本发明属于人造板制造
技术领域：
，具体涉及一种用于秸秆人造板的胶粘剂及秸秆人造板的制备方法。
背景技术：
：我国从20世纪70年代开始进行秸秆人造板的开发研究，初始的研究着重于UF(脲醛树脂)胶黏剂的改性，使板材的性能达到相关国家标准要求，但未能获得理想效果。进入90年代，随着国外MDI生产秸秆人造板取得成功，国内也开始大规模的研究开发，研究方向主要集中在稻麦中密度板、麦秸纤维板、水泥/麦秸刨花板、秸秆塑料复合板等方面。其中专利号为201410509055.5的中国专利公开了一种阻燃秸秆人造复合板及其制备方法，其包括包括裸面板以及设置在所述裸面板至少一个表面上的饰面层，所述裸面板包括下述重量份的原料：农作物秸秆颗粒7～8份、粘合剂0.8～1份和阻燃剂0.8～1份，其中所述阻燃剂包括氧化镁、硫酸钙、氢氧化铝、水镁石和硼酸锌，制得的秸秆人造板具有好的阻燃、防水防虫等化学性能和较高的机械性能、较好的握钉力等较好的物理机械性能。总体而言，国内秸秆人造板生产仍处于初级阶段，产业化进程仍十分艰难。其原因主要在于：(1)以MDI为胶黏剂，由此带来的设备、管理、技术等生产成本过高以及生产组织规模的问题(注，生产规模过大，不利于原料收储，过小，无经济效益。)；(2)农作物秸秆收集、储存和选料的问题；(3)产品品种能否在性能、功能、价格与木制人造板相比的问题；(4)生产规模能否适应我国农村、农业、农民的生产模式和耕作习惯等变化，能否做到低收入、高产出的问题；(5)产业政策能否适应政府、企业、农民三者利益和谐统一的问题。综上所述，从单纯的技术角度分析，目前国内外农作物秸秆人造板的核心技术问题首先是胶合问题，由于MDI树脂的应用，使现代秸秆人造板的技术有了阶段性的发展，但即使如此，与木材人造板相比，仍有相当大的差距；尤其是在原材料的收集和制备、生产设备、产品成本方面，能否得到普通应用和推广，还需找到的一条适合中国国情的发展路径。技术实现要素：本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的主要目的在于提供一种关于秸秆人造板的胶粘剂，解决了现有秸秆人造板只能采用冷压定型工艺的困境，提高了生产效率，降低了生产成本，解决了秸秆人造板的核心关键技术；另外，本发明还提供了秸秆人造板的制备方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种用于秸秆人造板的胶粘剂，包括如下重量配比的组分：粘合剂：固化剂：催化剂为(3-60):(0.2-3)：1。优选地，其中所述粘合剂由下述方法制得：1)将聚乙烯醇和水依次加入反应釜中，聚乙烯醇与水的质量比为(0.15-2)：1，以100-200rpm的转速搅拌均匀，加热至100-150℃后，于转速250-380rpm下，维持1.5-4.5h；2)待步骤1)中所得到的混合物料冷却至室温后，加入乙烯共聚乳液中，所述混合物料与乙烯共聚乳液的质量比为(0.15-1.5)：1，在温度为30-65℃，搅拌速度为600-800rpm的转速下，维持1-3h；3)加入步骤2)所得产物的质量1-15％的氯化钙或氯化镁，常温下，以搅拌速度为600-800rpm的转速下，搅拌均匀，出料即得到所述粘合剂。优选地，其中所述固化剂的封闭率为90-100％，所述固化剂由下述方法制得：1)向异氰酸酯中加入活泼亚甲基型封闭剂，异氰酸酯与活泼亚甲基型封闭剂的质量比为1:1-3:2，再加入溶剂于50-105℃反应2-4h；2)向步骤1)反应后的产物中加入亚胺基型封闭剂于40-65℃反应1-2.5h，异氰酸酯与亚胺基型封闭剂的质量比为2:1-5:1；3)将步骤2)得到的产物自然冷却，出料得到所述固化剂。