專利名稱：一種木材粘合劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬粘合劑技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種木材粘合劑，特別是一種無機(jī)-有機(jī)硅改性非甲醛氨基樹脂木材粘合劑。
背景技術(shù)：
脲醛樹脂屬氨基樹脂，是一種大量應(yīng)用于木材人造板的粘合劑。但脲醛樹脂膠粘劑會釋放甲醛，污染環(huán)境、危害人體健康。為解決其污染問題，一般采用如下解決方法，a.采用低醛/脲摩爾比的脲醛樹脂。在合成脲醛樹脂時(shí)，適當(dāng)降低原料的甲醛與尿素的摩爾比， 可在一定程度上降低樹脂和人造板的游離醛含量；b.加入甲醛捕捉劑。這些捕捉劑在一定條件下能與甲醛產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成另一種穩(wěn)定的新物質(zhì)并穩(wěn)定地吸收甲醛；c.改進(jìn)人造板的制板工藝。選擇合理的制板工藝，嚴(yán)格控制熱壓溫度、熱壓時(shí)間、施膠量和人造板的含水率等技術(shù)參數(shù)。d.對人造板進(jìn)行后期處理。主要是進(jìn)行熏氨工藝，即將人造板成品置于氨氣氛圍中，讓板內(nèi)的游離醛與氨氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成無危害性的六次甲基四胺(CH2)6N4。上述a、b方法存在許多難以克服的缺點(diǎn)，如物理力學(xué)性能下降，粘合劑成本提高、 貯存期縮短，熱壓時(shí)間增長；c方法降醛效果有限；d方法降醛效果剛處理完時(shí)尚可，但經(jīng)過一段時(shí)間后，游離甲醛釋放量會反彈上升。采用非甲醛粘合劑或者無機(jī)硅酸鹽改性粘合劑的應(yīng)用，也能夠有效降低粘合劑的揮發(fā)性甲醛污染。一件公開號為CN 101591520A的中國專利申請中，公開公開了一種秸稈板用無醛水性雙組份膠粘劑，A組分為固體，有聚乙烯醇、羧甲基纖維素、硅酸鈉組成，B組分為二苯基甲烷異氰酸酯溶液，使用時(shí)先將A組分用熱水溶解，再將兩組分按2 Γ10 1 比例混合，該膠成本較低，約是脲醛樹脂的1. 5^2倍。中國專利200610005143. 7公開了一種以異氰酸酯為主要原料的木材粘合劑，其優(yōu)點(diǎn)在于滲透性小，粘合力高。但上述粘合劑普遍存在的缺點(diǎn)是，應(yīng)用時(shí)操作不方便，成本仍然較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種粘合強(qiáng)度高、耐水性好且無甲醛危害的木材粘合劑合成方法。本發(fā)明所述木材粘合劑，其組分按質(zhì)量百分比包括醛基化合物4廣60、氨基化合物22、5、無機(jī)硅化合物2 4、有機(jī)硅化合物0. 2^0. 5、聚乙烯醇化合物0. 8^1. 5、酸化合物 0. 2 1、十二烷基苯磺酸鈉0. Γ0. 3、水5 32。所述醛基化合物中組分的含量包括重量百分比彡95%的正丁醛、或者彡40%的乙二醛或者醛化度> 80%的雙醛淀粉中的一種或多種混合使用。所述聚乙烯醇化合物采用水解度75 99%、聚合度500 2500的聚乙烯醇和乙酰乙?；垡蚁┐贾械囊环N或兩種混合使用；乙酰乙?；垡蚁┐际褂靡阴Ｒ阴；潭葹?0. 8 12%的產(chǎn)品。所述氨基化合物為三聚氰胺、雙氰胺和尿素中的一種或多種混合使用。
所述無機(jī)硅化合物采用硅酸鈉、硅酸鉀、硅酸鋰、硅酸鋰鉀中的一種或多種混合使用；除固體外，還包括采用水玻璃等這些無機(jī)硅化合物的水溶液產(chǎn)品；所述有機(jī)硅化合物采用甲基三乙氧基硅烷[CH3Si(OCH2CH3)3]和3-氨基丙基三乙氧基硅烷 [NH2CH2CH2CH2Si (OC2H5) 3]中的一種或兩種同時(shí)使用。所述酸化合物采用有機(jī)酸如甲酸、乙酸、檸檬酸等，或無機(jī)酸如硫酸、鹽酸、磷酸等的一種或多種混合使用。各原料組分的較佳配比條件按為醛基化合物和氨基化合物的醛基與氨基的摩爾比為0. 95^1. 10 ；無機(jī)硅化合物3、%(w/w)、有機(jī)硅化合物0. 3^0. 