CN109927146B

CN109927146B - 一种异氰酸酯粘合剂体系及用其制备人造板的方法以及制备的人造板

Info

Publication number: CN109927146B
Application number: CN201711361405.8A
Authority: CN
Inventors: 李厚义; 涂松; 孙卫华; 张梓军
Original assignee: Wanhua Chemical Group Co Ltd
Current assignee: Wanhua Chemical Group Co Ltd
Priority date: 2017-12-18
Filing date: 2017-12-18
Publication date: 2021-09-07
Anticipated expiration: 2037-12-18
Also published as: CN109927146A

Abstract

本发明公开一种异氰酸酯粘合剂体系及用其制备人造板的方法以及制备的人造板。所述粘合剂体系，包括：(a)多官能度异氰酸酯和酸性化合物；(b)多元醇、胺类催化剂和任选含铁化合物；和任选的(c)水性乳液。所述方法包括如下步骤：将组分(a)施加于全部基材，将组分(b)施加于芯层，将组分(c)施加于表层；然后将基材进行铺装、热压等工艺，得到所述人造板。能显著提升热压效率，减少施胶后粘合剂在刨花中的预固化程度，提高粘合剂利用率；可以提高刨花板冷压板坯的初粘性，解决目前PMDI刨花板生产中，板坯初粘性差，无法通过传送带过渡间隙的问题。所述粘合剂体系特别适用于刨花板(PB)及可饰面定向刨花板(OSB)的生产。

Description

一种异氰酸酯粘合剂体系及用其制备人造板的方法以及制备的人造板

技术领域

本发明涉及一种异氰酸酯粘合剂体系，具体的涉及用于制备人造板的粘合剂体系及其用于制备人造板的方法。

背景技术

以木材或其他非木质植物为原料，经机械加工分离成颗粒、针状或片状刨花、纤维等单元后，施加粘合剂或其他添加剂经热压制成人造板，近年来发展十分迅速。传统人造板产品主要包括胶合板、刨花板、纤维板三大板种,其延伸产品或者深加工产品达上百种。人造板的诞生，是木材再加工现代化的开始，从改变木材形状延伸到了改变木材性能，是现代工业进步的产物。人造板可以提高木材的使用率，节约森林资源，1立方米人造板可代替3～5立方米原木使用。

传统脲醛树脂粘合剂、酚醛树脂粘合剂及三聚氰胺脲醛树脂粘合剂在使用过程中及成品板材中均会由甲醛产生，污染环境，危害人类健康。

新型PMDI(多亚甲基多苯基异氰酸酯)粘合剂能解决甲醛释放问题，由于 PMDI本身不含有甲醛成分，在制成的板材中无人为添加甲醛释放，绿色环保；同时热压制备的板材较脲醛胶制备的板材具有较好的耐水性，在不添加防水剂的情况下，依然能满足国标对吸水膨胀率的要求(2h，20℃水浴吸水膨胀率≤8％)。

PMDI作为粘合剂制备人造板，反应机理为PMDI中的官能团-NCO在热压高温下大部分与木材或非木质植物原料中的水反应，生产脲(-NH-CO-NH-)及缩二脲(-NH-CO-N-CO-NH-)等产物，与原料单元产生胶结作用，形成符合国标要求的人造板材，整个反应过程无有害物质产生。因为反应机理不同于脲醛树脂粘合剂，故使用PMDI作为木材粘合剂反应单元可以保留较高的含水量，这在一定程度上可以节省工厂木材干燥过程的成本。

热压制板过程涉及复杂的能量变化，包含传热传质过程。表层优先受热，单元内的水分受热变成水蒸汽，携带热量向芯层传递。随着时间的延长，芯层温度上升，达到粘合剂的固化温度后，在压力的作用下，固化成型。由于木质材料是热的不良导体，热压过程中主要的热量传递为水汽携带。制约热压效率主要因素是芯层升温慢，PMDI粘合剂与水反应速率慢。提高生产率最直接的表现为缩短热压时间，但是芯层粘合剂依然能固化良好，内结合强度不会明显降低；保持热压时间不变，能使板材的内结合强度明显提高，也可理解为提升了芯层粘合剂的固化速率。

