CN107011833A - 一种环保耐水煮的木材用结构胶的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种环保耐水煮的木材用结构胶的制备方法，采用一种乙烯酯类单体或含环氧基的乙烯酯类单体通过自由基聚合，与多羟基单体和聚乙烯醇、增塑剂、填料复配可制得胶黏剂主剂，整个过程以水为溶剂，不引入释放甲醛的原料，使用前与固化剂按一定比例混合均匀后可用于材料的粘接。该胶黏剂可应用于木材、汽车工业、轻工业、建筑等行业高温、耐水等环境。

Description

一种环保耐水煮的木材用结构胶的制备方法
技术领域
本发明涉及一种环保耐水煮的木材用结构胶的制备方法，特别是由无甲醛原料制备的环保型耐水煮结构胶，可应用于木材、汽车工业、轻工业、建筑等行业高温、耐水等环境下的胶黏剂。
背景技术
随着经济和科技的发展，胶粘剂在木材工业、汽车工业、轻工业、建筑、日常生活等方面获得广泛应用，是现代工业发展不可缺少的材料。在胶粘剂应用领域中，木材工业对胶粘剂的消费量巨大，而木材工业中用量最多得是脲醛胶（UF）、三聚氰胺甲醛胶(MF)、三聚氰胺改性脲醛树脂胶（MUF）和酚醛胶（PF）。然而，UF, MF, MUF和PF，其原料(甲醛、苯酚等)在生产和使用过程中不断散发的甲醛等有害物，对人类健康及自然环境产生巨大危害；在这样的背景下，基于水性环保胶粘剂研究越来越受到人们的关注。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种环保耐水煮的木材用结构胶的制备方法，在制备过程中无需引入含甲醛等有害原料，采用复配方法，溶剂为水，有利于环境保护；本发明各原料组分之间协同效应显著，高耐水性胶黏剂主要是先通过增加官能团含量，再与其他耐水性优异的树脂混合，使其固化后形成三维体型结构的方式获得耐沸水性能，实现耐水、高强度性能的统一，解决沸水条件下的胶黏剂吸水、强度差等严重技术问题。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种胶黏剂主剂，其特征在于主要含有一种乙烯酯类单体、多元醇等、引发剂、增塑剂、聚乙烯醇溶液、及填料、水通过自由聚合反应制备作为主剂，通过与含异氰酸酯固化剂按一定的比例冷压或热压固化制成耐水煮强粘力结构胶。
本发明所说的乙烯酯类单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯，醋酸乙烯酯中的一种或两种。
本发明所说的多元醇为官能度大于2的醇，可以为甘油、季戊四醇，木糖醇中的一种。
本发明所说的引发剂为水溶性引发剂过硫酸铵、过硫酸钾、双氧水、偶氮二异丁脒盐酸盐（AIBA）中的一种。
本发明所说的固化剂为含水分散型含双异氰酸根的改性产物，可以是甲苯二异氰酸酯TDI，4,4'二苯基甲烷二异氰酸酯MDI或异佛尔酮二异氰酸酯IPDI改性得到。
本发明所说的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、邻苯二甲酸二异丁酯（DIBP）、邻苯二甲酸二甲酯（DMP）、邻苯二甲酸二乙酯（DEP）、邻苯二甲酸二异壬酯（DINP）、邻苯二甲酸二异癸酯（DIDP）中的一种。
本发明所说的聚乙烯醇溶液为PVA1788, PVA1799, PVA2488, PVA2499, PVA588中的一种，在一定温度下溶解后，配成10%的水溶液。
本发明所说的填料为白炭黑（气相二氧化硅）、碳酸钙、木质素磺酸钠、高岭土、蒙脱土、膨润土中的一种。
本发明所说的环保耐水煮胶黏剂的制备方法，包括如下制备步骤：在配有温度计和搅拌器的四口瓶中，将乙烯酯类单体（20.0～25.0%）、引发剂（0.1～2%）、增塑剂（0.2%～2.0%）和水（20.0～60.0%），混匀，加热至50～80℃，反应1～3h，冷却至常温，再加入多元醇（0.5～4.0%）、聚乙烯醇溶液（10～50%）、及填料（0.5～5.0%）搅拌(100～300rpm) 10分钟后得到乳白色主剂，其中百分比为质量百分比；将质量比为100：（8.0～15.0）的主剂和固化剂按比例进行搅拌混合均匀，，即得耐水煮木材用结构胶，常温压制（冷压）1～2小时或120℃压制10～20分钟。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
本发明特点之一为：采用一种乙烯酯类单体、多元醇，引发剂及水进行自由基聚合，以水为溶剂，引发剂也为水溶性的，能够保证散热均匀，增塑剂加入可改善流动性。
本发明特点之二为：各原料组分之间协同效应显著，采用多元醇、聚乙烯醇、及填料，多元醇为多官能团化合物，可为后面固化过程提供足够多交联点，聚乙烯醇极大提高胶黏剂的成膜性和柔韧性，也含有羟基，可以与固化剂反应，多元醇及聚乙烯醇的网状交联极大提高了胶黏剂耐水性；填料的加入有利于增加胶黏剂的强度。
具体实施方式
实例一：在配有温度计和搅拌器的四口瓶中，将醋酸乙烯酯单体20g、引发剂过硫酸铵0.1g、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯0.5g和水24.9g，混匀，加热至80℃，反应1h，冷却至常温，加入甘油4g、聚乙烯醇50g (10%PVA1799溶液)、及木质素磺酸钠0.5g，200rpm搅拌10分钟后得到乳白色主剂；将以上主剂与固化剂改性异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI) 15g进行搅拌混合均匀，即得耐水煮结构胶。
实例二：在配有温度计和搅拌器的四口瓶中，将醋酸乙烯酯单体15g、甲基丙烯酸缩水甘油酯10g、引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐0.5g、增塑剂邻苯二甲酸二乙酯1.0g和水20.5 g，混匀，加热至80℃，反应2h，冷却至常温，加入季戊四醇3g、聚乙烯醇45g (10%PVA2488溶液)、及碳酸钙5g，200rpm搅拌10分钟后得到乳白色主剂；将以上主剂与固化剂改性4,4'二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI) 10g按进行搅拌混合均匀，即得耐水煮结构胶。
实例三：在配有温度计和搅拌器的四口瓶中，甲基丙烯酸缩水甘油酯21g、引发剂过硫酸钾2.0g、增塑剂邻苯二甲酸二异丁酯2.0g和水60g，混匀，加热至80℃，反应3h，冷却至常温，加入木糖醇0.5g、聚乙烯醇10g (10%PVA2488溶液)、及二氧化硅4.5g，200rpm搅拌10分钟后得到乳白色主剂；将以上主剂与固化剂改性甲苯二异氰酸酯（TDI）8g按进行搅拌混合均匀，即得耐水煮结构胶。
涂胶：自动混合布胶***，单面200～300g/m2 , 双面布胶效果更佳；加压(冷压)压力：阔叶树种类木材12～16 kg/cm2 ，针叶树种类木材9～12 kg/cm2；加压时间为60～120分钟；卸压后72小时进行测试。
粘结力测试：将两块长、宽、高分别为15cm、6cm、1.5cm木块涂胶加压后，进行木材破坏实验，看粘结面木材破坏率，破坏率大于95%为通过。
耐水性性能测试方法：放7天，沸水煮4小时，再60度烘18小时，端头开裂率小于或等于25%，则通过测试，冷水剥离：放3天，温水中（10-28摄氏度），泡6小时，再40度烘，18小时后，端头开裂率小于或等于25%，则通过测试。
以上实施例中样品均通过粘结力及沸水测试。

