CN108329889A

CN108329889A - 一种无甲醛人造板胶黏剂及其制备方法

Info

Publication number: CN108329889A
Application number: CN201810333288.2A
Authority: CN
Inventors: 杨奠基; 石延芳
Original assignee: Individual
Current assignee: Dongying Sheng Based Environmental Engineering Co ltd
Priority date: 2018-04-13
Filing date: 2018-04-13
Publication date: 2018-07-27

Abstract

本发明涉及一种木材胶黏剂，尤其涉及一种新型无甲醛人造板胶黏剂及其制备方法，为解决水性异氰酸酯(EPI)类胶黏剂和大豆蛋白类胶黏剂存在开放时间短、不能满足人造板生产流程的需要的问题，本发明选用聚酰胺多胺环氧氯丙烷（PAE）或改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷（改性PAE）为主要粘接材料，经与聚乙烯醇溶液、聚合物乳液、小麦面粉、大豆蛋白粉、木粉等进行复配改性，得到了具有较长开放时间的无甲醛人造板胶黏剂。

Description

一种无甲醛人造板胶黏剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种木材胶黏剂，尤其涉及一种新型无甲醛人造板胶黏剂及其制备方法，属于精细化工领域。

背景技术

当前人造板生产所采用的胶黏剂主要的是脲醛树脂胶黏剂，其次为酚醛树脂胶黏剂和三聚氰胺树脂。这几种胶黏剂均为甲醛系列胶种，使用这几种胶黏剂最突出的问题是甲醛释放。因人造板的生产及其产品的使用过程中会释放甲醛，所谓的甲醛即我们通常议论的人造板“毒性”所在。随着人类社会的进步，人们对环保意识和身体健康意识的加强，导致了对人造板甲醛释放量的关注，并着手解决甲醛释放问题。可见，解决甲醛释放量问题和生产环保绿色人造板产品是关系到人造板产业生存和发展的关键所在。近几年来我国有很多科研单位、大专院校以及企业界均研究开发低甲醛释放的脲醛树脂胶黏剂和采取掩蔽、吸附和封闭等措施来降低甲醛释放量，使其产品甲醛释放达到E1及标准水平要求。但是还是没有根本地消除甲醛的隐患，一旦具备释放的条件，低甲醛含量的制品仍然会散发甲醛而污染环境和对人体产生危害。

为彻底解决现有板材使用的胶黏剂中含有游离甲醛，从而给环境带来污染、对人体造成危害等问题，有必要开发新型的绿色环保型木材胶黏剂。

目前在市场上推广的无甲醛人造板胶黏剂主要有水性异氰酸酯(EPI)类胶黏剂和大豆蛋白类胶黏剂两种，但这两种胶黏剂都属于脱水固化的胶种，存在开放时间短、不能满足人造板生产流程的需要。

发明内容

为解决水性异氰酸酯(EPI)类胶黏剂和大豆蛋白类胶黏剂存在开放时间短、不能满足人造板生产流程的需要的问题，本发明选用。PAE树脂是一种非甲醛类聚合物,由己二酸、二乙烯三胺、环氧氯丙烷等等原料聚合而成，由于其结构中含叔胺、季胺阳离子活性基团而呈阳性，具有水溶性，属于热固性树脂，无毒无味，能在较宽的pH值范围内使用，一般用作造纸中的湿强剂，未见有在人造板生产中应用的报道。

本发明的技术解决方案：一种无甲醛人造板胶黏剂及其制备方法，在于选用了聚酰胺多胺环氧氯丙烷（PAE）或改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷（改性PAE）为主要粘接材料，经与聚乙烯醇溶液、聚合物乳液、淀粉类植物粉末、蛋白类植物粉末、无机矿物粉末类填料、消泡剂、防腐杀菌剂、分散剂等复配改性，得到了具有较长开放时间的无甲醛人造板胶黏剂。

其配方中各成份组成为：

聚酰胺多胺环氧氯丙烷（PAE）或改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷（改性PAE） 30-80wt%