PMDI用于人造板制造成为近年来无醛人造板发展的一个新方向，越来越多的企业开始进行无醛人造板的生产。但是相比传统脲醛胶热压温度的条件下 (200-230℃)，使用PMDI粘合剂进行热压制备刨花板(PB)或者定向刨花板 (OSB)会大大降低生产效率，进而减少产能；且由于PMDI胶本身无初粘性，预压后的板坯粘连性差，在连续线上难以通过热压机过渡传送带，造成板坯坍塌，影响成板率，这是企业所不希望的。

人造板结构单元在施胶后要经过传送带运输、料仓存放等环节，异氰酸酯基团活性大，较高的车间温度会使部分粘合剂固化(预固化)，导致板材性能不足；解决方式一般采用增加粘合剂添加量，导致生产成本增加。

需要一种人造板用异氰酸酯粘合剂体系解决以上技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服异氰酸酯作为粘合剂生产人造板效率低、板坯粘连性差的缺点，提供一种可以提高人造板热压效率及板坯粘连性的异氰酸酯粘合剂体系及制备人造板的方法，在不改变原有工厂生产工艺的前提下，提高人造板热压效率；同时还可以延长刨花陈放时间，减少粘合剂预固化程度；提高板坯粘连性，保证板坯预压后以完整形态通过热压机传送带过渡区，使成品板材无断痕。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于生产人造板的异氰酸酯粘合剂体系，包括以下组分：

(a)多官能度异氰酸酯和酸性化合物；

(b)多元醇、胺类催化剂和任选含铁化合物；和

任选的(c)水性乳液。

本发明所述多官能度异氰酸酯包括很多种，可以选择其中一种或者几种作为主要原料。异氰酸酯指结构中含有异氰酸酯(-NCO)基团的化合物，可作为粘合剂使用。多异氰酸酯可以根据异氰酸酯基与碳原子连接的结构特点，分为四大类：芳香族多异氰酸酯(如甲苯二异氰酸酯，即TDI)、脂肪族多异氰酸酯 (六亚甲基二异氰酸酯,即HDI)、芳脂族多异氰酸酯(即在芳基和多个异氰酸酯基之间嵌有脂肪烃基——常为多亚甲基，如苯二亚甲基二异氰酸酯，即XDI)和脂环族多异氰酸酯(即在环烷烃上带有多个异氰酸酯基，如异佛尔酮二异氰酸酯，即IPDI)四大类。采用上述四大类中任何一类或者其组合的多官能度异氰酸酯均在本发明公开的内容之内。价格相对低廉的芳香族的异氰酸酯作为首选原料，包括甲苯二异氰酸酯(TDI)，二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)及聚合二苯基甲烷二异氰酸酯(聚合MDI或PMDI)。被广泛用于人造板行业生产PB及 OSB的粘合剂为聚合MDI，学名为多亚甲基多苯基异氰酸酯，结构式如下所示：

PMDI是一种不同官能度的多异氰酸酯的混合物，其中n＝0的二异氰酸酯 (即MDI)占混合物的40％左右，MDI结构以4,4’-MDI为主，可能含有少量的 2,4’-MDI异构体。以调整异构体含量为原料，满足-NCO质量分数为30-34％的异氰酸酯也在公布的之内。PMDI中其余的成分为3～5官能度低聚合度多异氰酸酯，PMDI平均分子量为320-420的，平均官能度为2.5-3.0，25℃下粘度约为 150-250cP。

但是采用任何其他以PMDI或TDI或MDI或其组合产物为基础的改性产品为原料，包括但不限于聚醚、聚酯改性，所得-NCO质量分数为20-34％，粘度在25℃下小于10000cP，均属于本发明公布的多官能度异氰酸酯原料内。作为粘合剂体系的主要成分，优选官能度为2.6-2.8，25℃下粘度150-250cP的多亚甲基多苯基异氰酸酯(PMDI)。