4%(w/w)、聚乙烯醇化合物0. 8 1. 2%(w/w)、十二烷基苯磺酸鈉0. Γ0. 2%(w/w)；產(chǎn)品最終pH值=7. 0 7· 5。本發(fā)明所述木材粘合劑組合物的合成方法為a)按比例配取相應(yīng)的組分，在帶有攪拌裝置、溫度計(jì)、回流裝置的反應(yīng)器中，加入計(jì)量水、醛基化合物、聚乙烯醇化合物和十二烷基苯磺酸鈉，升溫至90°C，保溫至聚乙烯醇化合物溶解完全；b)降溫至8(T85°C，加入氨基化合物，加入無機(jī)硅化合物調(diào)整物料ρΗ=7. (Γ8. 5，反應(yīng)45 75min，加入酸化合物，調(diào)整物料pH=4.8 6.0，再反應(yīng)45 75min.至濁點(diǎn)23°C后，加入剩余的無機(jī)硅化合物；c)降溫至 5(T60°C，加入有機(jī)硅化合物，反應(yīng)15 30min.，此時(shí)pH值達(dá)7. 5 8. 5，降溫至45°C左右出料。通過調(diào)整、選擇原料(主要是醛基化合物、氨基化合物、水)的種類、用量、配比，使粘合劑的粘度、含固等參數(shù)合適各類人造板應(yīng)用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果
1.本發(fā)明所采用的原料為無機(jī)-有機(jī)硅改性非甲醛氨基樹脂，不使用甲醛作為縮醛反應(yīng)物，避免了甲醛的危害；
2.本發(fā)明的氨基樹脂木材粘合劑，采用無機(jī)硅化合物和有機(jī)硅化合物進(jìn)行改性。無機(jī)硅化合物在體系中形成大分子硅溶膠，但無機(jī)硅氧鍵(ε Si — O — Si ε)是剛性鍵，脆性大，配合一定量的有機(jī)硅化合物使用，以提高粘合劑的塑性和附著力。有機(jī)硅化合物在體系中水解，水解產(chǎn)物與無機(jī)硅氧鍵反應(yīng)，使有機(jī)硅基團(tuán)連接在無機(jī)大分子硅溶膠骨架上，形成無機(jī)硅酸與有機(jī)硅酸坎段聚合物。單獨(dú)加入無機(jī)硅化合物，粘合劑組合物易分為上下兩層；無機(jī)硅化合物和有機(jī)硅化合物配合使用，則產(chǎn)物為單一均相體系，長時(shí)間放置不會出現(xiàn)分層及沉淀現(xiàn)象；
3.本發(fā)明的木材粘合劑，還加入聚乙烯醇進(jìn)行改性，使體系中包含了多種形式的樹脂結(jié)構(gòu)氨基化合物縮醛、聚乙烯醇分子內(nèi)縮醛、聚乙烯醇分子間縮醛、氨基化合物縮醛-聚乙烯醇縮醛等。這些樹脂和無機(jī)硅酸與有機(jī)硅酸坎段聚合物一起，失水成膜后形成互穿網(wǎng)絡(luò)復(fù)合成為一體，使粘合劑的粘合強(qiáng)度和耐水性得以提高。4.本發(fā)明的氨基樹脂木材粘合劑，貯存穩(wěn)定性較好，施膠量相對較低，粘合強(qiáng)度和耐水性較高，且制造工藝、設(shè)備簡單，可采用一般的脲醛樹脂生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式以下通過實(shí)施例來進(jìn)一步描述本發(fā)明，應(yīng)該理解的是，這些實(shí)施例僅用于例證的目的，決不意味著限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例一
4在帶有攪拌裝置、溫度計(jì)、回流裝置的反應(yīng)器中，加入水173kg、40%的乙二醛5(Wkg、醛化度80%的雙醛淀粉39. ^g、型號為1788的聚乙烯醇^g和十二烷基苯磺酸鈉1. ^g，升溫至90°C，保溫至聚乙烯醇溶解完全；降溫至8(T85°C，加入是三聚氰胺39. 5kg、尿素197kg， 加入水玻璃(模數(shù)3. 2，52Be)調(diào)整物料pH=8. 5，反應(yīng)60min.，加入約5. 5kg鹽酸溶液(1 1 兌水)，調(diào)整物料pH=5. 8，再反應(yīng)50 min.左右至濁點(diǎn)23°C，加入水玻璃使水玻璃總量達(dá)到 25kg ；降溫至5(T60°C，加入甲基三乙氧基硅烷2kg，反應(yīng)30min，此時(shí)pH值達(dá)7. 0，降溫至 45°C左右出料。用合成得的木材粘合劑制作膠合板的制板主要工藝參數(shù)為施膠量215g/ m,陳放時(shí)間30min，熱壓條件為壓力1. 2Mpa，溫度115°C，時(shí)間60s/mm。測試結(jié)果見表2。實(shí)施例二
