企业制胶车间无需要增加设备即可实现生产制造。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，在没有背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以本领域技术人员可以理解的其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定。

Claims

1.一种强化地板基材制造用改性胶黏剂，其特征在于，由以下重量份的原料制成：工业甲醛51.0～55.0份、工业尿素36.0～40.0份、三聚氰胺2.0～2.9份、改性剂0.2～0.49份、增强剂1.6～2.0份；所述工业甲醛的质量浓度为37%。

2.根据权利要求1所述的强化地板基材制造用改性胶黏剂，其特征在于，由以下重量份的原料制成：工业甲醛53.0份、工业尿素38.0份、三聚氰胺2.5份、改性剂0.33份、增强剂1.8份；所述工业甲醛的质量浓度为37%。

3.根据权利要求1或2所述的强化地板基材制造用改性胶黏剂，其特征在于：所述改性剂为六甲基四胺和铵盐的混合物；

所述增强剂为氧化淀粉。

4.根据权利要求3所述的强化地板基材制造用改性胶黏剂，其特征在于：所述六甲基四胺和铵盐以任意重量比例混合。

5.根据权利要求4所述的强化地板基材制造用改性胶黏剂的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤：

（5）降温至40℃，用烧碱溶液调pH＝7.5～8.5放料，备用。

6.根据权利要求5所述的强化地板基材制造用改性胶黏剂的制备方法，其特征在于：制备过程中原料依次在弱酸性介质pH＝5.0～6.0、微弱酸至中性介质pH＝6.5～7.0、弱碱性介质pH＝7.5～8.5中反应。

7.根据权利要求5所述的强化地板基材制造用改性胶黏剂的制备方法，其特征在于：在步骤（2）、（3）和（4）中，所述第一次、第二次、第三次工业尿素加入量分别为工业尿素总量的：40～45%、20～25%、30～40%。

8.根据权利要求5所述的强化地板基材制造用改性胶黏剂的制备方法，其特征在于：在步骤（1）和（3）中，所述第一次、第二次三聚氰胺加入量分别为三聚氰胺总量的：10～30%、70～90%。