本发明所述组分(b)中的多元醇，包括聚醚型、聚酯型两大类，在聚氨酯化学中是构成聚氨酯的软段，其亲水性较好，与-NCO反应后可以改善异氰酸酯的亲水性。

聚酯多元醇通常是由有机二元羧酸(酸酐或酯)与多元醇(包括二醇)缩合(或酯交换)或由内酯与多元醇聚合而成，分子链中含有酯键(-COO)和端羟基(-OH)。聚醚多元醇简称聚醚，也叫聚烷醚或聚氧化烯烃，是在含活泼氢化合物作为起始剂和催化剂存在下由环氧化合物开环聚合制得。常用的环氧化合物有环氧乙烷、环氧丙烷、四氢呋喃等。由一种环氧化合物单体合成的聚醚叫均聚醚，由两种或两种以上的环氧化合物合成的聚醚叫共聚物。根据加料顺序和配比的不同，可生成无规共聚聚醚和有序分布或无序分布的嵌段共聚醚。所述方案中可以选择的端羟基的聚醚或聚酯多元醇或其混合物，优选聚醚多元醇。存在于具体实施方案中的聚醚多元醇，其主要含有伯羟基，可能含有微量的仲羟基。

关于本发明中所用的聚醚多元醇，包括聚环氧乙烷多元醇、聚环氧丙烷多元醇、聚环氧乙烷与聚环氧丙烷多元醇混合物、及其共聚物中的一种或多种组合；优选有环氧乙烷开环聚合而成的环氧乙烷多元醇。获得聚醚多元醇除需要环氧单体外，还需催化剂(KOH)和起始剂(多元醇或胺)以控制聚合速率、分子量及其官能度。聚合反应式可用通式表示为：

其中YH_n为起始剂，常用的有多元醇(或胺)，n为官能度，x为聚合度，R 为氢或烷基。由上式可知聚醚多元醇的官能度与起始剂的官能度相等；而且一个起始剂分子生成一个聚醚多元醇大分子；可以利用调节起始剂用量和官能度的方法以控制聚醚多元醇的分子量和官能度。

本发明所涉及的聚环氧乙烷多元醇，通过调整x聚合度，聚醚多元醇分子量为200-8000，优选分子量800-5000。

关于聚醚多元醇官能度，本发明中可以使用多种醇及胺类物质作为起始剂进行官能度调节。起始剂包括但不限于所列的物质，如丙二醇、丁二醇、甘油、三羟甲基丙烷、乙二胺、季戊四醇、木糖醇、二亚乙基三胺、山梨醇、双酚A、双酚S、甲苯二胺等。以及这些物质的组合。本发明可使用官能度为2-6的亲水性物质作为引发剂，更优选3官能度的甘油或者三羟甲基丙烷或者两者混合物作为引发剂，所述组分(b)中多元醇与组分(a)中的多官能度异氰酸酯重量比为0.01-0.2：1，优选0.06-0.12:1。

本发明通过添加少量胺类化合物来改善热压过程异氰酸酯粘合剂与水反应的速率。对于聚氨酯化学来说，其催化剂基本上可以分为两类，一类是叔胺类催化剂，一类是金属烷基化合物。本发明中的异氰酸酯粘合剂体系选择少量的有机叔胺作为催化剂，提高异氰酸酯与水反应的速率。叔胺(R₃N)是氨(NH₃) 的3个氢原子被烷基(R)取代的产物，综合烷基的空间效应和诱导效应的作用，胺的碱性大小顺序为：仲胺>伯胺>叔胺，所以叔胺的碱性很弱。但是叔胺的催化作用不仅与它的碱性有关，更重要的是受叔氮原子上取代基团的空间效应影响。叔胺类催化剂对本发明中的异氰酸酯粘合剂有较好的催化作用，能催化其与水快速反应。本发明可选择的叔胺类催化剂包括但不限于下述几种，如三亚乙基二胺、三乙胺、N，N-二甲基环已胺、N,N-甲基二环已基胺、N-甲基吗啉、 N-乙基吗啉、N，N’-二甲基哌嗪，N，N’-二乙基哌嗪、1,1,3，3-四甲基哌啶，双(2-二甲氨基乙基)醚、四甲基丁二胺、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚等。本发明涉及的胺类催化剂可以选择但不限于上述所列催化剂的一种或几种组合，其添加量可按照所述组分(a)中的多官能度异氰酸酯重量的100-10000ppm添加，优选1000-3000ppm。

