CN110373114B - 一种双交联高性能水玻璃木材胶黏剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双交联高性能水玻璃木材胶黏剂，其原料包括以下重量份的组分：水玻璃60‑80份；甲基硅酸钠水溶液18‑24份；改性聚天门冬氨酸酯树脂3‑12份；端氨基超支化聚酰胺‑胺0.5‑2.5份；六亚甲基二异氰酸酯三聚体2‑6份；硝酸铝0.03‑0.06份；滑石粉2‑8份；本发明还包括上述双交联高性能水玻璃木材胶黏剂的制备方法。本发明具有工艺简单，性能稳定，粘接强度高，耐水、耐高低温变化，现配现用，使用方便的优点。

Description

一种双交联高性能水玻璃木材胶黏剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及木材胶粘剂领域，具体涉及一种双交联高性能水玻璃木材胶黏剂及其制备方法。
背景技术
木材加工行业常用的胶黏剂主要是脲醛树脂、酚醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂(即“三醛胶”)，这些有机合成树脂胶黏剂具有粘接强度高，固化速度快，耐水性能好等特点，满足了木制品生产的大部分需求。但是，这类有机合成胶黏剂在生产和使用过程中会释放出甲醛类有毒化合物，不仅污染环境还危害人体健康。随着环保法规的日益完善和人们环保意识的不断增强，“三醛胶”的应用受到了极大的限制，开发真正能替代“三醛胶”的环保型高性能胶黏剂已经成为木材加工行业的重大需求，具有重要的现实意义。
水玻璃胶黏剂是一种常用的无机胶黏剂，具有成本低、制备工艺简便、耐高温性能突出、环保无毒等优点，对金属、玻璃、陶瓷、铸件、沙土等有着极高的粘接性能，将水玻璃推广应用到木材胶黏剂领域将有着巨大优势和良好的发展前景。然而水玻璃分子呈刚性，形成的胶层具有脆性大、耐水性差的缺陷，应用于木质品粘接时必须对其进行增韧和耐水改性。目前已经有较多研究报道了水玻璃改性后可用于木制品粘接，但存在的主要问题是水玻璃木材胶黏剂的改性工艺过于复杂，性能不够稳定，实用性不强。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种双交联高性能水玻璃木材胶黏剂及其制备方法，它具有工艺简单，性能稳定，粘接强度高，耐水、耐高低温变化，现配现用，使用方便的优点。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种双交联高性能水玻璃木材胶黏剂，其原料包括以下重量份的组分：
水玻璃60-80份；
甲基硅酸钠水溶液18-24份；
改性聚天门冬氨酸酯树脂3-12份；
端氨基超支化聚酰胺-胺0.5-2.5份；
六亚甲基二异氰酸酯三聚体2-6份；
硝酸铝0.03-0.06份；
滑石粉2-8份。
本发明进一步的技术方案为：所述甲基硅酸钠水溶液中所含甲基硅酸钠的质量分数为5-10％，优选为7.5％。
进一步，所述滑石粉的粒度为800-3000目。
一种双交联高性能水玻璃木材胶黏剂的制备方法，采用上述重量份的原料，具体包括以下操作步骤：
1)将60-80份水玻璃放入搅拌罐中，加入3-12份改性聚天门冬氨酸酯树脂和0.5-2.5份端氨基超支化聚酰胺-胺高速搅拌20-60min后，得到组分A；
2)将0.03-0.06份硝酸铝分散到18-24份质量分数为7.5％的甲基硅酸钠水溶液中，然后依次加入2-8份滑石粉和2-6份六亚甲基二异氰酸酯三聚体，高速搅拌混匀，得到组分B；
3)使用时，将组分A和组分B混合均匀，即得双交联高性能水玻璃木材胶黏剂。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明利用了水玻璃和甲基硅酸钠的硅醇基之间的脱水交联反应，以及聚天门冬氨酸酯和端氨基超支化聚酰胺-胺与六亚甲基二异氰酸酯三聚体之间发生的胺和异氰酸酯基的交联反应来制备高性能水玻璃基胶黏剂，双交联反应使得胶黏剂各组分之间分子交织联通，从而实现性能互补，得到粘接强度高、耐水性能极佳的胶黏剂，采用双组分配方保证了胶黏剂的储存稳定和使用方便；
2、本发明所用主要组分水玻璃、甲基硅酸钠、聚天门冬氨酸酯树脂、超细滑石粉等均来源丰富、性能优良，保证了胶黏剂的强力耐水和低价无醛；
3、本发明制得的双交联高性能水玻璃木材胶黏剂可用于粘接不同的木质树种和木质原材料(木屑、木纤维、木单板、竹纤维、竹粉、竹片以及非木质农作物秸秆等)，可替代常用的“三醛胶”、乳白胶、异氰酸酯胶等，而且制备工艺简便，适合于工业化推广和生产应用；
4、本发明具有工艺简单，性能稳定，粘接强度高，耐水、耐高低温变化，现配现用，使用方便的优点。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