在帶有攪拌裝置、溫度計(jì)、回流裝置的反應(yīng)器中，加入水150kg、40%的乙二醛55^g、型號為1799的聚乙烯醇IOkg和十二烷基苯磺酸鈉^ig,升溫至90°C，保溫至聚乙烯醇化合物溶解完全；降溫至8(T85°C，加入尿素MOkg，加入水玻璃(模數(shù)3. 2，52Be)調(diào)整物料pH=8. 0， 反應(yīng)50min.，加入甲酸4. 5kg調(diào)整物料pH=5.0，再反應(yīng)45min.左右至濁點(diǎn)23°C，加入水玻璃使水玻璃總量達(dá)到36kg ；降溫至5(T60°C，取出20kg的物料進(jìn)行對比例一測定。余下繼續(xù)反應(yīng)加入甲基三乙氧基硅烷 1. 5kg,3-氨基丙基三乙氧基硅烷1. 5kg,反應(yīng)20min，此時(shí)pH值達(dá)7. 5，降溫至45°C左右出料。用合成得的木材粘合劑制作膠合板的制板主要工藝參數(shù)為施膠量225g/m，陳放時(shí)間30min，熱壓條件為壓力1. 2Mpa，溫度115°C，時(shí)間60s/ mm。測試結(jié)果見表2。實(shí)施例三
在帶有攪拌裝置、溫度計(jì)、回流裝置的反應(yīng)器中，加入水60kg、40%的乙二醛480kg、型號為1799的聚乙烯醇IOkg和十二烷基苯磺酸鈉1. ^g，升溫至80°C，保溫至聚乙烯醇化合物溶解完全；降溫至8(T85°C，加入尿素MOkg，加入水玻璃50kg (模數(shù)3. 2，52Be)調(diào)整物料 pH=8. 0，反應(yīng)50min.，加入檸檬酸12kg調(diào)整物料pH=5. 0，再反應(yīng)45min.左右至濁點(diǎn)23°C， 加入水玻璃使水玻璃總量達(dá)到36kg ；降溫至5(T60°C。并繼續(xù)反應(yīng)加入甲基三乙氧基硅烷 1. 5kg、3-氨基丙基三乙氧基硅烷1. 5kg，反應(yīng)20min，此時(shí)pH值達(dá)7. 0，降溫至45°C左右出料。用合成得的木材粘合劑制作膠合板的制板主要工藝參數(shù)為施膠量215g/m，陳放時(shí)間 30min，熱壓條件為壓力1. 2Mpa，溫度115°C，時(shí)間60s/mm。測試結(jié)果見表2。對比例一
用實(shí)施例2中提前取出的20kg物料，直接冷卻。制作膠合板的制板主要工藝參數(shù)同實(shí)施例二。測試結(jié)果見表2。對比例二
用現(xiàn)有膠合板生產(chǎn)線用El脲醛樹脂制作膠合板，制板主要工藝參數(shù)為施膠量222g/ m,陳放時(shí)間30min，熱壓條件為壓力1. 2Mpa，溫度115°C，時(shí)間60s/mm。測試結(jié)果見表2。本發(fā)明的木材粘合劑，貯存穩(wěn)定性按GB/T 14074-2006測定，穩(wěn)定性良好。采用本粘合劑制造的膠合板，按GB/T9846. 3-2004標(biāo)準(zhǔn)檢測，游離甲醛釋放量極低，與木材原木處于同一水平；膠合性能達(dá)到II類膠合板(即耐水膠合板)的要求。表權(quán)利要求
1.一種木材粘合劑，其組分按質(zhì)量百分比包括 醛基化合物4廣60氨基化合物22 45無機(jī)硅化合物2、有機(jī)硅化合物 0. 2^0. 5 聚乙烯醇化合物 O.fl. 5 酸化合物0. 2^1十二烷基苯磺酸鈉 0. Γ0. 3 水5 32。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述木材粘合劑，其特征在于所述醛基化合物中組分為，質(zhì)量百分比含量為彡95%的正丁醛、含量彡40%的乙二醛和醛化度彡80%的雙醛淀粉中的一種或多種混合使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述木材粘合劑，其特征在于所述聚乙烯醇化合物采用水解度 75 99%、聚合度500 2500的聚乙烯醇和乙酰乙?；垡蚁┐枷x的一種或兩種混合使用 ’乙酰乙?