一种水基聚合物胶黏剂制备方法和应用.pdf

1、10申请公布号CN101948670A43申请公布日20110119CN101948670ACN101948670A21申请号201010507669122申请日20101015C09J167/02200601C09J11/06200601B27D1/0420060171申请人济南大学地址250022山东省济南市市中区济微路106号济南大学72发明人王志玲郑鲁沂刘思全刘志莲崔玉54发明名称一种水基聚合物胶黏剂制备方法和应用57摘要发明涉及一种水基聚合物胶黏剂制备方法和应用，属于化学胶黏剂技术领域。采用回收聚对苯二甲酸乙二酯PET、乙醇胺、酯化催化剂、热稳定剂、苯酐，氢氧化钠的水溶液，制得PET

2、水性聚合物乳液，使用时，将单独分装的PET水性聚合物乳液和二苯基甲烷4，4二异氰酸酯室温混合得水基聚合物胶黏剂。本发明胶黏剂用于木材胶合板的黏接。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页CN101948672A1/1页21一种水基聚合物胶黏剂制备方法，其特征在于1将回收PET破碎，气流干燥，使水分降至质量百分比05以下，筛分掉砂子、石子、金属等固体物；2向反应釜中加入100KG回收破碎的PET、乙醇胺57KG、酯化催化剂0508KG、热稳定剂0610KG，并开启搅拌器，加热至265270，反应30分钟；3向反应釜中加入加入苯酐610KG，在1601

3、80下反应30分钟；4向反应釜中加入氨的水溶液165170KG，调PH为80，使树脂分散得PET水性聚合物乳液；5使用时，将PET水性聚合物乳液和二苯基甲烷4，4二异氰酸酯按质量比100310室温混合得水基聚合物胶黏剂；以上所述的酯化催化剂选自下列之一单丁基氧化锡、二丁基氧化锡、钛酸四丁酯；以上所述的热稳定剂选自下列之一磷酸三甲酯、2，6二叔丁基4甲基苯酚、亚磷酸三苯酯。2权利要求1所述的水基聚合物胶黏剂的应用，用于木材的黏接。3权利要求1所述的水基聚合物胶黏剂的应用，对木材胶合板的涂胶量为200G/M2。权利要求书CN101948670ACN101948672A1/3页3一种水基聚合物胶黏剂

4、制备方法和应用技术领域0001本发明涉及一种水基聚合物胶黏剂制备方法和应用，具体涉及一种水基聚合物木材胶黏剂制备方法和应用，属于化学胶黏剂技术领域。背景技术0002我国森林资源匮乏、木材缺少，以小径级木段、枝桠材、木材加工剩余物等制备人造板替代木材意义重大。我国人造板生产量很大，而木材胶黏剂在人造板生产中占有举足轻重的地位。据报道，我国木材工业胶黏剂的用量占全部胶黏剂生产量的60以上。目前，木材工业使用的胶黏剂主要是“三醛树脂”，即脲醛树脂、酚醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂胶，其中脲醛树脂价格低廉，其市场份额高达40以上，但脲醛树脂黏接的人造板在使用过程中产生甲醛，这对人类健康造成很大的隐患。随人们

5、生活质量以及环保意识的不断提高，解决含醛胶黏剂及其人造板的污染问题，开发新型无甲醛木材胶黏剂，彻底消除甲醛对环境的污染，成为木材胶黏剂行业发展的迫切需求和挑战。0003申请号为CN2009100312801的发明专利，公开了一种木材加工的水性聚氨酯胶黏剂的制备方法；其制备分为三个阶段，第一阶段由低聚物多元醇、亲水单体、异氰酸酯、改性单体通过逐步聚合和自由基聚合，生成改性聚氨酯预聚体；第二阶段为中和成盐后改性聚氨酯预聚体在水中分散；第三阶段为加入扩链剂后形成水性聚氨酯乳液；由于该胶黏剂中高活性的异氰酸酯基NCO已经发生了逐步聚合反应，所以，当应用于木材黏接时，很难达到较优异的黏接强度。申请号为C

