一种水溶型无甲醛木材胶黏剂及其制备方法 【技术领域】
本发明涉及胶黏剂， 具体是一种水溶型无甲醛木材胶黏剂及其制备方法。背景技术 传 统 胶 黏 剂 主 要 有 脲 醛 胶 (CN1621477 ； CN1718661 ； CN101565594)、 乳液胶 (CN1415684) 等。
脲醛胶有价格便宜、 固化速度快、 无颜色、 能与水很好混合、 使用方便等优点， 在人 造板制造中广泛应用， 但目前传统工艺和配方制得的脲醛胶胶合板材的存在残留甲醛超标 的问题， 游离甲醛持久释放。甲醛是世界上公认的潜在致癌物， 随着人们环保意识的加强， 研制低甲醛或无甲醛的胶黏剂成为了本行业的主要发展方向之一。
VAE 乳液胶是重要的水基胶， 符合日益严格的环保要求， 有广阔的发展前景和应用 前景。 VAE 乳液胶是醋酸乙烯 (VAc) 和乙烯 (Ethyl-ene) 单体乳液共聚物的简称， 以它为基 料加入增黏剂、 增稠剂、 交联剂、 填充剂后制成 VAE 乳液胶黏剂。VAE 乳液胶黏具有湿黏性 好、 固化速度较快、 贮存稳定、 耐水性耐候性好、 不易老化、 含醛量小于 3.8×10-6、 可粘接多 种材料、 使用安全方便等优点。
但 VAE 乳液胶仍含有少量甲醛， 对游离甲醛挥发物仍未能很好控制。另外， VAE 乳 液胶虽然可以直接作胶黏剂用， 但其初黏性、 粘接强度、 耐水性、 固化速度、 黏度等性能不够 理想， 应用受到限制。若能研发无甲醛的制备方法， 通过共混、 交联、 水解、 增黏等手段改善 并提高其性能， 同时降低成本， VAE 乳液胶将成为不可多得的环保胶。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水溶型无甲醛木材胶黏剂， 用以解决目前胶黏剂多含 有甲醛， 而低醛胶黏剂的初黏性、 粘接强度等性能不够理想的问题。
本发明的另一目的在于提供该胶黏剂的制备方法。
本发明所述水溶型无甲醛木材胶黏剂由以下重量份的原料制成 ： 淀粉 200 ～ 600、 蒸馏水 500 ～ 1000、 水溶性烯烃类接枝单体 20 ～ 400、 交联剂 10 ～ 200、 对甲苯磺酸 1 ～ 2、 聚合反应催化剂 10 ～ 70。
优选地， 所述水溶型无甲醛木材胶黏剂由以下重量份的原料制成 ： 淀粉 300 ～ 400、 蒸馏水 700 ～ 900、 水溶性烯烃类接枝单体 50 ～ 200、 交联剂 30 ～ 160、 对甲苯磺酸 1 ～ 2、 聚合反应催化剂 30 ～ 40。
其中所述水溶性烯烃类接枝单体为丙烯酸、 丙烯酸甲酯、 丙烯酰胺中的一种 ； 所述 交联剂为戊二醛、 乙二醛、 己二醛中的一种 ； 所述聚合反应催化剂为偶氮二异丁腈 (AIBN)、 硝酸铈铵、 过硫酸铵中的一种。
本发明还提供了上述水溶型无甲醛木材胶黏剂的制备方法， 具体包括以下步骤 ：
1) 按比例称取各种原料， 混合均匀， 得到配好的胶黏剂母液 ；
2) 胶黏剂母液在室温或 60 ～ 80℃条件下， 机械搅拌状态下， 连续反应 1 ～ 2h， 得到水溶型无甲醛木材胶黏剂。
采用本发明方法制备的水溶型无甲醛木材胶黏剂的优点是 ：
1、 本发明所述胶黏剂属于水溶型胶黏剂， 不含甲醛， 安全环保。
2、 本发明所述胶黏剂使用水溶性烯类单体接枝， 可以通过木粉表面的接枝及交联 完成木质材料的胶粘， 胶合强度高， 初粘强度可达 2.2MPa。
3、 本发明所述水溶型无甲醛木材胶黏剂可微波固化或受热固化， 制备方法简单， 并具有贮存稳定性好、 强度建立快等优异性能。
4、 本发明所述水溶型无甲醛木材胶黏剂能够广泛应用于木材拼装、 人造板等领 域。应用该胶黏剂制造的胶合板， 其初粘强度可达 1.3 ～ 2.2Mpa， 胶合强度可达 0.45 ～ 0.85Mpa。 附图说明
图 1 是不同含量硝酸铈铵对胶合板剪切强度和胶合强度的影响 具体实施方式
以下实施例用于说明本发明， 但不用来限制本发明的范围。
实施例 1 制备水溶型无甲醛木材胶黏剂
