CN110862774A - 改性无机胶黏剂、制备方法及在木质人造板生产中的应用 - Google Patents

改性无机胶黏剂、制备方法及在木质人造板生产中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改性无机胶黏剂、制备方法及其在木质人造板生产中的应用，属于胶粘剂技术领域，该改性无机胶黏剂，由以下组分制成：改性三聚氰胺甲醛树脂、硅酸钠或硅酸钾、氟硅酸盐和/或硼酸盐以及辅料；其中辅料为氧化镁、氧化钙以及氧化锌中的一种或多种的混合物；该改性无机胶黏剂采用无机的硅酸钠或硅酸钾作为主要原料，添加改性三聚氰胺甲醛树脂、氟硅酸盐和/或硼酸盐以及辅料，使得该改性无机胶黏剂具有防水、防潮、粘接强度高、易于人造板热压生产、无毒、无污染、环保安全等优良特性；改性无机胶黏剂能够完全代替脲醛树脂，达到无甲醛释放的目的。

Description

改性无机胶黏剂、制备方法及在木质人造板生产中的应用
技术领域
本发明属于胶黏剂技术领域，具体涉及一种改性无机胶黏剂、改性无机胶 黏剂的制备方法、改性无机胶黏剂在木质人造板生产中的应用。
背景技术
胶黏剂(adhesive)：通过界面的黏附和内聚等作用，能使两种或两种以上 的制件或材料连接在一起的天然的或合成的、有机的或无机的一类物质，统称 为胶黏剂，又叫黏合剂，习惯上简称为胶；目前木质人造板中使用的胶黏剂大 部分是脲醛树脂，虽然这种胶黏剂的价格便宜，但是由于甲醛的释放缓慢因此 会持续很长时间，从而影响人体的健康。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种改性无机胶黏剂。
本发明所采用的技术方案为：一种改性无机胶黏剂，由以下组分制成：改 性三聚氰胺甲醛树脂、硅酸钠或硅酸钾、氟硅酸盐和/或硼酸盐以及辅料；
其中辅料为氧化镁、氧化钙以及氧化锌中的一种或多种的混合物。
本发明的有益效果为：该改性无机胶黏剂采用无机的硅酸钠或硅酸钾作为 主要原料，添加改性三聚氰胺甲醛树脂、氟硅酸盐和/或硼酸盐以及辅料，使得 该改性无机胶黏剂具有防水、防潮、粘接强度高、易于人造板热压生产、无毒、 无污染、环保安全等优良特性；改性三聚氰胺甲醛树脂是经硅酸盐改性和硫代 硫酸钠除甲醛处理得到的，因此能够达到无甲醛释放的目的。
进一步限定，改性无机胶黏剂由以下质量份的组分制成：
改性三聚氰胺甲醛树脂5～10份、硅酸钠90～95份或硅酸钾90～95份、氟硅 酸盐1～5份、硼酸盐1～5份以及氧化镁2～3份。
进一步限定，改性无机胶黏剂由以下质量份的组分制成：
改性三聚氰胺甲醛树脂5～10份、硅酸钠90～95份或硅酸钾90～95份、氟硅 酸盐1～5份、硼酸盐1～5份以及氧化锌1～5份。
进一步限定，改性无机胶黏剂由以下质量份的组分制成：
改性三聚氰胺甲醛树脂5～10份、硅酸钠90～95份或硅酸钾90～95份、氟硅 酸盐1～5份、氧化镁2～3份以及氧化锌2～3份。
进一步限定，改性无机胶黏剂由以下质量份的组分制成：
改性三聚氰胺甲醛树脂5～10份、硅酸钠90～95份或硅酸钾90～95份、氟硅 酸盐1～10份、氧化镁2～3份、氧化钙0.7～1.3份以及硼酸盐1～10份。
进一步限定，改性无机胶黏剂由以下质量份的组分制成：
改性三聚氰胺甲醛树脂5～10份、硅酸钠90～95份或硅酸钾90～95份、氟硅 酸盐1～3份、氧化锌2～5份、氧化镁0.7～1.3份以及氧化钙1～3份。
本发明还提供了一种改性无机胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