本发明的异氰酸酯粘合剂体系中还涉及一种酸性化合物添加剂，可以选用气体HCl对异氰酸酯进行酸化，也可以在异氰酸酯内添加酰氯。酰氯是指含有 -C(O)Cl官能团的化合物，属于酰卤的一类，是羧酸中的羟基被氯替换后形成的羧酸衍生物。所述粘合剂体系添加到人造板结构单元内，在室温下其反应活性也较大，在原料未进入热压机内就会有部分反应，导致粘合剂浪费。通过添加酸性化合物，可适应降低-NCO基团活性，减少了异氰酸酯粘合剂的预固化，提高了原料单元的存放时间。本发明所选择的酰氯包括但不限于所列的以下几种，如三甲基乙酰氯、对苯二甲酰氯、己二酰氯、异丁酰氯、正辛酰氯等。本发明选用其中一种或者几种酰氯作为添加剂，或者直接利用气体HCl对组分(a)中的多官能度异氰酸酯进行酸化处理，添加后所述组分(a)的酸值以HCl计为 200-10000ppm，优选500-3000ppm。

本发明的异氰酸酯粘合剂体系任选的使用含铁化合物作为添加剂，添加于组分(b)中。含铁化合物包括含有铁的任意有机或无机化合物，可以选择亚铁盐、铁盐进行添加，包括但不仅限于以下所列的物质，如FeCl₂、FeSO₄、FeCl₃、 Fe₂(SO₄)₃、Fe(NO₃)₃、乙酰丙酮铁、乳酸亚铁、柠檬酸铁等，本发明优选使用其中一种或者几种无机含铁盐作为添加剂，更优选FeCl₃和/或Fe₂(SO₄)₃作为添加剂，添加量以铁计，可按照所述组分(a)中多官能度异氰酸酯重量的20-2000ppm 添加，优选200-1000ppm。

本发明的异氰酸酯粘合剂体系中还可以含有组分(c)水性乳液，包括但不仅限于PVA(聚乙烯醇)乳液、EVA(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)乳液、PVAc (聚乙酸乙烯酯)乳液、丙烯酸乳液、PUD(水性聚氨酯)乳液及其混合物。所选用的水性乳液均具有一定的粘性，随着乳液水分的挥发，在分子内聚力的作用下产生粘结效果。

PVA为白色片状、絮状或粉末状固体，其物理性质受化学结构、醇解度、聚合度的影响。在聚乙烯醇分子中存在着两种化学结构，即1,3-和1,2-乙二醇结构，但主要的结构是1,3-乙二醇结构，即“头尾”结构。聚乙烯醇的聚合度分为超高聚合度(分子量25～30万)、高聚合度(分子量17－22万)、中聚合度(分子量12～15万)和低聚合度(2.5～3.5万)。醇解度一般有78％、88％、98％三种。部分醇解的醇解度通常为87％～89％，完全醇解的醇解度为98％～100％。聚乙烯醇的溶解性随其醇解度的高低有很大差别：醇解度87％～89％的产品水溶性最好，不管在冷水中还是在热水中都能很快地溶解且表现出最大的溶解度；醇解度在90％以上的产品，为了完全溶解，一般需加热到60～70℃；醇解度为 99％以上的聚乙烯醇只溶于95℃的热水；而醇解度在75％～80％的产品只溶于冷水，不溶于热水；醇解度小于66％的，由于憎水的乙酰基含量增大，水溶性下降；直到醇解度50％以下，聚乙烯醇不再溶解于水。

EVA乳液是以醋酸乙烯和乙烯单体为基本原料，与其它辅料通过乳液聚合方法共聚而成的高分子乳液，具有较好的韧性和耐酸碱性，和PVAc乳液一样，是一种常用的木材粘合剂。关于EVA乳液的制备方法可参考中国专利 CN106753069A《一种醋酸乙烯胶粘剂及其制备方法》及陈兆岩等人文献《EVA 乳液生产工艺与市场分析》。关于PVAc乳液的制备方法可参考中国专利 CN101010347《聚(乙酸乙烯酯)乳液及其制备方法》及崔会旺等人文献《PVAc 制备方法和工艺》。

