CN110591567A

CN110591567A - 人造板用磷铝无醛胶粘剂的制备方法

Info

Publication number: CN110591567A
Application number: CN201910962562.7A
Authority: CN
Inventors: 谢拥群; 吴振增; 陈汀杰; 李德宏; 魏微; 侯鑫均; 魏起华; 牛敏; 林铭; 刘景宏
Original assignee: Fujian Agriculture and Forestry University
Current assignee: Fujian Agriculture and Forestry University
Priority date: 2019-10-11
Filing date: 2019-10-11
Publication date: 2019-12-20

Abstract

本发明涉及一种人造板用磷铝无醛胶粘剂的制备方法，由磷酸、铝化合物、多价金属盐或者氧化物、硼化物经水热反应制备得到粘度为30‑600 mPa.S,固含量为40‑85%的一种无醛环保人造板用胶粘剂。该产品具有强度好、耐高温、阻燃防霉等特点。本发明的优点在于原料来源广泛、价格低廉、操作简便易行、生产过程不产生有毒有害物质，且产品具有良好的力学、阻燃防霉能性能等，有望成为新型的环保型人造板胶粘剂。

Description

人造板用磷铝无醛胶粘剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种人造板胶粘剂的技术领域，具体涉及一种人造板用磷铝无机胶的制备方法。

背景技术

随着人们对环境和生态的日益关注，很多研究者从自然中找到灵感，把绿色理念应用于生活中。木材及木质复合材料是可再生、可降解、环境友好的材料已被广泛应用在家居和公共场所。木质产品中的刨花板、胶合板、中密度纤维板等使用最为广泛。木质材料在生产和使用过程中需要用到大量的胶粘剂，而甲醛基胶粘剂的用量最大，具有成本低、活性高、对木质材料具有良好的粘结力。然而，这些甲醛基胶粘剂在一定的条件下会释放出甲醛。甲醛是一种危险的基因毒性物质，被美国环境保护局列为人类致癌物质。为解决这个问题，非甲醛基胶粘剂，比如小麦粉、木质素、淀粉、大豆蛋白、聚醋酸乙烯酯等原料被大量研究用于制备无甲醛胶粘剂。但是，在实际应用中，这些胶粘剂还存在着湿强度差、防腐防霉性能不好、胶合强度不足等缺陷。

磷酸基胶粘剂是在磷酸溶液与金属氧化物比如氧化镁、氧化铝、氧化铁反应后的产物。磷铝胶粘剂作为一种磷酸基胶粘剂具有无醛、原料成本低、来源广泛等优点。磷铝胶粘剂在固化后可以形成连续的链状结构或者是三维网状结构，这种结构能够使粘接物之间具有很高的强度。同时，磷铝胶粘剂具有很好的热稳定性、抗菌防腐，具有较长的使用寿命。磷铝胶粘剂也被用来作为一种多相催化剂将生物质材料转变为烃类化合物，作为金属或者混凝土外层的陶瓷涂层，作为火箭或者其他在高温氧化和腐蚀环境中的结构胶粘剂。然而磷铝无机复合物还未被用来作为木基复合材料的胶粘剂。

本发明旨在利用磷酸和氢氧化铝制备一种无甲醛释放的人造板用磷铝胶粘剂。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种制备人造板用磷铝胶粘剂的方法。经本发明制得的人造板具有较好的力学、阻燃和防霉性能。

为了实现本发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种人造板用磷铝无醛胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）以一定浓度的磷酸溶液或磷酸氢盐溶液以及铝化合物为原料，磷铝元素组成一定的磷铝比，设计胶粘剂的固含量；

（2）将磷酸溶液或磷酸氢盐溶液水浴加热后放入铝化合物反应一段时间；

（3）将多价金属盐或者多价金属氧化物和硼化物加入上述溶液中继续反应一段时间后冷却得到人造板用磷铝无醛胶粘剂。

步骤（1）所述的磷酸氢盐包括可溶性磷酸二氢盐、可溶性磷酸一氢盐中的一种；铝化合物包括氢氧化铝、氧化铝、氮化铝中的一种；磷铝比为磷元素与铝元素的摩尔比，范围为2.0:1-4.0:1；胶粘剂的固含量为40%-85%。