聚乙烯醇溶液 0-20wt%

聚合物乳液 0-40wt%

面粉类植物粉末 0-45wt%

蛋白类植物粉末 0-45wt%

纤维类植物粉末 0-45wt%

无机矿物粉末类填料 0-45wt%

无卤无机阻燃剂 0-25wt%

增稠剂 0-3wt%

消泡剂 0-1wt%

防腐杀菌剂 0-1wt%

分散剂 0-1wt%

更具体地，所述聚酰胺多胺环氧氯丙烷（PAE）或改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷（改性PAE）为水溶液状态，其水溶液的浓度为10%-20%，首选浓度为12.5%的常规产品。

所述聚乙烯醇溶液为聚乙烯醇1788、1799、2088、2099、2488、2499、2688、2699等牌号产品完全溶解在水中形成的溶液，首选牌号为1788、1799。

所述面粉类植物粉末为普通小麦面粉、工业小麦面粉、玉米面粉、玉米淀粉、木薯淀粉或土豆粉、红薯粉中的一种或几种的混合物。

所述蛋白类植物粉末可以是大豆蛋白、花生蛋白等。

所述纤维类植物粉末可以是木粉、竹粉、秸杆粉、花生壳粉、椰壳粉、棉麻纤维粉、草粉等中的一种或几种的混合物，且粒径应小于150微米。

所述无机矿物粉末类填料为滑石粉、石灰石（碳酸钙）粉、煤矸石粉、膨润土、高岭土、石英粉等中的一种或几种的混合物。

所述的无卤无机阻燃剂可以是氢氧化铝、氢氧化镁、或硼酸盐或偏硼酸盐，其中硼酸盐或偏硼酸盐包括但不限于硼酸锌、硼酸钙、硼酸镁、硼酸铁、硼酸铝、硼酸铜、硼酸钡、硼酸银、偏硼酸锌、偏硼酸钙、偏硼酸镁、偏硼酸铁、偏硼酸铝、偏硼酸铜、偏硼酸钡或偏硼酸银，或它们的组合物，优选为偏硼酸钙，且粒径应小于50微米。

所述的增稠剂可以是天然增稠剂，如黄原胶、明胶、瓜尔胶、天然橡胶、琼脂等；可以是纤维素类增稠剂，如：甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠等；可以是无机增稠剂：有机膨润土、硅藻土、气相法白炭黑、钠基膨润土、硅凝胶等；可以是合成高分子：聚氨酯增稠剂、聚丙烯酸钠、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、卡波树脂、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯共聚乳液等等。

其制备方法为：

第一步是制备聚酰胺多胺环氧氯丙烷（PAE）或改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷（改性PAE）；

第二步是制备聚乙烯醇溶液；

第三步是将聚酰胺多胺环氧氯丙烷（PAE）或改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷（改性PAE）和聚乙烯醇溶液混合均匀，并依次加入消泡剂、分散剂再混合均匀；

第四步是边搅拌边加入面粉类植物粉末、蛋白类植物粉末、纤维类植物粉末、无机矿物粉末类填料、无卤无机阻燃剂，混合搅拌均匀，即制成无甲醛人造板胶黏剂。

其中，聚酰胺多胺环氧氯丙烷（PAE）可按以下步骤制备：在装有回流冷凝管、搅拌器的反应釜中,按摩尔比为1.05∶1加入二乙烯三胺与己二酸以及少量的水，充分搅拌。加入催化剂硫酸，继续升温至一定温度，保温若干时间至不再有水馏出。然后降温至120℃，加入后期水，调制固含量为50%，得到黄色透明液体，为预聚体PA。称取一定量的预聚体PA与前期水，置于装有温度计的反应釜中，搅拌至均相,缓慢滴加环氧氯丙烷，然后缓慢升温，最后在65℃下保温一定时间，至溶液达到一定黏度后停止加热，加入后期水调整固含量为20%,加硫酸酸调节pH为4.0。