丙烯酸乳液也是一种常用的装饰成膜剂，具有一定的粘结性，制备机理：乙烯基单体在引发剂和乳化剂的作用下，进行乳液聚合。反应初期形成单体在水中分散液，每个单体分散液滴就是一个本体聚合的场所，其中发生着链的引发、链的增长以及链的终止等反应。随着反应的进行，单体在水中分散液会逐渐形成胶乳。具体制备方法可以参考中国专利CN106397659A《一种高性能聚丙烯酸乳胶及其制备方法》及CN107163181A《丙烯酸乳液及其制备方法》。

PUD是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂，也称为水系聚氨酯或水基聚氨酯。依其外观和粒径，将水性聚氨酯分为三类：聚氨酯水溶液(粒径 <0.001um，外观透明)、聚氨酯分散液(粒径0.001-0.1um，外观半透明)、聚氨酯乳液(粒径>0.1um，外观白浊)。但习惯上后两类又统称为聚氨酯乳液或聚氨酯分散液。水性聚氨酯依亲水性基团的电荷性质，可分为阴离子型水性聚氨酯、阳离子型水性聚氨酯和非离子型水性聚氨酯。其中阴离子型最为重要，分为羧酸型和磺酸型两大类。依合成单体不同水性聚氨酯可分为聚醚型、聚酯型和聚醚、聚酯混合型。依照选用的二异氰酸酯的不同，水性聚氨酯又可分为芳香族和脂肪族，或具体分为TDI型、HDI型等。水性聚氨酯整个合成过程可分为两个阶段。第一阶段为预逐步聚合，即由低聚物二醇、扩链剂、水性单体、二异氰酸酯通过溶液逐步聚合生成相对分子质量为l000量级的水性聚氨酯预聚体；第二阶段为中和后预聚体在水中的分散。

本发明可以选择上述一种水性乳液或者几种水性乳液混合进行使用，用量可根据刨花实际情况进行考虑，水性乳液的用量(以固体份)与组分(a)中多官能度异氰酸酯的重量比为0.05-1：1，优选0.1-0.5:1。

除所述异氰酸酯粘合剂体系的主要成分外，聚氨酯化学已知的其他类添加剂，包括阻燃剂、溶剂、脱模剂、着色剂、填充剂、防霉剂、抗静电剂、抗氧剂和光稳定剂、增塑剂等，都被包含在本发明其他配合剂内。这些添加剂的使用方法可选择作为独立的物料流进行添加，更优选的，将其配入上文所述(b) 和/或(c)两股物料流内进行添加。

本发明还提供一种人造板制备方法，包括如下步骤：

(1)提供一种包含满足生产要求的木质或非木质颗粒、刨花作为基材；

所述基材包括多种原料组份，可以是常规木材，包括杨木、松木、桉木等粉碎产生木质颗粒及刨花，也可以是小麦、水稻、甘蔗渣、棉花杆、芦苇等非木质单元加工而成的木质颗粒。在优选方案中，所选基材为木质纤维素材料，最优选为生产刨花板或定向刨花板原料基材；

(2)提供一种本发明所述的异氰酸酯粘合剂体系，所述粘合剂体系包括多官能度异氰酸酯、酸性化合物、多元醇、胺类催化剂、任选含铁化合物和任选的水性乳液。其中所述粘合剂体系被配制成多个独立的物料流，其中：一个物料流包括(a)多官能度异氰酸酯和酸性化合物；第二个物料流包括(b)多元醇、胺类催化剂和任选含铁化合物；如果使用(c)水性乳液，则第三物料流包括(c)水性乳液；

(3)将所述多个独立的物料流，不进行预混，以满足施胶方式的形式均匀添加到基材中；

在所述方法优选的具体实施方案中，所述多个独立的物料流被施加到人造板基材中。每个独立的物料流可采用旋转雾化或者高压雾化或两者的组合进行添加；添加场所选择可以完成搅拌混合的密闭的滚筒内，使相应的物料流与人造板基材单元混合更加均匀。更优选的，第一个物料流施加于全部的基材，第二个物料流施加于芯层，可以按照第二物料流和水的重量比为1:1至1:5的比例混合后添加，提高分散均匀性；如果使用第三个物料流，则第三个物料流优选施加于表层，可以按照第三个物料流和水的重量比为1:1至1:5的比例混合后添加，提高分散均匀性；

