一種膠黏劑及其應(yīng)用于粘合木質(zhì)纖維素復(fù)合材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種膠粘材料及其應(yīng)用方法，特別是一種包含氯氧鎂化合物、乙烯基 聚合物和蛋白質(zhì)材料的膠黏劑以及使用這些膠黏劑材料形成耐火、防水的膠粘材料的方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 木質(zhì)纖維素復(fù)合材料由纖維素細(xì)料粘結(jié)而成。通常，木材或其他的木質(zhì)纖維素原 料被加工處理后，產(chǎn)生貼面板、木條、纖維和碎片等，然后將膠黏劑添加到木質(zhì)纖維素原料 中，最后將產(chǎn)物加熱加壓形成木質(zhì)纖維素復(fù)合材料。
[0003] 定向刨花板（0SB)、平行膠合板（PSL)、層疊膠合板（LSL)和軟木膠合板（SWPW)通 常使用被稱為酚醛樹脂的熱固性苯酚甲醛（PF)或間苯二酚甲醛（PRF)的膠黏劑進(jìn)行粘結(jié)。 這種甲醛基膠黏劑具有良好的防水性能。通常，刨花板（PB)，中密度纖維板(MDF)，硬質(zhì)纖 維板及硬木膠合板（HWPW)等都是用尿素甲醛進(jìn)行粘結(jié)的。由于以上膠黏劑中富含甲醛，其 長期排放對人類健康及環(huán)境造成了不良的影響，北美膠合板產(chǎn)業(yè)已經(jīng)轉(zhuǎn)向使用環(huán)保型的大 豆基膠黏劑或聚醋酸乙烯酯（PVAC)作為替代膠黏劑。
[0004] 通常用于粘合木質(zhì)纖維素材料的膠黏劑并不具有非常強(qiáng)的防火性能，它很容易隨 著纖維物一起燃燒。多種表面涂層及涂料被應(yīng)用于材料表面，以提高木質(zhì)纖維復(fù)合材料的 防火性能。然而，用涂層或涂料進(jìn)行處理的方式，不僅使產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝流程復(fù)雜化，同時(shí) 也大大增加了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。此外，這些耐火材料的涂層和涂料容易破裂和剝落，從而降 低材料的耐火性能。眾所周知，氯氧鎂化合物是性能優(yōu)越的防火材料涂層，但其耐水性較 差，與水接觸時(shí)間較長會(huì)導(dǎo)致水泥顆粒之間的粘結(jié)性能下降。這些缺點(diǎn)明顯限制了氯氧鎂 化合物在木質(zhì)纖維復(fù)合材料中的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種膠黏劑及其應(yīng)用于粘合木質(zhì)纖維素復(fù)合材料的方法，要 解決傳統(tǒng)甲醛基膠黏劑中富含甲醛，其長期排放對人類健康及環(huán)境造成了不良的影響的技 術(shù)問題；并解決用涂層或涂料進(jìn)行防火處理，不僅使產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝流程復(fù)雜化，同時(shí)也大 大增加了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本的技術(shù)問題，還解決了這些耐火材料的涂層和涂料容易破裂和剝 落，降低材料的耐火性能技術(shù)的問題，解決了傳統(tǒng)的膠黏劑材料無法同時(shí)保證木質(zhì)纖維復(fù) 合材料的耐火和防水性能的技術(shù)問題。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種膠黏劑，為水溶性膠黏劑，其特征在于，包括如下組分：氯氧鎂化合物、乙烯基聚合 物和蛋白質(zhì)類材料。
[0007] 所述氯氧鎂化合物中MgO和MgCl2的摩爾比在1:1和30:1之間。
[0008] 所述乙烯基聚合物是聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯或醋酸乙烯_乙烯共聚乳液，或聚 乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液中兩種以上的混合物。
[0009]所述蛋白質(zhì)類材料是從大豆、小麥、玉米、棉花、油菜籽、花生或藻類物質(zhì)中提取得 到。
[0010] 一種膠黏劑應(yīng)用于粘合木質(zhì)纖維素復(fù)合材料的方法，包括如下步驟： 步驟一，提供一種含有氯氧鎂化合物、乙烯基聚合物和蛋白質(zhì)類材料的水溶性膠黏 劑； 步驟二，將此種水溶性膠黏劑劑涂覆于木質(zhì)纖維素基材上； 步驟三，待水溶性膠黏劑固化后，木質(zhì)纖維素基材形成木質(zhì)纖維素復(fù)合材料。
[0011] 所述水溶性膠黏劑的質(zhì)量濃度為1%~25%，質(zhì)量濃度為除去溶劑后的水溶性膠黏 劑的重量除以木質(zhì)纖維素基材的總重量。
[0012]所述水溶性膠黏劑固化需要施加的壓力為lOpsi~lOOOpsi。
[0013]所述水溶性膠黏劑固化需要的溫度為50°C~250 °C。