制备改性三聚氰胺甲醛树脂
用硅酸钠溶液将甲醛的PH值调节至7.5～8.5，升温至60～92℃，第一次加 入三聚氰胺，甲醛与三聚氰胺的摩尔比为1：(2.5～3.0)，反应时间为2～20分钟； 随后第二次加入三聚氰胺，甲醛与三聚氰胺的摩尔比为1：(1.2～2.2)，当胶液 变得清澈时加入尿素，尿素和三聚氰胺的总量与甲醛的摩尔比为0.98:1，降温 至60～70℃时加入硫代硫酸钠，当游离的甲醛的含量为零时继续添加质量份数 为2～3份的硫代硫酸钠，即得到改性三聚氰胺甲醛树脂；
将改性三聚氰胺甲醛树脂与硅酸钠或硅酸钾混合均匀后加入氟硅酸盐和/ 或硼酸盐以及辅料，搅拌均匀即可。
本发明的有益效果为：该制备方法简单且制备得到的改性无机胶黏剂的粘 接强度高、易于人造板热压生产，且该改性无机胶黏剂的原料以及制备方法简 单，价格便宜，有利于市场推广使用。
本发明还提供了一种改性无机胶黏剂在木质人造板生产中的应用。
进一步限定，所述人造板的制备方法包括以下步骤：
将刨花板碎料或多层胶合板进行烘干处理使得含水率处于5％～20％范围 内，得到预处理原料；随后将预处理原料中加入改性无机胶黏剂，然后依次进 行预压、热压以及半成品处理工序；其中热压温度为110～220℃；
其中：当原料为刨花板碎料时，改性无机胶黏剂的加入量为120～130kg/m3， 当原料为多层胶合板时，改性无机胶黏剂的加入量为2.5～3.0kg/m2。
进一步限定，所述人造板的制备方法包括以下步骤：
向木质纤维中加入改性无机胶黏剂然后进行烘干，当含水率处于5％～20％ 范围内时停止烘干，随后依次进行预压、热压以及半成品处理工序；其中热压 温度为110～220℃；
其中：改性无机胶黏剂的加入量为130～220kg/m3。
本发明的有益效果为：刨花板碎料、多层胶合板以及木质纤维的含水率控 制在5％～20％范围内时，粘接效果良好；当含水率低于5％时，会造成预压板坯 不成型，热压时因胶黏剂缺水而提前固化，导致热压难以进行；当含水率高于 20％时，会因板坯水分过高热压时粘在压板上或因水分过高而造成爆板。
热压温度控制在110～220℃范围内，低于110℃的热压温度会增加热压时间， 造成低能低产而失去生产价值，高于220℃的热压温度，会使产品板材变黄或 预固化层变厚。
得到的人造板性能满足GB17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验 方法》的要求。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，显然，所描述的实 施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有作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。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括 技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相 同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为 具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不 会用理想化或过于正式的含义来解释。
实施例1
一种改性无机胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备改性三聚氰胺甲醛树脂