6、N2008100512644的发明专利，公开了另一种木材胶黏剂的制备方法，该胶黏剂是以淀粉和聚乙烯醇为主要原料，通过对淀粉糊化和氧化等预处理后与聚乙烯醇接枝制得胶黏剂主剂，再向其加入水性SBS乳液或三聚氰胺甲醛树脂进行改性制得，由于该胶黏剂使用了淀粉为主要原料之一，所以，其产业化对粮食安全可能产生影响。0004聚对苯二甲酸乙二醇酯PET具有独特的物理及化学性质，其应用包括合成纤维、薄膜以及多种食品包装材料如饮料瓶、矿泉水瓶等领域。据PET世界大会统计，从2000年开始，世界PET工业进入了新一轮快速发展期，我国PET生产能力以及产量也大幅度增长，2003年、2004年和2005年，我国PET产

7、量分别达到了973万吨、1162万吨和1253万吨，并且，PET产量继续不断增长，因此，将回收PET制备成高性价比的木材胶黏剂，对PET循环经济以及木材工业胶黏剂的发展均具有重要的意义。发明内容0005本发明的技术任务之一是为了弥补现有技术的不足，提供一种以回收PET为主要原料制备的水基聚合物胶黏剂的制备方法，该胶黏剂原料成本低，制备技术成熟可靠。0006本发明的技术任务之二是提供该水基聚合物胶黏剂的应用，该胶黏剂用于木材黏接，对木材黏接强度高。0007本发明的水基聚合物胶黏剂制备方法，步骤如下说明书CN101948670ACN101948672A2/3页400081将回收PET破碎，气流干燥

8、，使水分降至质量百分比为05以下，筛分掉砂子、石子、金属等固体物；00092向反应釜中加入100KG的回收破碎的PET、乙醇胺57KG、酯化催化剂0508KG、热稳定剂0610KG，并开启搅拌器，加热至265270，反应30MIN；00103向反应釜中加入加入苯酐610KG，在160180下反应30MIN；00114向反应釜中加入氨的水溶液165170KG，调PH为80，使树脂分散得PET水基聚合物乳液。00125使用时，将制备的PET水基聚合物乳液和二苯基甲烷4，4二异氰酸酯按质量比100310室温混合得水基聚合物胶黏剂。0013以上所述的酯化催化剂选自下列之一单丁基氧化锡、二丁基氧化锡、钛

9、酸四丁酯；酯化催化剂的使用导致在反应温度下，反应速度加快，反应时间缩短；0014以上所述的热稳定剂选自下列之一磷酸三甲酯、2，6二叔丁基4甲基苯酚、亚磷酸三苯酯；热稳定剂的使用避免反应过程中温度过高，产品颜色加深；0015以上所述的二苯基甲烷4，4二异氰酸酯，黏度25为150250MPAS，游离异氰酸酯基NCO的质量百分含量为302320，该原料可在烟台万华聚氨酯股份有限公司或在当地的化工市场购得。0016本发明水基聚合物胶黏剂应用于木材胶合板的黏接，黏接试验0017参考LY/T16012002水基聚合物异氰酸酯木材胶黏剂进行，将一单板试片两面涂水基聚合物胶黏剂作为芯板，涂胶量为200G/M2

10、，另取2块单板试片作为表板和背板，使其纤维方向与芯板垂直进行层积成试件，先以10MPA的压力均匀预压30MIN，然后，在热压机中，以08MPA的压力，于115均匀加压3MIN，压制后的板材室温陈化1周锯件，以柳桉木为试材试验结果表明，试件的热水浸渍拉伸剪切强度均值10MPA，单板基材界面破坏率大于96，由此证明，本发明的异氰酸酯/PET水乳液胶黏剂具有优良的黏接性能。0018与现有技术相比，本发明的水基聚合物胶黏剂，其突出的特点是00191将回收PET通过化学反应转变为PET水基聚合物乳液0020如上所述，PET是聚对苯二甲酸乙二醇酯线型热塑性聚合物，本发明经过大量的实验探索，采用了两段加料法

