CN114213999A

CN114213999A - 一种水性无醛胶粘剂

Info

Publication number: CN114213999A
Application number: CN202111515870.9A
Authority: CN
Inventors: 李正毕; 张国宾; 熊磊; 陆家纯
Original assignee: Yunnan Zhengbang Technology Co ltd
Current assignee: Yunnan Zhengbang Technology Co ltd
Priority date: 2021-12-13
Filing date: 2021-12-13
Publication date: 2022-03-22

Abstract

本发明公开了一种水性无醛胶粘剂，所述的胶粘剂由烯基共聚水性乳液、异氰酸酯固化剂、以及无机填充物组成。该胶粘剂的固化剂采用含两个或两个以上异氰酸根的异氰酸酯，异氰酸根（‑NCO）的百分含量是28~49%，并添加无机填充物而得。无机填充物则利用400~5000目粒度的粉剂，优选2000‑4000目，用量是乳液干基质量的0.1~5倍，优选0.25~3倍，最优选0.5~2倍，使其预先分散在少量乳液或分散剂中。大量无机填充物的使用可以有效地降低用胶成本，具有广阔的应用前景。

Description

一种水性无醛胶粘剂

技术领域

本发明属于精细化工技术领域，具体涉及一种水性无醛胶粘剂的制备与应用。

背景技术

胶粘剂是人造板的核心存在，也是影响人造板材物理性能以及环境特性的最主要因素。由于原材料来源丰富且成本较低，目前我国人造板行业主要使用脲醛胶、酚醛胶、以及三聚氰胺甲醛胶等。虽然这些胶粘剂比较廉价，使用成本低，但是由于这些胶粘剂都属于“含醛胶”，干燥过程中会释放“游离甲醛”，对自然环境以及对人体健康都造成损害。

随着人们对居住条件的改善追求以及环境保护意识的提高，基于环境保护的观点，目前市面上也出现一些甲醛零释放的聚氨酯胶粘剂以及大豆蛋白胶粘剂。虽然聚氨酯胶粘剂固化速度很快但成本很高，还容易受到环境温度湿度的影响。并且过快的固化速度使得胶体的适用时间很短，容易粘模板和粘转送带，对生产线的要求很高，胶体使用量的控制变得艰难。大豆蛋白胶粘剂则是从大豆中制备而得的胶粘剂，虽然价格较低，但是其中含有淀粉及蛋白质等有机成分使得板材容易受到空气中细菌和霉菌的侵蚀而产生菌斑和发生霉变，其胶合强度、耐水性、以及耐侯性也较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水性无醛胶粘剂。使用此胶粘剂的人造板除了甲醛零释放之外，其乳液单体本身中的氯元素以及无机填充物的添加使得胶粘剂具有一定的抗菌与阻燃的功效，是一种不但环保而且综合性能很优秀的胶粘剂。

该胶粘剂通过采用乙烯、氯乙烯、醋酸乙烯、丙烯、丁烯、偏二氯乙烯等含有一个双键的烯烃和/或酯类，苯乙烯和α-甲基苯乙烯等芳香乙烯基单体，以及丁二烯、2-甲基-1,3-丁二烯、戊二烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯等孤立二烯烃和/或共轭二烯烃等单体，丙烯酸丁酯、2-乙基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸甲酯、衣康酸二甲酯、马来酸二乙酯、马来酸单丁酯、富马酸单乙酯、富马酸二丁酯等不饱和一元羧酸酯，不饱和聚羧酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸等含不饱和双键化合物，衣康酸、马来酸、延胡索酸等含不饱和双键二羧酸，甲基丙烯酸缩水甘油酯等含环氧基团单体，2-羟甲基丙烯酸乙酯等含醇羟基单体，丙烯腈等含丁腈基团的单体，烯酰胺等含酰胺基团的单体，甲基丙烯酸二甲胺乙酯等含氨基基团的单体中的两种或两种以上，按照不同的单体比例经过乳液聚合而成。乳液的重均分子量为1000～500000，粘度为500～20000 mPa_˙s，玻璃化转变温度为-50～70℃，乳液固含量为20~65%。

本发明的烯基乳液胶粘剂与异氰酸酯固化剂复配，再添加无机填充料后具有优秀的胶合性质，例如静曲强度、吸水膨胀率、内胶合强度、表面胶合强度、抗菌性、阻燃性等，并且甲醛零释放，是一种环境友好的新型人造板水性无醛胶粘剂。该烯基水性胶粘剂的聚合工艺简单而成熟，聚合条件容易控制。由于所用的异氰酸酯固化剂是含有两个或两个以上异氰酸根的异氰酸酯，异氰酸根的百分含量控制在28~49%之间，所以固化速度可以通过添加固化剂的用量以及乳液的干基比例来控制。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