称取甲醛倒入反应釜内，加入硅酸钠溶液调节甲醛的PH值在7.5～8.5范围 内，升温至60℃左右，升温速率为3～8℃，随后向其中加入三聚氰胺，甲醛与 三聚氰胺的摩尔比为1：2.5，反应时间为2分钟，随后再次加入三聚氰胺，甲 醛与三聚氰胺的摩尔比为1：1.2，当胶液变得清澈时加入尿素，尿素和三聚氰 胺的总量与甲醛的摩尔比为0.98：1；降温至60℃左右时加入硫代硫酸钠，当 游离的甲醛的含量为零时继续加入2kg硫代硫酸钠，即得到改性三聚氰胺甲醛 树脂；
S2：取制备得到的改性三聚氰胺甲醛树脂5kg，硅酸钠90kg，氟硅酸盐1kg， 硼酸盐1kg，氧化镁2kg；
S3：将改性三聚氰胺甲醛树脂和硅酸钠混合均匀，随后加入氟硅酸盐、硼 酸盐以及氧化镁搅拌均匀即可。
本实施例还提供了一种改性无机胶黏剂在人造板生产中的应用，木质人造 板的原料为刨花板碎料、多层胶合板或木质纤维中的一种；
当木质人造板的原料为刨花板碎料时，首先将刨花板碎料进行烘干处理， 当含水率处于5％～20％范围内时，停止烘干，随后向其中加入改性无机胶黏剂， 改性无机胶黏剂的加入量为120kg/m3，搅拌均匀，然后依次进行预压、热压以 及半成品处理工序；其中热压温度为110℃。
当木质人造板的原料为多层胶合板时，首先将多层胶合板进行烘干处理， 当含水率处于5％～20％范围内时，停止烘干，随后向相邻多层胶合板之间加入 改性无机胶黏剂，改性无机胶黏剂的加入量为2.5kg/m2，然后依次进行预压、 热压以及半成品处理工序；其中热压温度为110℃。
当木质人造板的原料为木质纤维时，首先向其中加入改性无机胶黏剂，改 性无机胶黏剂的加入量为160kg/m3，混合均匀后再进行烘干处理，当其中的含 水率处于5％～20％范围内时停止烘干，随后依次进行预压、热压以及半成品处 理工序；其中热压温度为110℃。
实施例2
一种改性无机胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备改性三聚氰胺甲醛树脂
称取甲醛倒入反应釜内，加入硅酸钠溶液调节甲醛的PH值在7.5～8.5范围 内，升温至80℃左右，升温速率为3～8℃，随后向其中加入三聚氰胺，甲醛与 三聚氰胺的摩尔比为1：2.8，反应时间为10分钟，随后再次加入三聚氰胺，甲 醛与三聚氰胺的摩尔比为1：1.7，当胶液变得清澈时加入尿素，尿素和三聚氰 胺的总量与甲醛的摩尔比为0.98：1；降温至65℃左右时加入硫代硫酸钠，当 游离的甲醛的含量为零时继续加入2.5kg硫代硫酸钠，即得到改性三聚氰胺甲 醛树脂；
S2：取制备得到的改性三聚氰胺甲醛树脂5kg，硅酸钠93kg，氟硅酸盐3kg， 硼酸盐3kg，氧化镁2.5kg；
S3：将改性三聚氰胺甲醛树脂和硅酸钠混合均匀，随后加入氟硅酸盐、硼 酸盐以及氧化镁搅拌均匀即可。
本实施例还提供了一种改性无机胶黏剂在人造板生产中的应用，木质人造 板的原料为刨花板碎料、多层胶合板或木质纤维中的一种；
当木质人造板的原料为刨花板碎料时，首先将刨花板碎料进行烘干处理， 当含水率处于5％～20％范围内时，停止烘干，随后向其中加入改性无机胶黏剂， 改性无机胶黏剂的加入量为125kg/m3，搅拌均匀，然后依次进行预压、热压以 及半成品处理工序；其中热压温度为150℃。
当木质人造板的原料为多层胶合板时，首先将多层胶合板进行烘干处理， 当含水率处于5％～20％范围内时，停止烘干，随后向相邻多层胶合板之间加入 改性无机胶黏剂，改性无机胶黏剂的加入量为2.8kg/m2，然后依次进行预压、 热压以及半成品处理工序；其中热压温度为160℃。