步骤（2）所述的水浴温度为50-150℃，反应时间为20-300 min。

步骤（3）所述多价金属盐和多价金属氧化物为由Zn、Mg、Fe、Cu、Cr这些金属组成的盐类及氧化物，其作用是增加无机网络的节点，提高胶粘剂的粘结强度；硼化物为硼砂或硼酸；反应时间为20-120 min。

所述人造板用磷铝无醛胶粘剂的粘度为30-600 mPa·S。

利用所述人造板用磷铝无醛胶粘剂制备人造板的方法：将人造板用磷铝无醛胶粘剂与固化剂均匀混合后按一定的比例喷在刨花或者纤维表面或者涂在单板表面；然后对施胶的纤维、刨花或者单板按一定热压条件进行热压形成人造板材。

所述的固化剂为氧化镁、氧化铝、氧化铜、氧化锌、氧化铁或氮化铝。

纤维和刨花的施胶量均为所制备人造板绝干质量的8%-30%，单板是按100-300g/m²进行双面施胶。

纤维和刨花的热压温度为150℃-200℃，热压时间为0.5-2min/mm，热压压力为0.5-2.0MPa；单板的热压温度为150℃-200℃，热压时间为0.5-2min/mm，热压压力为0.5-2.0MPa。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明为人造板用无醛磷铝胶粘剂，使得所制得的产品力学强度好、防霉耐腐等相关理化性能都有所提高；特别是阻燃性能得到了显著增强，阻燃等级达到《建筑内部装修设计防火规范》规定的B2级；

（2）该产品的原材料来源丰富、价格低廉，生产过程简单无污染，废弃物对环境无污染，可自然降解，并且在燃烧过程中发烟量少。

（3）与现有磷铝基胶粘剂相比，本产品具有粘度低、固化温度低、阻燃、防霉等优点。同时本产品在人造板生产过程中采用热固化方式进行固化，与其他用于人造板领域的磷酸盐胶粘剂（冷压固化）相比具有可连续生产、生产周期短、生产效率高的特点。

具体实施方式

为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。

实施例1

将300g浓度为85%的磷酸稀释为65wt%的溶液倒入三口烧瓶，水浴加热至90℃后加入72g氢氧化铝反应30min，磷铝摩尔比为2.8：1，设计胶粘剂的固含量65%。将9.81g氧化铜（3%磷酸和氢氧化铝质量）和6.54硼酸（2%磷酸和氢氧化铝质量）加入溶液中继续反应30min时间后冷却得到磷铝胶粘剂，粘度为50 mPa·S。将制备好的磷铝胶粘剂与10g氧化铁（3%胶粘剂质量）均匀混合后按双面施胶量200g/m²涂在单板表面。单板进行热压（热压温度：160℃，热压时间：2min/mm，热压压力：1.0MPa）制备胶合板。

将样品按照中国国家标准GB /T8924-2005、GB/T 17657-2013和GB/T18261-2013，分别对其氧指数、力学性能和防霉性能进行测定；氧指数为32.2%，胶合强度2.2 MPa，弹性模量2800 Mpa，静曲强度40 MPa，霉菌防治效力80%。

实施例2

将300g浓度为85%的磷酸稀释为67wt%的磷酸溶液倒入三口烧瓶，水浴加热至92℃后加入69.9g氢氧化铝反应35min，磷铝摩尔比为2.9：1，设计胶粘剂的固含量67%。将10.4g氧化铜（3.2%磷酸和氢氧化铝质量）和7.1g硼酸（2.2%磷酸和氢氧化铝质量）加入溶液中继续反应35min时间后冷却得到磷铝胶粘剂，粘度为42 mPa·S。将制备好的磷铝胶粘剂与氧化铁（3.2%胶粘剂质量）均匀混合后按双面施胶量210g/m²涂在单板表面。单板进行热压（热压温度：165℃，热压时间：1.7min/mm，热压压力：1.1MPa）制备胶合板。

