一种无醛胶粘剂及其在制备P2-P12级刨花板中的应用

文献发布时间：2023-06-19 18:58:26

技术领域

本发明属于胶合板技术领域，具体一种无醛胶粘剂及其在制备P2-P12级刨花板中的应用。

背景技术

刨花板的主要原料是木质纤维材料和胶粘剂，另外还有一些添加剂。胶粘剂的胶粘能力直接影响刨花板的强度以及耐水性等物理性能，胶粘剂的环保特性也决定着刨花板是否环境友好。在我国，目前主要还是使用脲醛胶、酚醛胶、三聚氰胺甲醛胶等价格比较廉价的“含醛胶”来生产主要用途为家具使用的刨花板。但是，顾名思义，这些胶粘剂都含有“醛基”，干燥过程中不可避免地向大气排放甲醛，导致处于这样的家居家具环境中的人体出现健康问题。

随着人们环境保护意识的提高以及对自身健康的重视，市场上也逐步出现无甲醛胶粘剂应用于刨花板的生产。其中聚氨酯胶粘剂、大豆蛋白胶粘剂、异氰酸酯胶粘剂(MDI)是最主要的代表。聚氨酯胶粘剂固化速度快但成本高，且过快的固化速度使得胶体的开放时间很短，不适合于大批量生产。如专利CN108219714B利用聚氨酯、丙烯酸乳液、醋酸乙烯-乙烯乳液，再配合MDI来制备无醛胶粘剂，但是由于聚氨酯本身干燥快，再配以MDI使得干燥速度进一步加快，导致生产不能控制；另一方面聚氨酯和乳液的反应随机，所获得的胶粘剂质量不稳定，导致每个批次的再现性差。大豆蛋白胶粘剂虽然价格低廉，但是由于含有淀粉及蛋白质的降解物等有机成分使得板材容易受到环境中的细菌和霉菌的侵蚀而产生菌斑，且其胶合强度和耐水性也较差，使得其刨花板勉强达到P2级。专利CN111909653B利用水性聚醚聚氨酯和蛋白粉来制备无醛胶粘剂，本质上就是利用蛋白质的胶粘特性，醚类虽然有一定的抗菌性但也亲水，再加上蛋白质的存在使得此胶粘剂同样存在耐水性不足的缺点。MDI胶具有很强的交联作用，很少的用量就可以使得刨花板材达到P2级，用量再多(再辅与其它无机填充物)也至多达到P6级。这是因为单独使用的MDI胶有一定的极限性，用量太多板材易开裂且MDI胶本身不耐水，因而板材的吸水膨胀率无法达标，使得板材的等级一直徘徊在P2-P6之间。

基于此，亟需研制一种胶粘剂，即不含醛基、干燥速度适中，又能够使制备得到的刨花板耐水性好、强度高、等级高达P12级。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明的目的是提供一种无醛胶粘剂，所述胶粘剂不含醛基、干燥速度适中，又能够使制备得到的刨花板耐水性好、强度高、等级最高达P12级。

为实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：

一种无醛胶粘剂，包括乳液、交联剂和无机填料，所述乳液包括乳液A和乳液B，所述乳液A由醋酸乙烯、氯乙烯和乙烯经溶液聚合得到；所述乳液B由刚性单体与丁二烯经溶液聚合得到，所述刚性单体包括苯乙烯、对甲基苯乙烯、邻甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯中的至少一种。

本发明通过将醋酸乙烯、氯乙烯和乙烯聚合得到乳液A，将(甲基)苯乙烯和丁二烯聚合得到乳液B，氯乙烯的引入使乳液中含有氯元素，使得胶粘剂具有抗菌性；在氯元素和醋酸乙烯中的羧基的共同作用下，外添加无机填料，使得板材具有较好的难燃特性。采用苯乙烯单体，乳液中的苯环赋予板材高强度特性；氯乙烯和甲基苯乙烯单体的使用，使得乳液干燥成膜后具有很强的疏水性，赋予板材优异的耐水性能。无机填料的使用，使得板材在刨切和磨边工程的时候更润滑更不容易开裂，提高了板材的一次生产合格率。

在乳液A和乳液B的协同增效作用下，可使刨花板同时具备优异的难燃性、耐水性和物理力学性能。

优选的，所述乳液A和乳液B的质量比为(1～3):(1～9)。通过调整乳液A和乳液B的质量比，可获得不同性能的刨花板；如刨花板中乳液A的占比较乳液B更高，可以使刨花板具备优异的阻燃性能；刨花板中乳液B的占比较乳液A更高，可以使刨花板具备高强度。

优选的，所述乳液A的制备方法包括以下步骤：在反应容器中加入溶剂、乳化剂、醋酸、醋酸钠和硫酸亚铁，混合均匀；接着加入醋酸乙烯、氯乙烯和乙烯，升温至40～60℃后滴加还原剂和氧化剂，反应10～12h后即得到所述乳液A。在反应中添加醋酸、醋酸钠和硫酸亚铁，可以促进醋酸乙烯的聚合反应。

优选的，所述乳液B的制备方法包括以下步骤：在反应容器中加入溶剂、乳化剂、氧化剂和刚性单体，升温至80℃反应1～2h，得到乳液种子；在反应容器中加入溶剂、乳液种子、乳化剂、焦亚硫酸钠和硫酸亚铁，接着加入刚性单体和丁二烯，升温至55～75℃后滴加还原剂和氧化剂，反应8～10h后即得到所述乳液B。