当木质人造板的原料为木质纤维时，首先向其中加入改性无机胶黏剂，改 性无机胶黏剂的加入量为180kg/m3，混合均匀后再进行烘干处理，当其中的含 水率处于5％～20％范围内时停止烘干，随后依次进行预压、热压以及半成品处 理工序；其中热压温度为176℃。
实施例3
一种改性无机胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备改性三聚氰胺甲醛树脂
称取甲醛倒入反应釜内，加入硅酸钠溶液调节甲醛的PH值在7.5～8.5范围 内，升温至92℃左右，升温速率为3～8℃，随后向其中加入三聚氰胺，甲醛与 三聚氰胺的摩尔比为1：3.0，反应时间为20分钟，随后再次加入三聚氰胺，甲 醛与三聚氰胺的摩尔比为1：2.2，当胶液变得清澈时加入尿素，尿素和三聚氰 胺的总量与甲醛的摩尔比为0.98：1；降温至70℃左右时加入硫代硫酸钠，当 游离的甲醛的含量为零时继续加入3kg硫代硫酸钠，即得到改性三聚氰胺甲醛 树脂；
S2：取制备得到的改性三聚氰胺甲醛树脂10kg，硅酸钠95kg，氟硅酸盐 5kg，硼酸盐5kg，氧化镁3kg；
S3：将改性三聚氰胺甲醛树脂和硅酸钠混合均匀，随后加入氟硅酸盐、硼 酸盐以及氧化镁搅拌均匀即可。
本实施例还提供了一种改性无机胶黏剂在人造板生产中的应用，木质人造 板的原料为刨花板碎料、多层胶合板或木质纤维中的一种；
当木质人造板的原料为刨花板碎料时，首先将刨花板碎料进行烘干处理， 当含水率处于5％～20％范围内时，停止烘干，随后向其中加入改性无机胶黏剂， 改性无机胶黏剂的加入量为130kg/m3，搅拌均匀，然后依次进行预压、热压以 及半成品处理工序；其中热压温度为220℃。
当木质人造板的原料为多层胶合板时，首先将多层胶合板进行烘干处理， 当含水率处于5％～20％范围内时，停止烘干，随后向相邻多层胶合板之间加入 改性无机胶黏剂，改性无机胶黏剂的加入量为3.0kg/m2，然后依次进行预压、 热压以及半成品处理工序；其中热压温度为220℃。
当木质人造板的原料为木质纤维时，首先向其中加入改性无机胶黏剂，改 性无机胶黏剂的加入量为220kg/m3，混合均匀后再进行烘干处理，当其中的含 水率处于5％～20％范围内时停止烘干，随后依次进行预压、热压以及半成品处 理工序；其中热压温度为220℃。
实施例4
与实施例3不同的是，改性无机胶黏剂的原料为：改性三聚氰胺甲醛树脂 10kg，硅酸钠95kg，氟硅酸盐5kg，氧化镁3kg；
改性无机胶黏剂的制备方法中步骤S3不同，具体为：将改性三聚氰胺甲醛 树脂和硅酸钾混合均匀，随后加入氟硅酸盐和氧化镁搅拌均匀即可。
实施例5
与实施例3不同的是，改性无机胶黏剂的原料为：改性三聚氰胺甲醛树脂 10kg，硅酸钠95kg，硼酸盐5kg，氧化镁3kg；
改性无机胶黏剂的制备方法中步骤S3不同，具体为：将改性三聚氰胺甲醛 树脂和硅酸钾混合均匀，随后加入硼酸盐和氧化镁搅拌均匀即可。
实施例6
与实施例1不同的是，改性无机胶黏剂的原料为：改性三聚氰胺甲醛树脂 5kg，硅酸钠90kg，氟硅酸盐1kg，硼酸盐1kg，氧化锌1kg；
改性无机胶黏剂的制备方法中步骤S3不同，具体为：将改性三聚氰胺甲醛 树脂和硅酸钠混合均匀，随后加入氟硅酸盐、硼酸盐以及氧化锌搅拌均匀即可。
实施例7
与实施例6不同的是，改性无机胶黏剂的原料为：改性三聚氰胺甲醛树脂 8kg，硅酸钠94kg，氟硅酸盐3kg，硼酸盐4kg，氧化锌3kg。
实施例8
