一种低甲醛木材胶粘剂及制备方法
【专利摘要】本发明提供一种低甲醛木材胶粘剂及制备方法，本发明低甲醛木材胶粘剂由尿素、甲醛、三聚氰胺、水和两种不同作用的助剂制成；本发明制得的胶粘剂具有粘结强度高、附着力强、耐磨耐水、低甲醛释放等优点，同时还具有抗菌防霉等性能。本发明提供的制备方法原料广泛易得，工艺简单易行，配方灵活可调，成本合理，产品性能稳定，具有长时间储存条件下保持反应活性的优点，可用于热压，也可用于冷压，适用性广，既满足了高档地板生产所需效果，又符合绿色环保的要求，有着广阔的市场前景。
【专利说明】一种低甲醛木材胶粘剂及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于木材胶粘剂【技术领域】，涉及一种低甲醛木材胶粘剂及制备方法。
【背景技术】
[0002] 人造板是以木材或其它非木植物为原料，经过机械加工、施加或不施加胶粘剂和 其它添加剂胶合而成的板材或模压制品，如胶合板、刨花板、纤维板等。早在19世纪，人造 板已经工业化生产，1898年英国已经可以制造半硬质纤维板，美国创造了马松奈脱法纤维 分离技术之后的1928年，已经能够生产高质量的硬质纤维板。刨花板第一项专利的出现是 在1889年的德国，尤其是合成树脂胶粘剂的出现，为刨花板工艺生产提供了条件。
[0003] 目前企业在人造板加工时，多是通过将纤维原料经干燥、施胶、组坯或铺装、热压 成型制成各种板材。酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂等树脂类胶粘剂是目前人造板生产 中最重要的胶粘剂，使用量比较大，粘结效果好，成本低，但是普通树脂类胶粘剂的游离甲 醛含量太高。 目前，企业生产上或是采用低摩尔比的胶粘剂，降低甲醛释放量，但制出的人造板的防 水性能、强度大大降低；或者采用普通胶粘剂虽可提高强度但甲醛污染问题得不到解决，甲 醛释放量高，对人体伤害大，且污染环境，难以达到CARB标准要求。因此，开发一种低甲醛 释放量的木材用树脂类胶粘剂，具有很高的环保及工业应用价值，有着广阔的市场前景。
【发明内容】
[0004] 本发明目的在于，针对现有技术的不足，提供一种低甲醛木材胶粘剂。本发明胶粘 齐IJ，通过优化配方组成及生产工艺，克服了低摩尔比胶水胶结强度差、防水性能差、反应难 控制、储存期短的缺点。
[0005] 本发明还提供了上述胶粘剂的制备方法：由甲醛、尿素和三聚氰胺为主要原料，助 剂作用下，分阶段投料，多次终点控制，制备胶粘剂，本发明制备方法，通过添加少量助剂和 分阶段投料，控制反应进程，即可使反应快速进行，提高产品收率及质量，亦可避免因三聚 氰胺一次加入量过多而引起反应过快、粘胶的固化时间过长等问题。
[0006] 本发明低甲醛木材胶粘剂，由以下重量份的原料组成：尿素65?80、甲醛35? 40、三聚氰胺2?4、水80?100、助剂A 0.5?1和助剂B 0.5?0.8;其中，优选原料重 量份为尿素71、甲醛36、三聚氰胺3、水90、助剂A 0. 8和助剂B 0. 6 ; 所述的助剂A由下述重量份的组分组成：催化剂3?8、可再分散性乳胶粉2?4和胶 凝剂10?20 ; 所述的催化剂为六亚甲基四胺、双氰胺或两者的混合物，作用为加速树脂反应；所述的 可再分散性乳胶粉的粘度为8?15Pa ? S，粒径为80?100目，可增强胶粘剂制品柔韧抗 压、抗裂、耐磨、粘结保水等性能；所述的胶凝剂为氯化钠、氯化钾、氯化钙、硫酸钙、硫酸钠 或碳酸钠等中的一种或几种组合，可加快胶粘剂固化速率，增强胶粘剂制品抗溶胀性能； 所述的助剂B由下述重量份的组分组成：聚乙烯亚胺8?15、活性氧化锌5?8和除 醛助剂5?10。
[0007] 所述的聚乙烯亚胺中的氨基，与木材成分中的羟基能够形成较强的氢键，有利于 提高胶粘剂的胶合强度和耐水性，同时聚乙烯亚胺由于具有反应性很强的伯胺和仲胺，很 容易与酸、酯、环氧化合物等反应，利用此特性在本发明中还可作为醛吸附剂； 所述的活性氧化锌，粒径50?70nm，添加活性氧化锌可使胶粘剂综合性能明显增强， 由于纳米材料的小尺寸效应补强作用，在提高耐磨性方面优势明显，同时，由于活性氧化锌 还具有抗菌抑菌、祛味防霉等一系列独特性能，可使胶粘剂具有抗菌防霉效果； 所述的除醛助剂为乙烯脲、柠檬酸、儿茶素或三乙醇胺，可显著降低胶粘剂中的游离甲 醛含量。