利用本发明制备水溶型无甲醛木材胶黏剂， 首先按以下重量份称取原料 ： 淀粉 300、 蒸馏水 860、 丙烯酰胺 80、 戊二醛 35、 对甲苯磺酸 1、 偶氮二异丁腈 30。
本发明所用的各原料均可以市购获得。 将上述原料混合均匀， 得到配好的胶黏剂母液， 加入到三口烧瓶中。 在油浴锅中加 热， 温度控制在 80℃， 机械搅拌， 反应 2h， 得到水溶型无甲醛木材胶黏剂。
实施例 2 制备水溶型无甲醛木材胶黏剂
利用本发明制备水溶型无甲醛木材胶黏剂， 首先按以下重量份称取原料 ： 淀粉 300、 蒸馏水 860、 丙烯酰胺 70、 戊二醛 35、 对甲苯磺酸 1、 硝酸铈铵 30。
将上述原料混合均匀， 得到配好的胶黏剂母液， 加入到三口烧瓶中。 在油浴锅中加 热， 温度控制在 80℃， 机械搅拌， 反应 1h， 得到水溶型无甲醛木材胶黏剂。
实施例 3 制备水溶型无甲醛木材胶黏剂
利用本发明制备水溶型无甲醛木材胶黏剂， 首先按以下重量份称取原料 ： 淀粉 400、 蒸馏水 860、 丙烯酰胺 60、 戊二醛 35、 对甲苯磺酸 1、 过硫酸铵 30。
将上述原料混合均匀， 得到配好的胶黏剂母液， 加入到三口烧瓶中。 在油浴锅中加 热， 温度控制在 60℃， 机械搅拌， 反应 2h， 得到水溶型无甲醛木材胶黏剂。
实施例 4 制备水溶型无甲醛木材胶黏剂
利用本发明制备水溶型无甲醛木材胶黏剂， 首先按以下重量份称取原料 ： 淀粉 600、 蒸馏水 1000、 丙烯酸甲酯 400、 己二醛 200、 对甲苯磺酸 2、 偶氮二异丁腈 70。
将上述原料混合均匀， 得到配好的胶黏剂母液， 加入到三口烧瓶中。 在油浴锅中加 热， 温度控制在 80℃， 机械搅拌， 反应 2h， 得到水溶型无甲醛木材胶黏剂。
实施例 5 制备水溶型无甲醛木材胶黏剂
利用本发明制备水溶型无甲醛木材胶黏剂， 首先按以下重量份称取原料 ： 淀粉
200、 蒸馏水 500、 丙烯酸 20、 乙二醛 10、 对甲苯磺酸 1、 偶氮二异丁腈 10。
将上述原料混合均匀， 得到配好的胶黏剂母液， 机械搅拌， 反应 1h， 得到水溶型无 甲醛木材胶黏剂。
实施例 6 不同胶黏剂所制胶合板的剪切强度和胶合强度
按照实施例 1-5 制备水溶型无甲醛木材胶黏剂， 分别应用于胶合板的制造， 具体 方法为 ： 单板树种采用杨木 (1.5mm)， 含水率 8 ～ 12％， 幅面 35cm×35cm， 芯板双面刷胶， 涂 2 胶量为 230 ～ 300g/m ， 采用淀粉作固化剂， 添加量为胶黏剂质量的 30％， 采用三层胶合板 的方式组坯， 在温度 120 ～ 160℃、 压力 1.0 ～ 1.3MPa 条件下热压 7min， 冷却制成胶合板。
测试不同胶黏剂所制胶合板的胶合板剪切强度和胶合强度， 结果如表 1 所示， 应 用本发明所述水溶型无甲醛木材胶黏剂制备的胶合板， 不仅没有甲醛污染的问题， 其剪切 强度和胶合强度高于传统白乳胶所制胶合板 ：
表 1 实施例 1-5 胶黏剂所制胶合板的剪切强度和胶合强度
胶黏剂 实施例 1 实施例 2 实施例 3 实施例 4 实施例 5 白乳胶
剪切强度 (MPa) 1.9 2.12 2.2 2.10 1.76 0.56 胶合强度 (MPa) 0.56 0.80 0.80 0.81 0.46 0.19实施例 7 不同含量的硝酸铈铵对胶合板剪切强度和胶合强度的影响
按照实施例 2 制备水溶型无甲醛木材胶黏剂， 并在其中添加不同含量的硝酸铈 铵， 添加量分别达原料总重的到 2％、 4％、 6％、 8％。制成的胶黏剂应用于胶合板的制造， 具 体方法同实施例 6。测试不同含量硝酸铈铵对胶合板剪切强度和胶合强度的影响。
试件不用水浸泡， 直接测试其剪切强度。按照 GB/T9846.3-2004 中 III 类胶合板 的要求测定其胶合强度。
测试结果如图 1 所示， 表明在适宜条件下， 胶合板应用本发明制备的水溶型无甲 醛木材胶黏剂， 其剪切强度 (bonding strength) 可达 2.2MPa， 胶合强度 (shear strength) 可达 0.8MPa。