与实施例6不同的是，改性无机胶黏剂的原料为：改性三聚氰胺甲醛树脂 10kg，硅酸钠95kg，氟硅酸盐5kg，硼酸盐5kg，氧化锌5kg。
实施例9
与实施例1不同的是，改性无机胶黏剂的原料为：改性三聚氰胺甲醛树脂 5kg、硅酸钠90kg或硅酸钾90kg、氟硅酸盐1kg、氧化镁2kg以及氧化锌2kg；
改性无机胶黏剂的制备方法中步骤S3不同，具体为：将改性三聚氰胺甲醛 树脂和硅酸钾或硅酸钠混合均匀，随后加入氟硅酸盐、氧化镁以及氧化锌搅拌 均匀即可。
实施例10
与实施例9不同的是，改性无机胶黏剂的原料为：改性三聚氰胺甲醛树脂 8kg、硅酸钠94kg或硅酸钾93kg、氟硅酸盐3kg、氧化镁2.5kg以及氧化锌2.5kg。
实施例11
与实施例9不同的是，改性无机胶黏剂的原料为：改性三聚氰胺甲醛树脂 10kg、硅酸钠95kg或硅酸钾95kg、氟硅酸盐5kg、氧化镁3kg以及氧化锌3kg。
实施例12
与实施例1不同的是，改性无机胶黏剂的原料为：改性三聚氰胺甲醛树脂 5kg、硅酸钠90kg或硅酸钾90kg、氟硅酸盐1kg、氧化镁2kg、氧化钙0.7kg份 以及硼酸盐1kg；
改性无机胶黏剂的制备方法中步骤S3不同，具体为：将改性三聚氰胺甲醛 树脂和硅酸钾或硅酸钠混合均匀，随后加入氟硅酸盐、硼酸盐、氧化镁以及氧 化钙搅拌均匀即可。
实施例13
与实施例12不同的是，改性无机胶黏剂的原料为：改性三聚氰胺甲醛树脂8kg、硅酸钠93kg或硅酸钾94kg、氟硅酸盐8kg、氧化镁2.5kg、氧化钙1.0kg 份以及硼酸盐8kg。
实施例14
与实施例12不同的是，改性无机胶黏剂的原料为：改性三聚氰胺甲醛树脂 10kg、硅酸钠95kg或硅酸钾95kg、氟硅酸盐10kg、氧化镁3kg、氧化钙1.3kg 份以及硼酸盐10kg。
实施例15
与实施例1不同的是，改性无机胶黏剂的原料为：改性三聚氰胺甲醛树脂 5kg、硅酸钠90kg或硅酸钾90kg、氟硅酸盐1kg、氧化锌2kg、氧化镁0.7kg以 及氧化钙1kg；
改性无机胶黏剂的制备方法中步骤S3不同，具体为：将改性三聚氰胺甲醛 树脂和硅酸钾或硅酸钠混合均匀，随后加入氟硅酸盐、氧化锌、氧化镁以及氧 化钙搅拌均匀即可。
实施例16
与实施例15不同的是，改性无机胶黏剂的原料为：改性三聚氰胺甲醛树脂 8kg、硅酸钠93kg或硅酸钾94kg、氟硅酸盐2kg、氧化锌3kg、氧化镁1.0kg以 及氧化钙2kg。
实施例17
与实施例15不同的是，改性无机胶黏剂的原料为：改性三聚氰胺甲醛树脂 10kg、硅酸钠95kg或硅酸钾95kg、氟硅酸盐3kg、氧化锌5kg、氧化镁1.3kg 以及氧化钙3kg。
表1中是采用实施例1-17分别得到的改性无机胶黏剂用于刨花板中得到的 结果。
表1
Figure BDA0002306992460000111
表2中是采用实施例1-17分别得到的改性无机胶黏剂用于中密度纤维板中 得到的结果。
表2
Figure BDA0002306992460000121
表3中是采用实施例1-17分别得到的改性无机胶黏剂用于多层胶合板中得 到的结果。
表3
Figure BDA0002306992460000131
本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其 他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权 利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种改性无机胶黏剂，其特征在于，由以下组分制成：改性三聚氰胺甲醛树脂、硅酸钠或硅酸钾、氟硅酸盐和/或硼酸盐以及辅料；