改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷（改性PAE）可按以下步骤制备：按二乙烯三胺与己二酸的摩尔比为1.05∶1，在反应釜中加入二乙烯三胺和质量分数为1%的催化剂浓H₂SO₄(质量分数98%)，搅拌下加热至130℃左右，加入己二酸，升温至165℃保温蒸馏，在熔融状态脱水缩聚直至反应结束，加入蒸馏水调固体质量分数，得固体质量分数为50%预聚体(PA)溶液;取25份PA溶液与定量PVA混合于反应釜中，调固体质量分数为20%，搅拌下滴加18份环氧氯丙烷(ECH)，在60℃时缩合反应3～5h，达到所需黏度时加入酸终止反应，加酸调pH为6，加水调固体质量分数为12.5%，即得稳定均一的亮红色黏稠状(PAEP)溶液。

与现有技术相比，本发明具有如下特色：

1、以无毒无味的热固性树脂--聚酰胺多胺环氧氯丙烷（PAE）或改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷（改性PAE），无毒无味、可自然降解的聚乙烯醇，以及成本低廉、天然易得的高分子--小麦面粉为主要原料，故原料来源广泛、绿色、可持续发展。

2、本发明制备过程不使用任何甲醛或其衍生物质，故而产品生产、使用过程及其衍生品均不会释放出甲醛有害气体，解决了生产与使用过程中甲醛的污染问题，故环境友好。

3、胶黏剂具有较好的粘胶合强度和耐水性，可达到国家I类标准，可用于木板加工及其人造板制备过程中使用。

4、通过上述材料的不同配比，可以达到不同人造板生产工艺的要求。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明所述的技术方案给予进一步详细的说明，但有必要指出以下实施例只用于对本发明内容的描述，并不构成对本发明保护范围的限制。

实施例1

聚酰胺多胺环氧氯丙烷（PAE） 60wt%

聚乙烯醇溶液 10wt%

小麦面粉 29.8wt%

消泡剂 0.1wt%

防腐杀菌剂 0.1wt%。

先在反应釜内加入配方量聚酰胺多胺环氧氯丙烷（PAE）和聚乙烯醇溶液搅拌10-15分钟使之混合均匀，再加入配方量的消泡剂和防腐杀菌剂，继续搅拌5-10分钟，然后边搅拌边缓缓加入小麦面粉，使小麦面粉充分溶胀并混匀，到外观均匀无可见颗粒，再继续搅拌10分钟。

所得到的无甲醛人造板胶黏剂开放时间可达到两小时，II类耐水胶合强度达到1.22MPa。

实施例2

改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷（改性PAE） 47.7wt%

聚合物乳液 20wt%

无机矿物粉末类填料 15wt%

无卤无机阻燃剂 15wt%

增稠剂 2wt%

消泡剂 0.1wt%

防腐杀菌剂 0.1wt%

分散剂 0.1wt%

先在反应釜内加入配方量改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷（改性PAE）和聚乙烯醇溶液搅拌10-15分钟使之混合均匀，再加入配方量的消泡剂、分散剂和防腐杀菌剂，继续搅拌5-10分钟，然后边搅拌边缓缓加入无机矿物粉末类填料和无卤无机阻燃剂，到外观均匀无可见颗粒，再继续搅拌15分钟后加入增稠剂将胶粘剂粘度调节到10000-30000mPa﹒s。

所得到的无甲醛人造板胶黏剂开放时间可达到两小时三十分，II类耐水胶合强度达到1.10MPa、耐火性能达到B1级。

实施例3

聚酰胺多胺环氧氯丙烷（PAE） 60wt%

无机矿物粉末类填料 20wt%

木粉 17.8wt%

分散剂 0.2wt%。

先在反应釜内加入配方量聚酰胺多胺环氧氯丙烷（PAE），加入配方量的分散剂，再继续搅拌10分钟；然后边搅拌边缓缓加入木粉和无机矿物粉末类填料，到外观均匀无可见颗粒，再继续搅拌15分钟。