11、，将回收PET通过化学反应直接转变为PET水性聚合物胶黏剂；一段加料加入的适量乙醇胺，将PET高聚物降解为低聚合度的端羟基聚酯酰胺低聚物，二段加料加入的适量苯酐，将端羟基聚酯酰胺低聚物转变为端羧基聚酯酰胺低聚物，引进了内乳化阴离子基团，使得PET通过化学反应，直接转变为PET水基聚合物乳液，这与外加表面活性剂外乳化相比较，使胶黏剂对木材的黏接强度大大增加。00212使用了回收PET为主要原料0022该发明主要原料为回收PET，这为回收PET资源提供了新的应用领域和途径，并且使制得的胶黏剂原料成本降低，产品附加值增加；另外，该胶黏剂还可节约和部分替代石油化工资源制备的其他木材胶黏剂，因此，该胶黏

12、剂的产业化对PET循环经济和生态环境以及木材胶黏剂的可持续发展，具有重要的意义。00233选用了二苯基甲烷4，4二异氰酸酯作为水基聚合物乳液的交联剂0024二苯基甲烷4，4二异氰酸酯含有高活性游离的异氰酸酯基NCO，热压时，该异氰酸酯游离的异氰酸酯基可迅速与PET水基聚合物乳液中的活性基团、水分以说明书CN101948670ACN101948672A3/3页5及木材中以纤维素为主要成分的活性基团发生交联反应，形成与木材胶接的黏接点，固化后形成高的胶合强度和耐水性；另外，该异氰酸酯属疏水性有机物，而它与PET水乳液简单的机械混合，可迅速均匀地被乳化，显著增加与木材的接触面积，为此，该胶黏剂显示出

13、特有的特性高的黏接强度，较优异的耐水性。00254由于该制备原料中无甲醛和其他有机溶剂，所以，该胶黏剂属绿色环保木材胶黏剂，可彻底解决传统醛基胶黏剂对环境污染的困扰。00265该制备工艺简单，易操作，原料成本低，产业化经济和社会效益显著。具体实施方式0027下面结合实施例对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围不仅局限于实施例，该领域专业人员对本发明技术方案所作的改变，均应属于本发明的保护范围内。实施例中所用的二苯基甲烷4，4二异氰酸酯购自烟台万华聚氨酯股份有限公司，其他原料为市售工业级。0028实施例10029将回收PET破碎，气流干燥，使水分降至质量百分比05以下，筛分掉砂子、石子、金属等

14、固体物；向反应釜中加入100KG回收破碎的PET、乙醇胺5KG、酯化催化剂单丁基氧化锡05KG、热稳定剂磷酸三甲酯06KG，并开启搅拌器，加热至265270，反应30MIN；向反应釜中加入苯酐6KG，在160180下反应30MIN；向反应釜中加入氨的水溶液165KG，调PH为80，使树脂分散得PET水性聚合物乳液。0030使用时，将制备的PET水性聚合物乳液和二苯基甲烷4，4二异氰酸酯按质量比1005室温混合得水基聚合物木材胶黏剂。0031实施例20032将回收PET破碎，气流干燥，使水分降至质量百分比为05以下，筛分掉砂子、石子、金属等固体物；向反应釜中加入100KG的回收破碎的PET、乙醇

15、胺7KG、酯化催化剂二丁基氧化锡08KG、热稳定剂2，6二叔丁基4甲基苯酚10KG，并开启搅拌器，加热至265270，反应30MIN；向反应釜中加入苯酐10KG，在160180下反应30MIN；向反应釜中加入氨的水溶液170KG，调PH为80，使树脂分散得PET水性聚合物乳液。0033使用时，将制备的PET水性聚合物乳液和二苯基甲烷4，4二异氰酸酯按质量比1008室温混合得水基聚合物木材胶黏剂。0034实施例30035将回收PET破碎，气流干燥，使水分降至质量百分比为05以下，筛分掉砂子、石子、金属等固体物；向反应釜中加入100KG的回收破碎的PET、乙醇胺6KG、酯化催化剂钛酸四丁酯06KG、热稳定剂亚磷酸三苯酯07KG，并开启搅拌器，加热至265270，反应30MIN；向反应釜中加入苯酐8KG，在160180下反应30MIN；向反应釜中加入氨的水溶液168KG，调PH为80，使树脂分散得PET水性聚合物乳液。0036使用时，将制备的PET水性聚合物乳液和二苯基甲烷4，4二异氰酸酯按质量比1006室温混合得水基聚合物木材胶黏剂。说明书CN101948670A