(4)将步骤(3)中所得基材通过铺装、热压等工艺过程获得所述人造板。

优选的，将所述添加过粘合剂体系的人造板基材单元进行分层铺装制板。实验室操作时将底层物料铺装在经过脱模剂处理的金属垫板上，并用限制大小的箱体模具进行限制，防止多余物料在边缘散落。在粘合剂施加后，应尽可能维持较低温度进行铺装环节。在压制之前，基材和粘合剂体系充分接触并暴露在空气中，时间越长，异氰酸酯预固化的程度就越大，直接导致有效粘接基材的粘合剂降低，成型板材力学性能降低。由于进行制板操作的每个过程都需要一定的时间，优选的热压在施胶后2小时之内进行，更优选的在1小时之内进行，进一步优选在0.5小时之内进行。所述酸性化合物添加剂可以适当降低粘合剂的预固化程度，施胶后的刨花基材陈放0.5小时内，板材力学性能不发生显著降低。

在工业生产中，利用铺装头或者铺装辊对基材单元进行铺装，在进入热压机前，需要对板坯进行预压，使板材结构相对紧密，维持一定的厚度进入热压机，水性乳液的加入能使板坯维持完整的形态进入热压机而不发生坍塌散落。热压时间越久，成型板材的力学性能越好，这是因为粘合剂得到了充分的固化；但是热压时间久导致生产效率降低，这是企业所不期望的。采用本发明所述粘合剂体系，可以适当减少热压时间来提高生产效率，生产效率可以提升15％以上，给工厂带来相当大的效益。

板坯热压后进行边部毛边裁切，并依据要求，裁剪成固定尺寸进行陈放处理，随后一定砂光，贴面等后续处理得到最终制品。

本发明所述粘合剂体系包括多官能度异氰酸酯、多元醇、胺类催化剂、酸性化合物、任选含铁化合物和水性乳液，可以减少室温下粘合剂的预固化，达到降低成本、提高生产效率的目的；同时提高板坯预压后的粘连性，保证板材生产过程中无坍塌散落，成品板材无断痕。

附图说明

图1、2、3分别为实施例12、13对比例5冷压后板坯过渡截图。

具体实施方式：

下面结合实施例进一步说明本发明的实施方案，但是本发明不限于所列出的实施例，还应包括在本发明所要求的权利范围内其它任何公知的改变。

多亚甲基多苯基异氰酸酯(PMDI)：官能度约2.7，在25℃下粘度为 180-250cP,-NCO含量30.5-32％，万华化学集团股份有限公司；

聚醚多元醇：聚环氧乙烷多元醇，数均分子量800，由甘油引发，官能度为 3，万华容威；聚环氧乙烷多元醇，数均分子量5000，由甘油引发，官能度为3，万华容威；

水性乳液：丙烯酸乳液，Archsol 8016，固含量52％，万华化学集团股份有限公司；EVA乳液，DA102，固含量55％，大连化工(江苏)有限公司；

脱模剂，PAT-7399/C，德国活仕公司；

木材原料，刨花板用表芯层原料，水含量约3wt％，杨木，自制。

实施例1：

组分(a)选用PMDI，添加对苯二甲酰氯，将PMDI酸值(以HCl计)调为500ppm；组分(b)为数均分子量800的聚醚多元醇，添加三亚乙基二胺，添加量为1000ppm，FeCl₃(以Fe计)添加量为200ppm(PMDI为1质量份)；施胶量均为刨花干重比例。

刨花板制备步骤：

将一定质量的刨花导入带搅拌设备的密封筒内，利用高压雾化的方式进行物料添加。组分(a)添加速率控制在1g/s，组分(b)利用5倍质量的水进行稀释，添加速率控制在1g/s，确保粘合剂组分能均匀的施加到刨花内。添加方式为组分(a)添加到表芯层刨花，组分(b)只添加到芯层刨花内。表层刨花水含量为11.75wt％，芯层刨花水含量为8.59wt％。

将50*50cm不锈钢金属垫板放到热压机预热后喷洒脱模剂，采用手工铺装的方式在35*35cm的箱体模具内进行刨花板的铺装，表芯层铺装比例按照1： 3:1进行。铺装后进行热压，厚度规为18mm。热压过程采用3段式压力，分为高中低三段，保压时间比为4：4：3，热压因子为6s/mm，热压温度为220℃。