；垡蚁┐际褂靡阴Ｒ阴；潭葹?.纊12%的產(chǎn)品。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述木材粘合劑，其特征在于所述氨基化合物采用三聚氰胺、雙氰胺和尿素中的一種或多種混合使用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述木材粘合劑，其特征在于所述無機(jī)硅化合物采用硅酸鈉、硅酸鉀、硅酸鋰、硅酸鋰鉀中的一種或多種混合使用，還包括采用水玻璃等這些無機(jī)硅化合物的水溶液產(chǎn)品。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述木材粘合劑，其特征在于所述有機(jī)硅化合物采用甲基三乙氧基硅烷[CH3Si(OCH2CH3)3]或3-氨基丙基三乙氧基硅烷[NH2CH2CH2CH2Si(OC2H5)3]中的一種或兩種同時(shí)使用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述木材粘合劑，其特征在于所述酸化合物采用有機(jī)酸如甲酸、乙酸、檸檬酸，或無機(jī)酸如硫酸、鹽酸、磷酸中的一種或多種混合使用。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述木材粘合劑，其特征在于各原料組分的較佳配比條件按為 醛基化合物和氨基化合物的醛基與氨基的摩爾比為0. 95^1. 10 ；無機(jī)硅化合物3、%(w/ w)、有機(jī)硅化合物0. 3 0. 4%(w/w)、聚乙烯醇化合物0. 8 1. ^1(WZV)、十二烷基苯磺酸鈉 0. Γ0. 2%(w/w)；產(chǎn)品最終 pH 值=7. 0 7· 5。
9.制備權(quán)利要求廣8所述木材粘合劑的方法，其步驟如下a)按比例配取相應(yīng)的組分， 在帶有攪拌裝置、溫度計(jì)、回流裝置的反應(yīng)器中，加入計(jì)量水、醛基化合物、聚乙烯醇化合物和十二烷基苯磺酸鈉，升溫至90°C，保溫至聚乙烯醇化合物溶解完全；b)降溫至8(T85°C， 加入氨基化合物，加入無機(jī)硅化合物調(diào)整物料ρΗ=7. (Γ8. 5，反應(yīng)45 75min，加入酸化合物， 調(diào)整物料pH=4. 8 6. 0，再反應(yīng)45 75min.至濁點(diǎn)23°C后，加入剩余的無機(jī)硅化合物；c)降溫至5(T60°C，加入有機(jī)硅化合物，反應(yīng)15 30min.，此時(shí)pH值達(dá)7. 5 8. 5，降溫至45°C左右出料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種木材粘合劑，其組分按質(zhì)量百分比包括醛基化合物41~60、氨基化合物22~45、無機(jī)硅化合物2~4、有機(jī)硅化合物0.2~0.5、聚乙烯醇化合物0.8~1.5、酸化合物0.2~1、十二烷基苯磺酸鈉0.1~0.3、水5~32。其制備步驟如下a)按比例配取相應(yīng)的組分升溫至90℃，保溫至聚乙烯醇化合物溶解完全；b)降溫至80~85℃，加入氨基化合物，加入無機(jī)硅化合物調(diào)整物料pH=7.0~8.5，反應(yīng)45~75min，加入酸化合物，調(diào)整物料pH=4.8~6.0，再反應(yīng)45~75min.至濁點(diǎn)23℃后，加入剩余的無機(jī)硅化合物；c)降溫至50~60℃，加入有機(jī)硅化合物，反應(yīng)15~30min.，此時(shí)pH值達(dá)7.5~8.5，降溫至45℃左右出料。其優(yōu)點(diǎn)在于，所合成得到的粘合劑為無機(jī)-有機(jī)硅改性非甲醛氨基樹脂，粘合強(qiáng)度高，耐水性好，且不使用甲醛作為縮醛反應(yīng)物，避免了甲醛的危害且粘接強(qiáng)度好。
文檔編號C08G12/40GK102443369SQ20111033668
公開日2012年5月9日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者吳子良, 左艷仙, 王文濤, 黃強(qiáng) 申請人:東莞市山力高分子材料科研有限公司