优选的，以乙烯单体、乙酸乙烯酯单体和丙烯酸类单体的总质量计，所述乙烯单体的质量百分数为30～50％，所述乙酸乙烯酯单体的质量百分数为30～50％，所述丙烯酸类单体的质量百分数为15～30％。

优选的，所述醋酸乙烯、氯乙烯和乙烯的质量比为(2～3):(3～5):1。

优选的，所述刚性单体与丁二烯的质量比为(1～1.5):1。

优选的，所述氧化剂为过硫酸钾或过硫酸钠，所述还原剂为抗坏血酸或亚磺酸盐衍生物。

优选的，所述乳液、交联剂与无机填料的质量比为83:(9～14):(9～42)。

优选的，以重量计，所述乳液A的固含量为50～70％，所述乳液B的固含量为50～70％。

优选的，所述乳液的粘度为500～20000mPa·s，玻璃化转变温度为20～45℃。

优选的，所述交联剂包括甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚二苯基甲烷二异氰酸酯(pMDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)中的至少一种；所述无机填料为碳酸钙，所述碳酸钙的粒径为400～4000目。

本发明还提供所述一种无醛胶粘剂在制备P2～P12级刨花板中的应用，刨花板表层中乳液A与乳液B的质量比为(2～3):1，刨花板芯层中乳液A与乳液B的质量比为1:(3～9)。

具体应用方法如下：

S1.将所述乳液A和乳液B按质量比(2～3):1混合，然后在刨花中加入复配得到的乳液、交联剂和无机填料，混合均匀后得到表层刨花；

S2.将所述乳液A和乳液B按质量比1:(3～9)混合，然后在刨花中加入复配得到的乳液、交联剂和无机填料，混合均匀后得到芯层刨花；

S3.铺装、压制成型。

通过分别限定刨花板芯层和表层中乳液A和B的质量比，可获得同时具备难燃性、抗菌性、耐水性、高强度的刨花板。其中刨花板表层中乳液A的占比较乳液B更高，可以使刨花板表层具备优异的阻燃性能；刨花板芯层中乳液B的占比较乳液A更高，可以使刨花板芯层具备高强度。

更优选的，所述一种无醛胶粘剂在制备P12级刨花板中的应用，刨花板表层中乳液A与乳液B的质量比为3:1，刨花板芯层中乳液A与乳液B的质量比为1:6。

具体应用方法如下：

M1.将所述乳液A和乳液B按质量比3:1混合，然后在刨花中加入复配得到的乳液、交联剂和无机填料，混合均匀后得到表层刨花；

M2.将所述乳液A和乳液B按质量比1:6混合，然后在刨花中加入复配得到的乳液、交联剂和无机填料，混合均匀后得到芯层刨花；

M3.铺装、压制成型。

当刨花板表层中乳液A和乳液B的质量比为3:1，刨花板芯层中乳液A和乳液B的质量比为1:6时，生产的刨花板性能最佳，强度最高、耐水性能最佳，各项性能指标可达到P12级标准。与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

本发明采用醋酸乙烯、氯乙烯和乙烯经聚合得到乳液A，采用(甲基)苯乙烯和丁二烯经聚合得到乳液B，氯乙烯的引入使乳液中含有氯元素，使得胶粘剂具有抗菌性；在氯元素和醋酸乙烯中的羧基的共同作用下，外添加无机填料，使得板材具有优异的难燃特性。采用苯乙烯单体，乳液中的苯环赋予板材高强度特性；氯乙烯和甲基苯乙烯单体的使用，使得乳液干燥成膜后具有很强的疏水性，赋予板材优异的耐水性能。

在乳液A和乳液B的协同增效作用下，可使刨花板同时具备优异的难燃性、耐水性和物理力学性能。

附图说明

图1为灼烧前的板材，其中A为市售脲醛胶板，B为市售MDI胶板，C为本发明的胶板；

图2为酒精灯灼烧60s后的板材，其中A为市售脲醛胶板，B为市售MDI胶板，C为本发明的胶板。

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

以下实施例及对比例中，乳液A的制备方法如下：

采用带有搅拌器、温度控制器、压力控制器和进出料口的高压釜作为反应容器，釜内的空气先用N

乳液B的制备方法如下：

(1)制备乳液种子：在反应釜中加入1257g纯水、0.7g十二烷基硫酸钠、62.37g苯乙烯和20g过硫酸钾，升温至80℃后反应90min，得到乳液种子；

(2)采用带有搅拌器、温度控制器、压力控制器和进出料口的高压釜作为反应容器，釜内的空气先用N

以上乳液的粘度采用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。

实施例1

本实施例提供一种无醛胶粘剂在制备P2刨花板中的应用，包括以下步骤：

S1.将乳液A和乳液B按质量比1:1混合得到混合乳液，然后在1368g表层细木屑中，分别喷雾加入450g混合乳液、50g甲苯二异氰酸酯和50g重质碳酸钙，充分搅拌均匀后备用；

S2.将乳液A和乳液B按质量比1:1混合得到混合乳液，然后在2046g芯层粗木屑中，分别喷雾加入380g混合乳液、40g甲苯二异氰酸酯和40g重质碳酸钙，充分搅拌均匀后备用；