按照不同的单体比例经过聚合得到聚合物乳液，用在人造板上是一种甲醛零释放的胶粘剂，并且聚合物本身具有生物可降解性，因而本发明可以直接作为环境友好的新型人造板水性无醛胶粘剂来使用。另一方面，本发明的烯基乳液具有很大的无机物包容性，可以添加乳液干基的1~5倍量的无机填充物到乳液中，降低了胶体的实际用量从而降低成本。所用的无机填充物可以是表面经过修饰或未修饰的二氧化硅、二氧化钛、碳酸钙、硫酸钡、硫酸锌中的一种或几种，粒径范围在400-5000目，优选2000-4000目，用量是乳液干基质量的0.1~5倍，优选0.25~3倍，最优选0.5~2倍。不论是否经过表面修饰，本烯基胶体都对这些无机填充物具有很大的包容性，使得本发明的烯基水性无醛胶粘剂具有广阔的应用前景。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

以下各实施例中所使用的乳液其重均分子量采用GPC表征。粘度采用BROOKFIELD粘度计在室温下测得。玻璃化转变温度由DSC测得。固含量按GB/T 27573-2011测定。异氰酸酯固化剂采用一种或几种市售的二异氰酸酯和三异氰酸酯来复配使用，其异氰酸根（-NCO）含量在28~49%。无机填充物则利用400~5000目粒度的粉剂，优选2000-4000目，用量是乳液干基质量的0.1~5倍，优选0.25~3倍，最优选0.5~2倍，使其预先分散在少量乳液或分散剂中。

实施例1

一种水性无醛胶粘剂，由乙烯：醋酸乙烯按30:70通过乳液聚合工艺在60℃下反应16h后制备得到固含量55%，粘度为4000mPa˙s，Tg=0℃的乳液。

实施例2

一种水性无醛胶粘剂，由乙烯：醋酸乙烯：氯乙烯按20:70:10通过乳液聚合工艺在80℃下反应8h后制备得到固含量55%，粘度为100mPa˙s，Tg=25℃的乳液。

实施例3

一种水性无醛胶粘剂，乙烯、苯乙烯、丁二烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、马来酸通过实施例1的工艺聚合而成的乳液。

实施例4

一种水性无醛胶粘剂，乙烯、苯乙烯、丁二烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、马来酸、2-羟甲基丙烯酸乙酯通过实施例1的工艺聚合而成的乳液。

实施例5

一种水性无醛胶粘剂，乙烯、苯乙烯、烯酰胺、丙烯酸丁酯、丙烯酸、马来酸、2-羟甲基丙烯酸乙酯通过实施例1的工艺聚合而成的乳液。

实施例6

一种水性无醛胶粘剂，乙烯、苯乙烯、烯酰胺、丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸二甲胺乙酯、马来酸、2-羟甲基丙烯酸乙酯通过实施例2的工艺聚合而成的乳液。

实施例7

一种水性无醛胶粘剂，乙烯、苯乙烯、马来酸酐单丁酯、α-甲基苯乙烯、烯酰胺、3-丁二烯、丙烯酸丁酯、衣康酸、巴豆酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯、富马酸单乙酯、甲基丙烯酸二甲胺乙酯、马来酸、2-羟甲基丙烯酸乙酯通过实施例2的工艺聚合而成的乳液。

实施例8

作为刨花板胶粘剂：表层细木屑1368克中，分别喷雾加入450克实施例6乳液、50克异氰酸酯固化剂、50克无机填充物，充分搅拌均匀后备用。

芯层粗木屑2046克中，分别喷雾加入380克乳液、40克异氰酸酯固化剂、40克无机填充物，充分搅拌均匀后备用。

利用Collin P 300 E型压模机将以上混胶好的木屑按比例压成6块250×200×18mm的板材，72小时养护后按照GB/T 4897—2015《刨花板》测量各种性能。去掉最好与最差的两块，取其余4块的平均值。结果表明，各项性能指标达到P2标准。

实施例9

作为刨花板胶粘剂：表层细木屑1368克中，分别喷雾加入450克实施例6乳液、68克异氰酸酯固化剂、112克无机填充物，充分搅拌均匀后备用。

芯层粗木屑2046克中，分别喷雾加入380克乳液、57克异氰酸酯固化剂、95克无机填充物，充分搅拌均匀后备用。

按和实施例1相同的方式压模和检测板材的性能，结果表明，各项性能指标达到P6标准。

实施例10

作为刨花板胶粘剂：表层细木屑1368克中，分别喷雾加入450克实施例6乳液、68克异氰酸酯固化剂、225克无机填充物，充分搅拌均匀后备用。

芯层粗木屑2046克中，分别喷雾加入380克乳液、57克异氰酸酯固化剂、190克无机填充物，充分搅拌均匀后备用。

按和实施例1相同的方式压模和检测板材的性能，结果表明，各项性能指标达到P10标准。

实施例11

作为胶合板胶粘剂：实施例7乳液45g，增塑剂1g，无机填充剂15g，保护胶体25g，加入10g异氰酸酯固化剂，充分搅拌均匀后备用。

在两块木片（25×80mm）上，一端画标线（15×25mm），然后在标线区域涂胶（施胶量100～200g/m²）,两块木片施胶后使用木工夹进行压合，放入温度20℃、相对湿度60%的标准养护室，养护7天后取出，按照《EN204-非结构用热塑性木材粘合剂的分类》中D4标准检测各项性能，结果表明，各项性能达到D2标准。