[0014]所述木質(zhì)纖維素基材是木質(zhì)漿、木肩、木塊、木條、木片、圓木片或木包板。
[0015]一種木質(zhì)纖維素復(fù)合材料，包括木質(zhì)纖維素基材以及用于固化木質(zhì)纖維素基材、 含有氯氧鎂化合物、乙烯基聚合物和蛋白質(zhì)類材料的膠黏劑。
[0016]所述木質(zhì)纖維素復(fù)合材料用于硬木膠合板、軟木膠合板、刨花板、中密度纖維板、 定向刨花板、華夫板、纖維板、平行膠合板、刨片層積材或硬木貼面產(chǎn)品。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下特點(diǎn)和有益效果： 本發(fā)明為組分包含氯氧鎂化合物、乙烯基聚合物和蛋白質(zhì)類材料的水溶性膠黏劑，摒 棄了傳統(tǒng)用于粘合木質(zhì)纖維素復(fù)合材料的甲醛基膠黏劑，對人類健康及環(huán)境無不良影響； 本發(fā)明膠黏劑應(yīng)用于粘合木質(zhì)纖維素復(fù)合材料的方法中，無需在材料表面進(jìn)行額外的涂層 或涂料進(jìn)行防火處理，簡化產(chǎn)品的工藝流程，減少產(chǎn)品的生產(chǎn)成本；本發(fā)明中木質(zhì)纖維素復(fù) 合材料的生產(chǎn)方法使用了含有氯氧鎂的材料，提升了材料的耐火性；本發(fā)明中得到的木質(zhì) 纖維素復(fù)合材料可同時(shí)保證木質(zhì)纖維復(fù)合材料的耐火和防水性，應(yīng)用廣泛。
【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0019]圖1是干/濕自動(dòng)粘結(jié)評價(jià)體系（ABES)中氯氧鎂化合物的強(qiáng)度的數(shù)據(jù)。
[0020] 圖2是干/濕自動(dòng)粘結(jié)評價(jià)體系（ABES)中，氯氧鎂膠黏劑與典型的粘結(jié)樹脂應(yīng)用 在木質(zhì)纖維素材料中的粘接強(qiáng)度對比。
[0021]圖3是實(shí)施例用于生產(chǎn)木質(zhì)纖維素復(fù)合材料的流程圖。
[0022] 圖4A是使用木片或其它木質(zhì)纖維素原料生產(chǎn)木質(zhì)纖維素復(fù)合材料的一種方法步 驟，其中，膠黏劑材料作為存在于木片或其它木質(zhì)纖維素原料相對光滑表面的一個(gè)薄層。
[0023]圖4B是使用木肩片或條狀木質(zhì)纖維素原料生產(chǎn)木質(zhì)纖維素復(fù)合材料的一種方法 步驟。其中，膠黏劑材料噴涂于木肩片或條狀木質(zhì)纖維素原料表面。
【具體實(shí)施方式】
[0024]在下面的描述中，陳述了大量的細(xì)節(jié)以便更好的陳述本發(fā)明提出的觀點(diǎn)，陳述的 內(nèi)容不是這些細(xì)節(jié)的全部。另一方面，本發(fā)明沒有對眾所周知的操作流程進(jìn)行詳細(xì)描述，以 避免對描述內(nèi)容進(jìn)行不必要的模糊。當(dāng)一些內(nèi)容與特定的表現(xiàn)方式一起被提出時(shí)，并非對 本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定。
[0025] 氯氧鎂(M0C)水泥也可以被稱為菱鎂水泥或蘇魯水泥。氯氧鎂水泥擁有一系列的 良好性能，包括較低的熱導(dǎo)性、抗磨損、高耐火性及較好的抗碎強(qiáng)度。此外，氯氧鎂水泥能 夠與一系列的無機(jī)或有機(jī)材料有較好的粘結(jié)性，例如木質(zhì)纖維素材料。在本文中，"木質(zhì)纖 維素材料"被定義為來源于干燥的植物物質(zhì)。木質(zhì)纖維素材料可能包含一種或多種碳水聚 合物、纖維素和半纖維素、芳族聚合物、木質(zhì)素，其中纖維素比例占25-55%，半纖維素比例在 25-50%，木質(zhì)素比例在15-40%。木質(zhì)纖維素材料的例子包括但不限于來自于闊葉樹或針葉 樹的木材、玉米芯、堅(jiān)果殼、甘蔗渣、青草、稻草、竹子和可回收產(chǎn)品等。
[0026] 氯氧鎂水泥的主要粘結(jié)相為Mg(0H)2，5Mg(OH)2-MgCl2_8H20 (也稱為M0C-5粘結(jié) 相）和3Mg(OH) 2-MgCl2-8H20他稱為M0C-3粘結(jié)相）。M0C水泥的高防火性能源自于其粘結(jié) 相中包含的大量的水，M0C-5和M0C-3中水的重量比分別為44%和49%。水分子與M0C水泥 結(jié)構(gòu)緊緊的連接在一起。加熱到297°C時(shí)，粘結(jié)相中的水分子轉(zhuǎn)換為水蒸氣，轉(zhuǎn)變過程中每 鎊水的轉(zhuǎn)換需要約lOOOBtu的能量輸入。因此，除非所有粘結(jié)相中的水都被釋放，M0C水泥 的加熱溫度不會(huì)再超過297°C。
[0027] 本專利中"防火性"的定義與美國標(biāo)準(zhǔn)ASTME119-12-致，指房屋建筑物和材料 的著火點(diǎn)測定的標(biāo)準(zhǔn)方