其中辅料为氧化镁、氧化钙以及氧化锌中的一种或多种的混合物。
2.根据权利要求1所述的改性无机胶黏剂，其特征在于，由以下质量份的组分制成：
改性三聚氰胺甲醛树脂5～10份、硅酸钠90～95份或硅酸钾90～95份、氟硅酸盐1～5份、硼酸盐1～5份以及氧化镁2～3份。
3.根据权利要求1所述的改性无机胶黏剂，其特征在于，由以下质量份的组分制成：
改性三聚氰胺甲醛树脂5～10份、硅酸钠90～95份或硅酸钾90～95份、氟硅酸盐1～5份、硼酸盐1～5份以及氧化锌1～5份。
4.根据权利要求1所述的改性无机胶黏剂，其特征在于，由以下质量份的组分制成：
改性三聚氰胺甲醛树脂5～10份、硅酸钠90～95份或硅酸钾90～95份、氟硅酸盐1～5份、氧化镁2～3份以及氧化锌2～3份。
5.根据权利要求1所述的改性无机胶黏剂，其特征在于，由以下质量份的组分制成：
改性三聚氰胺甲醛树脂5～10份、硅酸钠90～95份或硅酸钾90～95份、氟硅酸盐1～10份、氧化镁2～3份、氧化钙0.7～1.3份以及硼酸盐1～10份。
6.根据权利要求1所述的改性无机胶黏剂，其特征在于，由以下质量份的组分制成：
改性三聚氰胺甲醛树脂5～10份、硅酸钠90～95份或硅酸钾90～95份、氟硅酸盐1～3份、氧化锌2～5份、氧化镁0.7～1.3份以及氧化钙1～3份。
7.一种如权利要求1所述的改性无机胶黏剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
制备改性三聚氰胺甲醛树脂
用硅酸钠溶液将甲醛的PH值调节至7.5～8.5，升温至60～92℃，第一次加入三聚氰胺，甲醛与三聚氰胺的摩尔比为1：(2.5～3.0)，反应时间为2～20分钟；随后第二次加入三聚氰胺，甲醛与三聚氰胺的摩尔比为1：(1.2～2.2)，当胶液变得清澈时加入尿素，尿素和三聚氰胺的总量与甲醛的摩尔比为0.98:1，降温至60～70℃时加入硫代硫酸钠，当游离的甲醛的含量为零时继续添加质量份数为2～3份的硫代硫酸钠，即得到改性三聚氰胺甲醛树脂；
将改性三聚氰胺甲醛树脂与硅酸钠或硅酸钾混合均匀后加入氟硅酸盐和/或硼酸盐以及辅料，搅拌均匀即可。
8.一种如权利要求1-6任一项所述的改性无机胶黏剂在木质人造板生产中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述木质人造板的制备方法包括以下步骤：
将刨花板碎料或多层胶合板进行烘干处理使得含水率处于5％～20％范围内，得到预处理原料；随后将预处理原料中加入权利要求1-6任一项所述的改性无机胶黏剂，然后依次进行预压、热压以及半成品处理工序；其中热压温度为110～220℃；
其中：当原料为刨花板碎料时，改性无机胶黏剂的加入量为120～130kg/m3，当原料为多层胶合板时，改性无机胶黏剂的加入量为2.5～3.0kg/m2。
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述人造板的制备方法包括以下步骤：
向木质纤维中加入权利要求1-6任一项所述的改性无机胶黏剂然后进行烘干，当含水率处于5％～20％范围内时停止烘干，随后依次进行预压、热压以及半成品处理工序；其中热压温度为110～220℃；
其中：改性无机胶黏剂的加入量为130～220kg/m3。
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