实施例12

作为胶合板胶粘剂：实施例7乳液45g，增塑剂1g，无机填充剂30g，保护胶体25g，加入10g异氰酸酯固化剂，充分搅拌均匀后备用。

按和实施例4相同的方式制样、养护、以及检测性能，结果表明，各项性能达到D3标准。

实施例13

作为胶合板胶粘剂：乳液45g，增塑剂1g，无机填充剂30g，保护胶体25g，加入15g异氰酸酯固化剂，充分搅拌均匀后备用。

按和实施例4相同的方式制样、养护、以及检测性能，结果表明，各项性能达到D4标准。

实施例14

作为纤维板胶粘剂：木质纤维3400克中，分别喷雾加入900克实施例6和实施例3以1:2乳液、80克异氰酸酯固化剂、150克无机填充剂，充分搅拌均匀后备用。

利用Collin P 300 E型压模机将以上混胶好的木屑按比例压成6块250×200×18mm的板材，72小时养护后按照《GBT 11718-2009 中密度纤维板》测量各项性能。去掉最好与最差的两块，取其余的4块平均值。结果表明，各项性能指标达到干燥状态下使用的中密度纤维板（MDF-FN REG）标准。

实施例15

作为纤维板胶粘剂：木质纤维3400克中，分别喷雾加入900克实施例6和实施例3以1:2乳液、130克异氰酸酯固化剂、300克无机填充剂，充分搅拌均匀后备用。

按和实施例7相同的方式压模和检测板材的性能，结果表明，各项性能指标达到高湿状态下使用的中密度纤维板（MDF-FN HMR）标准。

实施例16

作为纤维板胶粘剂：木质纤维3400克中，分别喷雾加入900克实施例6和实施例3以1:2乳液、130克异氰酸酯固化剂、430克无机填充剂，充分搅拌均匀后备用。

按和实施例7相同的方式压模和检测板材的性能，结果表明，各项性能指标达到室外状态下使用的中密度纤维板（MDF-FN EXT）标准。

Claims

1.一种水性无醛胶粘剂，其特征在于包括含有一个双键的烯烃和/或酯类单体、芳香乙烯基单体、孤立二烯烃和/或共轭二烯烃单体、含不饱和双键化合物、含不饱和双键二羧酸、含环氧基团单体、含醇羟基单体、含丁腈基团单体、含酰胺基团单体、含氨基基团单体中的两种或两种以上聚合而成的乳液。

2.根据权利要求1所述的一种水性无醛胶粘剂，其特征在于所述的胶粘剂还包括异氰酸酯固化剂以及无机填充物。

3.据权利要求2所述的水性无醛胶粘剂，其特征在于所述的异氰酸酯固化剂是含有两个或两个以上异氰酸根的异氰酸酯，其中异氰酸根（-NCO）的百分含量是28~49%。

4.根据权利要求2所述的水性无醛胶粘剂，其特征在于所述的无机填充物是二氧化硅、二氧化钛、碳酸钙、硫酸钡、硫酸锌中的一种或几种。

5.根据权利要求2 所述的水性无醛胶粘剂，其特征在于所述的乳液是两种或两种以上不同单体比例聚合而成的单一乳液或几种乳液的复合。

6.根据权利要求2所述的水性无醛胶粘剂，其特征在于所述的无机填充物可以是经过表面修饰或不修饰的物质，使用粒径范围为400-5000目，用量是乳液干基质量比的0.1~5倍。

7.根据权利要求1 所述的水性无醛胶粘剂，其特征在于所述的含有一个双键的烯烃和/或酯类单体包括乙烯、氯乙烯、醋酸乙烯、马来酸酐单丁酯、丙烯、丁烯、偏二氯乙烯中的一种或多种。

8.根据权利要求1 所述的水性无醛胶粘剂，其特征在于所述的芳香乙烯基单体包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯中的一种或多种。

9.根据权利要求1 所述的水性无醛胶粘剂，其特征在于所述的孤立二烯烃和/或共轭二烯烃单体包括丁二烯、2-甲基-1,3-丁二烯、戊二烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯中的一种或多种。

10.根据权利要求1 所述的水性无醛胶粘剂，其特征在于所述的不饱和一元羧酸酯包括丙烯酸丁酯、2-乙基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸甲酯、衣康酸二甲酯、马来酸二乙酯、马来酸单丁酯、富马酸单乙酯、富马酸二丁酯中的一种或者多种。