[0008] 本发明上述低甲醛木材胶粘剂的制备方法，由甲醛、尿素和三聚氰胺为主要原料， 助剂作用下，分阶段投料，多次终点控制，制备低甲醛木材胶粘剂，其特点在于：甲醛一次性 加入，尿素和三聚氰胺分三次投料，反应期间两次控制终点粘度， 本发明低甲醛木材胶粘剂的制备方法，步骤为： 1) 将甲醛和水混匀，升温到40?55°C，搅拌下，加入20?30%的氢氧化钠水溶液，调 PH为8. 5?8. 8,加入一次尿素和一次三聚氰胺和助剂A，搅拌待温度下降到稳定值时，保持 3?5min，再次用20?30%的氢氧化钠水溶液调PH为8. 5?8. 8,然后在30?35min内， 将物料升温到92°C，PH值控制在6. 5?6. 8之间，温度控制在80?90°C，保温20min ; 2) 保温结束后，加入20?25%的甲酸水溶液，在5?lOmin之内，调PH为4. 5?4. 8， 加入二次三聚氰胺，80?85°C反应；自加甲酸水溶液时开始计时，在60?70min内，反应液 达到第一次终点粘度； 所述的第一次终点粘度检测方法为涂4#杯或水雾法检测；涂4#杯检测条件为：25°C 下，时间13. 0?13. 5S为终点；水雾法条件为：反应液滴到30°C水中呈白色雾状为终点。
[0009] 3)降温至70°C，控制PH值在4. 5?5. 0,加入二次尿素，60?65°C，反应10? 15min，反应液达到第二次终点粘度； 所述的第二次终点粘度检测方法为涂4#杯或水雾法检测；涂4#杯检测条件为：25°C 下，时间13. 5?14. 5S为终点；水雾法条件为：反应液滴到30°C水中呈白色雾状为终点。
[0010] 4)20?30%的氢氧化钠水溶液调反应液PH值在6. 0?6. 5,加入三次尿素和三次 三聚氰胺，降温，在60?65°C保温20min，加入助剂B，搅拌lOmin，然后开冷却水快速降温 至30°C，用20?30%的氢氧化钠水溶液调PH值到7. 0?7. 5,即得本发明低甲醛木材胶粘 剂。
[0011] 三次加入尿素重量比为5?7:3?4:1?2,优选6:3:1 ;三次加入三聚氰胺重量 比为4?6:3?4:2?3,优选5:3:2。
[0012] 本发明低甲醛木材胶粘剂及制备方法，与现有技术相比，其有益效果为： 1)本发明制得的胶粘剂具有粘结强度高、附着力强、耐磨耐水、低甲醛释放等优点，同 时还具有抗菌防霉等性能。
[0013] 2)原料广泛易得，工艺简单易行，配方灵活可调，成本合理，产品性能稳定，具有长 时间储存条件下保持反应活性的优点。
[0014] 3)可用于热压，也可用于冷压，适用性广，既满足了高档地板生产所需效果，又符 合绿色环保的要求，有着广阔的市场前景。
【具体实施方式】
[0015] 下面通过实施例对本发明低甲醛木材胶粘剂及制备方法进一步说明： 实施例1 本实施例低甲醛木材胶粘剂，由以下重量份的原料组成：尿素65、甲醛35、三聚氰胺 2、 水80、助剂A 0.5和助剂B 0.5;助剂A重量份组成：六亚甲基四胺3、可再分散性乳胶粉 2和氯化钾10 ;助剂B重量份组分：聚乙烯亚胺8、活性氧化锌5和三乙醇胺5。
[0016] 制备方法中，三次加入尿素重量比为6:3:1 ;三次加入三聚氰胺重量比为5:3:2。
[0017] 本实施例低甲醛木材胶粘剂的制备方法，步骤为： 1) 将甲醛和水混勻，升温到45°C，搅拌下，加入25%的氢氧化钠水溶液，调PH为8. 5,加 入一次尿素和一次三聚氰胺和助剂A，搅拌待温度下降到稳定值时，保持3min，再次用25% 的氢氧化钠水溶液调PH为8. 5,然后在30min内，将物料升温到92°C，PH值控制在6. 5? 6. 8之间，温度控制在80?90°C，保温20min ; 2) 保温结束后，加入20%的甲酸水溶液，在6min之内，调PH为4. 5,加入二次三聚氰胺， 80?85°C反应；自加甲酸水溶液时开始计时，60min，反应液达到第一次终点粘度，涂4#杯 检测，25°C下，时间13. 0S为终点。