所得到的无甲醛人造板胶黏剂开放时间可达到两小时，II类耐水胶合强度达到1.20MPa。

Claims

1.一种无甲醛人造板胶黏剂及其制备方法，其特征在于选用了聚酰胺多胺环氧氯丙烷（PAE）或改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷（改性PAE）为主要粘接材料，经与聚乙烯醇溶液、聚合物乳液、淀粉类植物粉末、蛋白类植物粉末、无机矿物粉末类填料、消泡剂、防腐杀菌剂、分散剂等复配改性，得到了具有较长开放时间的无甲醛人造板胶黏剂。

2.根据权利要求1所述的一种无甲醛人造板胶黏剂及其制备方法，其特征在于，所述胶黏剂的配方中各成份组成为：

聚乙烯醇溶液 0-20wt%

聚合物乳液 0-40wt%

面粉类植物粉末 0-45wt%

蛋白类植物粉末 0-45wt%

纤维类植物粉末 0-45wt%

无机矿物粉末类填料 0-45wt%

无卤无机阻燃剂 0-25wt%

增稠剂 0-3wt%

消泡剂 0-1wt%

防腐杀菌剂 0-1wt%

分散剂 0-1wt%。

3.根据权利要求1所述的一种无甲醛人造板胶黏剂及其制备方法，其制备方法为：

第二步是制备聚乙烯醇溶液；

4.根据权利要求1所述的一种无甲醛人造板胶黏剂及其制备方法，所述聚酰胺多胺环氧氯丙烷（PAE）或改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷（改性PAE）为水溶液状态，其水溶液的浓度为10%-20%，首选浓度为12.5%的常规产品。

5.根据权利要求1所述的一种无甲醛人造板胶黏剂及其制备方法，所述聚乙烯醇溶液为聚乙烯醇1788、1799、2088、2099、2488、2499、2688、2699等牌号产品完全溶解在水中形成的溶液，首选牌号为1788、1799。

6.根据权利要求1所述的一种无甲醛人造板胶黏剂及其制备方法，所述面粉类植物粉末为普通小麦面粉、工业小麦面粉、玉米面粉、玉米淀粉、木薯淀粉或土豆粉、红薯粉中的一种或几种的混合物。

7.根据权利要求1所述的一种无甲醛人造板胶黏剂及其制备方法，所述蛋白类植物粉末可以是大豆蛋白、花生蛋白等。

8.根据权利要求1所述的一种无甲醛人造板胶黏剂及其制备方法，所述纤维类植物粉末可以是木粉、竹粉、秸杆粉、花生壳粉、椰壳粉、棉麻纤维粉、草粉等中的一种或几种的混合物，且粒径应小于150微米。

9.根据权利要求1所述的一种无甲醛人造板胶黏剂及其制备方法，所述无机矿物粉末类填料为滑石粉、石灰石（碳酸钙）粉、煤矸石粉、膨润土、高岭土、石英粉等中的一种或几种的混合物。

10.根据权利要求1所述的一种无甲醛人造板胶黏剂及其制备方法，所述的无卤无机阻燃剂可以是氢氧化铝、氢氧化镁、或硼酸盐或偏硼酸盐，其中硼酸盐或偏硼酸盐包括但不限于硼酸锌、硼酸钙、硼酸镁、硼酸铁、硼酸铝、硼酸铜、硼酸钡、硼酸银、偏硼酸锌、偏硼酸钙、偏硼酸镁、偏硼酸铁、偏硼酸铝、偏硼酸铜、偏硼酸钡或偏硼酸银，或它们的组合物，优选为偏硼酸钙，且粒径应小于50微米。

11.根据权利要求1所述的一种无甲醛人造板胶黏剂及其制备方法，所述的增稠剂可以是天然增稠剂，如黄原胶、明胶、瓜尔胶、天然橡胶、琼脂等；可以是纤维素类增稠剂，如：甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠等；可以是无机增稠剂：有机膨润土、硅藻土、气相法白炭黑、钠基膨润土、硅凝胶等；可以是合成高分子：聚氨酯增稠剂、聚丙烯酸钠、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、卡波树脂、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯共聚乳液等等。