热压后在室温下进行2-3小时陈放，裁切后对板材密度进行测试，根据国标《GBT17657-2013人造板及饰面人造板理化性能试验方法》进行内结合强度 (IB)、表面结合强度(SB)、弹性模量(MOE)、静曲模量(MOR)、2小时吸水膨胀率(2h-TS)测试。

制板具体参数见表1，板材性能见表2。

实施例2～6

实施例2或6原料种类和实施例1相同；实施例3选用聚醚多元醇分子量为5000，其余原料种类与实施例1相同；实施例4中组分(b)的铁盐选用Fe₂(SO₄)₃，用量以Fe计为1000ppm(PMDI为1质量份)，其余原料种类与实施例1相同；实施例5中组分(b)的胺类催化剂选用四甲基丁二胺，添加量为3000ppm，其余原料种类与实施例1相同。具体参数见表1，板材性能见表2。

对比例1～2

对比例1中芯层不添加组分(b)；对比例2组分(b)中不添加铁盐，相应制板具体参数见表1，其余参照实施例1，板材性能见表2。

表1 板材具体参数

表2 板材性能

	IB/Mpa	SB/Mpa	MOE/Mpa	MOR/Mpa	2h-TS
						实施例1	0.57	0.92	2616	16.38	3.83％
实施例2	0.60	0.94	2754	16.95	3.94％
						实施例3	0.56	0.91	2742	16.35	3.77％
实施例4	0.61	0.89	2712	16.23	3.89％
						实施例5	0.62	0.93	2679	16.42	4.11％
实施例6	0.44	0.90	2456	16.11	4.03％
						对比例1	0.45	0.95	2535	16.21	3.52％
对比例2	0.53	0.91	2589	16.25	3.88％

由表2可知，所选择的实施例制备的板材性能均满足国标对刨花板性能指标的要求。在同等热压因子的条件下，实施例1～2原料种类相同，对比实施例1,2可知，组分(b)添加量从刨花含量的0.18％提升至0.36％，板材性能提升较小，说明组分(b)用量处于适宜水平。

与对比例1比较，芯层刨花添加了组分(b)的实施例1～5，在相同热压因子的条件下，板材内结合性能均有明显提升，本实施例中选择的物料均能提升板材性能，效果近似相同。内结合性能是制约生产效率最为关键的因素，板材内结合性能的提高直接说明芯层粘合剂固化速率得到了提高，从而可以减少热压时间来提高生产效率。

对比例1与实施例6对比可以发现，芯层添加了多元醇组分后，在降低热压时间的情况下(从热压因子6s/mm降低至5s/mm)，板材的内结合性能依然没有显著的降低，说明本发明涉及的异氰酸酯粘合剂体系可以降低热压时间提升热压效率，提升效率约16％。

实施例1与对比例2相比，由于实施例1多加入了FeCl₃，其内结合强度相比于对比例2提升了约7.5％，说明FeCl₃的加入能提高粘合剂的固化程度，进而间接说明其可以提高生产效率。

实施例7～11

在铺装之前增加了陈放环节，即施胶后将刨花单元进行一定时间的密封陈放后再进行铺装，陈放温度为50℃，热压因子均为6s/mm。实施例7～9原料种类和实施例1相同，实施例8～9中PMDI酸值为3000ppm；实施例10和11 使用异丁酰氯对PMDI进行酸化处理，酸值为500ppm，其它制板具体参数见表 3，其余工艺条件参照实施例1，板材性能见表4。

对比例3～4

对比例3或4的相应制板具体参数见表3，其余工艺条件参照实施例7～11，板材性能见表4。

表3 板材具体参数

表4 板材性能

研究粘合剂预固化程度，主要反映在成板后其力学性能，粘合剂预固化量少，热压制备的板材性能会提高。从表4中IB和SB的变化趋势可以看出，50℃密封陈放1h后，板材的性能均有较为明显的较低。结合IB/SB下降比例可以看出，未添加酸性化合物的对比例3～4，其性能下降更为显著。不同种类酸性化合物添加及不同酸值的PMDI制备的板材，其性能变化差异较小，说明酸性化合物的加入可以抑制异氰酸酯粘合剂体系的预固化程度，提高粘合剂的利用率。