将样品按照中国国家标准GB /T8924-2005、GB/T 17657-2013和GB/T18261-2013，分别对其氧指数、力学性能和防霉性能进行测定；氧指数为32.5%，胶合强度2.3 MPa，弹性模量2900 Mpa，静曲强度41MPa，霉菌防治效力84%。

实施例3

将300g浓度为85%的磷酸稀释为66wt%的磷酸溶液倒入三口烧瓶，水浴加热至95℃后加入75g氢氧化铝反应38min，磷铝摩尔比为2.7:1，设计胶粘剂的固含量66%。将10.9g氧化铜（3.3%磷酸和氢氧化铝质量）和6.93g硼酸（2.1%磷酸和氢氧化铝质量）加入溶液中继续反应38min时间后冷却得到磷铝胶粘剂，粘度为78 mPa·S。将制备好的磷铝胶粘剂与氧化铁（3.3%胶粘剂质量）均匀混合后按双面施胶量220g/m²涂在单板表面。单板进行热压（热压温度：170℃，热压时间：1.8 min/mm，热压压力：1.3MPa）制备胶合板。

将样品按照中国国家标准GB /T8924-2005、GB/T 17657-2013和GB/T18261-2013，分别对其氧指数、力学性能和防霉性能进行测定；氧指数为32.8%，胶合强度2.4 MPa，弹性模量3000 Mpa，静曲强度43 MPa，霉菌防治效力88%。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种人造板用磷铝无醛胶粘剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的人造板用磷铝无醛胶粘剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的磷酸氢盐包括可溶性磷酸二氢盐、可溶性磷酸一氢盐中的一种；铝化合物包括氢氧化铝、氧化铝、氮化铝中的一种；磷铝比为磷元素与铝元素的摩尔比，范围为2.0:1-4.0:1；胶粘剂的固含量为40%-85%。

3.根据权利要求1所述的人造板用磷铝无醛胶粘剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的水浴温度为50-150℃，反应时间为20-300 min。

4.根据权利要求1所述的人造板用磷铝胶粘剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述多价金属盐和多价金属氧化物为由Zn、Mg、Fe、Cu、Cr这些金属组成的盐类及氧化物；硼化物为硼砂或硼酸；反应时间为20-120 min。

5.如权利要求1所述的制备方法制得的人造板用磷铝无醛胶粘剂，其特征在于：所述人造板用磷铝无醛胶粘剂的粘度为30-600 mPa·S。

6.一种利用权利要求5所述人造板用磷铝无醛胶粘剂制备人造板的方法，其特征在于：将人造板用磷铝无醛胶粘剂与固化剂均匀混合后按一定的比例喷在刨花或者纤维表面或者涂在单板表面；然后对施胶的纤维、刨花或者单板按一定热压条件进行热压形成人造板材。

7.根据权利要求6所述的利用人造板用磷铝无醛胶粘剂制备人造板的方法，其特征在于：所述的固化剂为氧化镁、氧化铝、氧化铜、氧化锌、氧化铁或氮化铝。

8.根据权利要求6所述的利用人造板用磷铝无醛胶粘剂制备人造板的方法，其特征在于：纤维和刨花的施胶量均为所制备人造板绝干质量的8%-30%，单板是按100-300g/m²进行双面施胶。

9.根据权利要求6所述的利用人造板用磷铝无醛胶粘剂制备人造板的方法，其特征在于：纤维和刨花的热压温度为150℃-200℃，热压时间为0.5-2min/mm，热压压力为0.5-2.0MPa；单板的热压温度为150℃-200℃，热压时间为0.5-2min/mm，热压压力为0.5-2.0MPa。