Claims (8)

1.一种环保耐水煮木材用结构胶的制备方法，其特征在于：在配有温度计和搅拌器的四口瓶中，将乙烯酯类单体（20.0～25.0%）、引发剂（0.1～2%）、增塑剂（0.2%～2.0%）和水（20.0～60.0%），混匀，加热至50～80℃，反应1～3h，冷却至常温，再加入多元醇（0.5～4.0%）、聚乙烯醇溶液（10～50%）、及填料（0.5～5.0%）搅拌(100～300rpm) 10分钟后得到乳白色主剂，其中百分比为质量百分比；将质量比为100：（8.0～15.0）的主剂和固化剂按比例进行搅拌混合均匀，即得耐水煮木材用结构胶。
2.如权利要求1所述的乙烯酯类单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯，醋酸乙烯酯中的一种或两种。
3.如权利要求1所述的多元醇为官能团大于2的醇，可以是甘油、季戊四醇，木糖醇中的一种。
4.如权利要求1所述的引发剂为水溶性引发剂过硫酸铵、过硫酸钾、双氧水、偶氮二异丁脒盐酸盐（AIBA）中的一种。
5.如权利要求1所述的固化剂为水分散型含双异氰酸根的改性产物，可以是甲苯二异氰酸酯TDI，4,4'二苯基甲烷二异氰酸酯MDI或异佛尔酮二异氰酸酯IPDI改性得到。
6.如权利要求1所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、邻苯二甲酸二异丁酯（DIBP）、邻苯二甲酸二甲酯（DMP）、邻苯二甲酸二乙酯（DEP）、邻苯二甲酸二异壬酯（DINP）、邻苯二甲酸二异癸酯（DIDP）中的一种。
7.如权利要求1所述的聚乙烯醇溶液为PVA1788, PVA1799, PVA2488, PVA2499,PVA588中的一种，在一定温度下溶解后，配成10%的水溶液。
8.如权利要求1所述的填料为白炭黑（气相二氧化硅）、碳酸钙、木质素磺酸钠、高岭土、蒙脱土、膨润土中的一种。
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