综合实施例1～11与对比例1～4可知，本发明所涉及的异氰酸酯粘合剂体系在不增加用量的情况下，可以提高人造板生产效率，降低粘合剂预固化程度。

实施例12

将丙烯酸水性乳液(固含量52％)加入3倍质量的水稀释后雾化施胶到表层刨花颗粒中，施胶后对板坯进行冷压，模拟连续线预压，相同条件下将板坯压缩至约35cm后保压5-6S，取出后放置在模拟过渡机上进行传送带过渡模拟。模拟板坯过渡设备是根据迪芬巴赫提供的参数进行调整，调试后皮带速度约为 230-240mm/s，相邻传送带的间距约为60-65mm，相应制板参数见表5，施胶及铺装工艺参照实施例1。

实施例13

实施例13采用EVA乳液(固含量55％)，其余参照实施例12，相应制板参数见表5。

对比例5

对比例5不添加组分(c)，其余参照实施例12进行，相应制板参数见表5。

表5 板材具体参数

*组分(c)的固体份计。

试验过程中在传送带过渡处进行拍摄，见附图1、2、3。

实施例12及实施例13中的板坯在通过相邻传送带间隙时，均保持较完整的形态，板坯在过缝隙的过程中无散落、坍塌及断裂现象，说明在加入组分(c) 后板坯具有较好的初粘性。对比例5中，由于未加入组分(c)，以相同的条件通过传送带间隙时，板坯由于不具备初粘性，在空隙处发生坍塌散落现象，将导致后续板材无法正常生产。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以本发明的优选实施方式进行描述，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种制备人造板的方法，包括如下步骤：(1)将组分(a)多官能度异氰酸酯和酸性化合物施加于全部基材，将组分(b)多元醇、胺类催化剂和含铁化合物施加于芯层，将任选的组分(c)水性乳液施加于表层；

(2)将步骤(1)中所得基材进行铺装，热压。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多官能度异氰酸酯选自芳香族多异氰酸酯、脂肪族多异氰酸酯、芳脂族多异氰酸酯和脂环族多异氰酸酯中的一种或多种。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多官能度异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和多亚甲基多苯基异氰酸酯中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸性化合物包括HCl和/或酰氯；所述酰氯包括三甲基乙酰氯、对苯二甲酰氯、己二酰氯、异丁酰氯和正辛酰氯中的一种或多种；所述酸性化合物的用量按照添加酸性化合物后组分(a)的酸值以HCl计为200-10000ppm。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述酸性化合物的用量按照添加酸性化合物后组分(a)的酸值以HCl计为500-3000ppm。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多元醇包括聚醚多元醇和聚酯多元醇中的一种或多种；

所述组分(b)中多元醇与组分(a)中的多官能度异氰酸酯重量比为0.01-0.2：1。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多元醇包括官能度为2-6数均分子量为200-8000的聚环氧乙烷多元醇；

所述组分(b)中多元醇与组分(a)中的多官能度异氰酸酯重量比为0.06-0.12:1。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多元醇包括官能度为3，数均分子量为800-5000的聚环氧乙烷多元醇。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含铁化合物包括亚铁盐和铁盐中的一种或多种。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含铁化合物包括FeCl₂、FeSO₄、FeCl₃、Fe₂(SO₄)₃、Fe(NO₃)₃、乙酰丙酮铁、乳酸亚铁和柠檬酸铁中的一种或多种。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含铁化合物包括FeCl₃和/或Fe₂(SO₄)₃。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含铁化合物的用量以铁计，为组分(a)中多官能度异氰酸酯重量的20-2000ppm。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含铁化合物的用量以铁计，为组分(a)中多官能度异氰酸酯重量的200-1000ppm。

14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水性乳液包括PVA乳液、EVA乳液、PVAc乳液、丙烯酸乳液和PUD乳液中的一种或多种。

15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水性乳液的用量以固体份计与组分(a)中多官能度异氰酸酯的重量比为0.05-1：1。

16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水性乳液的用量以固体份计与组分(a)中多官能度异氰酸酯的重量比为0.1-0.5:1。

17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将组分(b)和水按照重量比为1:1至1:5混合后施加于芯层；

将组分(c)和水按照重量比为1:1至1:5混合后施加于表层。

18.一种人造板，所述人造板根据权利要求1-17任一项所述的方法制备。