[0018] 3)降温至70°C，控制PH值在4. 5?5. 0,加入二次尿素，60?65°C，反应lOmin， 反应液达到第二次终点粘度，涂4#杯检测，25°C下，时间13. 5S为终点。
[0019] 4) 25%的氢氧化钠水溶液调反应液PH值6. 0,加入三次尿素和三次三聚氰胺，降 温，在60°C保温20min，加入助剂B，搅拌lOmin，然后开冷却水快速降温至30°C，用25%的氢 氧化钠水溶液调PH值到7. 0,即得本实施例低甲醛木材胶粘剂。
[0020] 实施例2 本实施例低甲醛木材胶粘剂，由以下重量份的原料组成：尿素72、甲醛36、三聚氰胺 3、 水90、助剂A 0.8和助剂B 0.6;助剂A重量份组成：六亚甲基四胺5、可再分散性乳胶粉 3和氯化钠15 ;助剂B重量份组成：聚乙烯亚胺10、活性氧化锌6和乙烯脲7。
[0021] 制备方法中，三次加入尿素重量比为6:3:1 ;三次加入三聚氰胺重量比为5:3:2。
[0022] 本实施例低甲醛木材胶粘剂的制备方法，步骤为： 1)将甲醛和水混勻，升温到50°C，搅拌下，加入30%的氢氧化钠水溶液，调PH为8. 5? 8. 8,加入一次尿素和一次三聚氰胺和助剂A，搅拌待温度下降到稳定值时，保持5min，再次 用30%的氢氧化钠水溶液调PH为8. 5?8. 8,然后在35min内，将物料升温到92°C，PH值 控制在6. 5?6. 8之间，温度控制在80?90°C，保温20min ; 2)保温结束后，加入20%的甲酸水溶液，在lOmin之内，调PH为4. 5?4. 8,加入二次 三聚氰胺，80?85°C反应；自加甲酸水溶液时开始计时，在70min内，反应液达到第一次终 点粘度，涂4#杯检测，25°C下，时间13. 5S为终点。
[0023] 3)降温至70°C，控制PH值在4. 5?5. 0,加入二次尿素，60?65°C，反应15min， 反应液达到第二次终点粘度，涂4#杯检测，25°C下，时间14. 5S为终点。
[0024] 4) 30%的氢氧化钠水溶液调反应液PH值在6. 0?6. 5,加入三次尿素和三次三 聚氰胺，降温，在60?65°C保温20min，加入助剂B，搅拌lOmin，然后开冷却水快速降温至 30°C，用30%的氢氧化钠水溶液调PH值到7. 5,即得本实施例低甲醛木材胶粘剂。
[0025] 实施例3 本实施例低甲醛木材胶粘剂，由以下重量份的原料组成：尿素80、甲醛40、三聚氰胺 4、水100、助剂A 1和助剂B 0. 8 ;助剂A重量份组成：双氰胺8、可再分散性乳胶粉4和硫 酸钠20 ;助剂B重量份组成：聚乙烯亚胺15、活性氧化锌8和柠檬酸10。
[0026] 制备方法中，三次加入尿素重量比为6:3:1 ;三次加入三聚氰胺重量比为5:3:2。
[0027] 本发明实施例低甲醛木材胶粘剂的制备方法，步骤为： 1) 将甲醛和水混勻，升温到55°C，搅拌下，加入30%的氢氧化钠水溶液，调PH为8. 5? 8. 8,加入一次尿素和一次三聚氰胺和助剂A，搅拌待温度下降到稳定值时，保持5min，再次 用30%的氢氧化钠水溶液调PH为8. 5?8. 8,然后在35min内，将物料升温到92°C，PH值 控制在6. 5?6. 8之间，温度控制在80?90°C，保温20min ; 2) 保温结束后，加入25%的甲酸水溶液，在lOmin之内，调PH为4. 5?4. 8,加入二次 三聚氰胺，80?85°C反应；自加甲酸水溶液时开始计时，70min内，反应液达到第一次终点 粘度，涂4#杯检测，25°C下，时间13. 5S为终点。
[0028] 3)降温至70°C，控制PH值在4. 5?5. 0,加入二次尿素，60?65°C，反应10? 15min，反应液达到第二次终点粘度，涂4#杯检测，25°C下，时间14. 5S为终点。
[0029] 4) 30%的氢氧化钠水溶液调反应液PH值在6. 0?6. 5,加入三次尿素和三次三 聚氰胺，降温，在60?65°C保温20min，加入助剂B，搅拌lOmin，然后开冷却水快速降温至 30°C，用20?30%的氢氧化钠水溶液调PH值到7. 5,即得本实施例低甲醛木材胶粘剂。