实施例1：
将60份水玻璃放入搅拌罐中，加入3份改性聚天门冬氨酸酯树脂和0.5份端氨基超支化聚酰胺-胺高速搅拌30min，得到组分A；接着将0.03份硝酸铝分散到18份质量分数为7.5％的甲基硅酸钠水溶液中，然后依次加入2份800目的滑石粉和2份六亚甲基二异氰酸酯三聚体，高速搅拌混匀，得到组分B；将组分A和组分B混合均匀，即得成品。
以桦木纤维为原料，含水率控制在15％以内，加入占材料总量20wt％～40wt％的本实例制备的双交联水玻璃胶黏剂，混料均匀后填入模具铺装，于室温下利用平压机压制成型，锁模1-2h，制成密度为0.9g/cm3的桦木纤维板。甲醛释放量按GB18580-2001《室内装饰材料人造板及其制品中甲醛释放限量》测试未检出。静曲强度、弹性模量和吸水厚度膨胀率按GB/T17657-1999《人造板及饰面板理化性能试验方法》测试，其值分别为21.36MPa、5484MPa和3.71％。在室温自然通风条件下存放6个月后，制成的桦木纤维板依然保存良好，未出现翘曲、变形、发霉等不良现象。
实施例2：
将70份水玻璃放入搅拌罐中，加入7份改性聚天门冬氨酸酯树脂和1份端氨基超支化聚酰胺-胺高速搅拌30min，得到组分A；接着将0.05份硝酸铝分散到20份质量分数为7.5％的甲基硅酸钠水溶液中，然后依次加入5份1000目的滑石粉和4份六亚甲基二异氰酸酯三聚体，高速搅拌混匀，得到组分B；将组分A和组分B混合均匀，即得成品。
以杨木纤维为原料，含水率控制在15％以内，加入占材料总量20wt％～40wt％的本实例制备的双交联水玻璃胶黏剂，混料均匀后填入模具铺装，于室温下利用平压机压制成型，锁模1-2h，制成密度为0.9g/cm3的杨木纤维板。甲醛释放量按GB18580-2001《室内装饰材料人造板及其制品中甲醛释放限量》测试未检出。静曲强度、弹性模量和吸水厚度膨胀率按GB/T17657-1999《人造板及饰面板理化性能试验方法》测试，其值分别为19.59MPa、4986MPa和4.04％。在室温自然通风条件下存放6个月后，制成的杨木纤维板依然保存良好，未出现翘曲、变形、发霉等不良现象。
实施例3：
将80份水玻璃放入搅拌罐中，加入12份改性聚天门冬氨酸酯树脂和2.5份端氨基超支化聚酰胺-胺高速搅拌30min，得到组分A；接着将0.06份硝酸铝分散到24份质量分数为7.5％的甲基硅酸钠水溶液中，然后依次加入8份2000目的滑石粉和6份六亚甲基二异氰酸酯三聚体，高速搅拌混匀，得到组分B；将组分A和组分B混合均匀，即得成品。
以榉木纤维为原料，含水率控制在15％以内，加入占材料总量20wt％～40wt％的本实例制备的双交联水玻璃胶黏剂，混料均匀后填入模具铺装，于室温下利用平压机压制成型，锁模1-2h，制成密度为0.9g/cm3的榉木纤维板。甲醛释放量按GB18580-2001《室内装饰材料人造板及其制品中甲醛释放限量》测试未检出。静曲强度、弹性模量和吸水厚度膨胀率按GB/T17657-1999《人造板及饰面板理化性能试验方法》测试，其值分别为20.76MPa、5192MPa和3.88％。在室温自然通风条件下存放6个月后，制成的榉木纤维板依然保存良好，未出现翘曲、变形、发霉等不良现象。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种双交联高性能水玻璃木材胶黏剂，其特征在于，其原料包括以下重量份的组分：
水玻璃 60-80份；
甲基硅酸钠水溶液 18-24份；
改性聚天门冬氨酸酯树脂 3-12份；
端氨基超支化聚酰胺-胺 0.5-2.5份；
六亚甲基二异氰酸酯三聚体 2-6份；
硝酸铝 0.03-0.06份；
滑石粉 2-8份；
所述甲基硅酸钠水溶液中所含甲基硅酸钠的质量分数为5-10%。
2.根据权利要求1所述的双交联高性能水玻璃木材胶黏剂，其特征在于，所述滑石粉的粒度为800-3000目。
3.一种双交联高性能水玻璃木材胶黏剂的制备方法，其特征在于，采用权利要求1或2所述重量份的原料，具体包括以下操作步骤：
1）将60-80份水玻璃放入搅拌罐中，加入3-12份改性聚天门冬氨酸酯树脂和0.5-2.5份端氨基超支化聚酰胺-胺高速搅拌均匀后，得到组分A；
2）将0.03-0.06份硝酸铝分散到18-24份质量分数为7.5%的甲基硅酸钠水溶液中，然后依次加入2-8份滑石粉和2-6份六亚甲基二异氰酸酯三聚体，高速搅拌混匀，得到组分B；
3）使用时，将组分A和组分B混合均匀，即得双交联高性能水玻璃木材胶黏剂。
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