[0030] 以本发明实施例制得的低甲醛木材胶粘剂质量检测，见表1。
[0031] 表1本发明低甲醛木材胶粘剂质量
【权利要求】
1. 一种低甲醛木材胶粘剂，由以下重量份的原料组成：尿素65?80、甲醛35?40、 三聚氰胺2?4、水80?100、助剂A 0. 5?1和助剂B 0. 5?0. 8 ;其中，优选原料重量份 为尿素71、甲醛36、三聚氰胺3、水90、助剂A 0. 8和助剂B 0. 6 ; 所述的助剂A由下述重量份的组分组成：催化剂3?8、可再分散性乳胶粉2?4和胶 凝剂10?20 ;所述的催化剂为六亚甲基四胺、双氰胺或两者的混合物；所述的胶凝剂为氯 化钠、氯化钾、氯化钙、硫酸钙、硫酸钠或碳酸钠等中的一种或几种组合； 所述的助剂B由下述重量份的组分组成：聚乙烯亚胺8?15、活性氧化锌5?8和除 醛助剂5?10 ;所述的除醛助剂为乙烯脲、柠檬酸、儿茶素或三乙醇胺。
2. 根据权利要求1所述的低甲醛木材胶粘剂，其特征在于：所述的可再分散性乳胶粉 的粘度为8?15Pa ? S，粒径为80?100目。
3. 根据权利要求1所述的低甲醛木材胶粘剂，其特征在于：所述的活性氧化锌，粒径 50 ?70nm。
4. 一种权利要求1所述低甲醛木材胶粘剂的制备方法，由甲醛、尿素和三聚氰胺为主 要原料，助剂作用下，分阶段投料，多次终点控制，制备低甲醛木材胶粘剂，其特征在于：甲 醛一次性加入，尿素和三聚氰胺分三次投料，反应期间两次控制终点粘度。
5. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤为： 1) 将甲醛和水混匀，升温到40?55°C，搅拌下，加入20?30%的氢氧化钠水溶液，调 PH为8. 5?8. 8,加入一次尿素和一次三聚氰胺和助剂A，搅拌待温度下降到稳定值时，保持 3?5min，再次用20?30%的氢氧化钠水溶液调PH为8. 5?8. 8,然后在30?35min内， 将物料升温到92°C，PH值控制在6. 5?6. 8之间，温度控制在80?90°C，保温20min ; 2) 保温结束后，加入20?25%的甲酸水溶液，在5?lOmin之内，调PH为4. 5?4. 8， 加入二次三聚氰胺，80?85°C反应；自加甲酸水溶液时开始计时，在60?70min内，反应液 达到第一次终点粘度； 3) 降温至70°C，控制PH值在4. 5?5. 0,加入二次尿素，60?65°C，反应10?15min， 反应液达到第二次终点粘度； 4) 20?30%的氢氧化钠水溶液调反应液PH值在6. 0?6. 5,加入三次尿素和三次三 聚氰胺，降温，在60?65°C保温20min，加入助剂B，搅拌lOmin，然后开冷却水快速降温至 30°C，用20?30%的氢氧化钠水溶液调PH值到7. 0?7. 5,即得本发明低甲醛木材胶粘剂。
6. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：终点粘度检测方法为涂4#杯或水雾 法检测。
7. 根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：涂4#杯检测条件为：25°C下，第一次 终点粘度为时间13. 0?13. 5S，第二次终点粘度为时间13. 5?14. 5S ;水雾法条件为：反应 液滴到30°C水中呈白色雾状为终点。
8. 根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于：三次加入尿素重量比为5? 7:3?4:1?2 ;三次加入三聚氰胺重量比为：4?6:3?4:2?3。
9. 根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：三次加入尿素重量比为6:3:1 ;三次 加入三聚氰胺重量比为5:3:2。
【文档编号】C09J161/30GK104449503SQ201410721819
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月3日 优先权日:2014年12月3日
【发明者】潘传节 申请人:绿洲森工股份有限公司