优选地，其中步骤1)所述活泼亚甲基型封闭剂选自乙酰乙酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙二酸二甲酯、丙二酸二乙酯、对羟基苯甲酸乙酯、丙二腈、1，3-环己二酮、1，3-环戊二酮、2，2-二甲基-1，3-二噁烷-4，6-二酮或乙酰丙酮；步骤1)所述溶剂选自丁酮、环己酮、甲基异丁基甲酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲亚砜和N-甲基-2-吡咯烷酮中的一种或几种。优选地，其中所述催化剂为柠檬酸水溶液、乙二酸水溶液、马来酸水溶液、硼酸水溶液、富马酸水溶液、氨基乙酸水溶液、水杨酸水溶液、丁二酸水溶液、抗坏血酸水溶液和酒石酸水溶液中的一种或几种，所述催化剂的质量浓度为35-40％。优选地，其中所述的聚乙烯醇为VAE718、VAE710、VAE716、PVA17-99、PVA17-88或烷基磷酸改性聚乙烯醇中的一种或几种，所述乙烯共聚乳液为为VAE718、VAE710和VAE716中的一种或几种。本发明还提供了上述秸秆人造板的制备方法，包括如下步骤：1)前期处理：将原料农作物秸秆拆捆，清除杂质后，进行粉碎，然后计量分装，备用；2)将秸秆颗粒、所述胶粘剂以及阻燃剂按照(0.6-40)：1：(0.2-28)的质量百分比混合，形成混合料；3)对所述混合料进行预压成型处理，得到预压成型秸秆坯；4)对所述预压成型秸秆坯进行热压定型处理，得到秸秆人造板；5)对步骤4)所制得的秸秆人造板进行裁边、冷切和板面砂光。优选地，其中以质量百分比计，所述阻燃剂原料的含量分别为包括如下组分：2-10％磷酸铝，1-7％磷酸铁、5-30％硅酸钠、3-20％氧化镁，0.2-3％硅酸镁和2-15％硼砂。优选地，其中所述秸秆为选自麦秸秆、稻草秸秆、玉米秸秆、棉花秸秆、花生壳、竹枝叶、油菜秸秆中的至少一种；所述秸秆的含水率小于2％，经切草机切碎后的长度为2mm-100mm。优选地，其中所述步骤(4)包括：采用150-250吨位的液压机对所述成型秸秆坯进行一次性硫化成型，在压力为3-15Mpa，温度为80-150℃下固化6-15min，使所述成型秸秆坯完全固化后，将模具腔内的固化件冷切脱模取出，即得到所述秸秆人造板。与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：本发明的秸秆人造板的胶粘剂采用粘合剂，固化剂双组分，打破了目前生产秸秆人造板必须使用异氰酸酯胶的行内共识，降低了生产成本，解决了秸秆人造板的核心关键技术。选用价格低廉的多元醇预聚物和乙烯共聚乳液作为主体粘合剂，并采用自制的粘合剂和自制改性异氰酸酯为固化剂，制备秸秆人造板专用无醛胶粘剂，可有效控制固化速度。本发明的秸秆人造板专用胶粘剂及其配套的生产工艺将能生产出比MDI基麦秸板性能更优异的板材，在压板过程中有效控制固化速度，从根本上解决了易散坯、粘板和脱模的问题，实现连续化生产，工艺操作简便，大大提高了生产效率，新型环保秸秆人造板专用胶粘剂相比MDI基胶粘剂更加环保，利用其配套的热压工艺将开发出高附加值的绿色板材，开辟了秸秆综合利用，农民增收的新渠道。具体实施方式下面实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。实施例11、无醛秸秆人造板专用胶粘剂的制备：粘合剂的制备：1)将聚乙烯醇PVA17-99和水依次加入反应釜中，聚乙烯醇与水的质量比为0.15：1，以100rpm的转速搅拌均匀，加热至120℃后，于转速250rpm下，维持3h；2)待步骤1)中所得到的混合物料冷却至室温后，加入乙烯共聚乳液VAE718中，所述混合物料与乙烯共聚乳液的质量比为1：1，在温度为45℃，搅拌速度为600rpm的转速下，维持2h。3)加入步骤2)所得产物的质量10％的氯化钙，常温下，以搅拌速度为600-800rpm的转速下，搅拌均匀，出料即得到所述粘合剂。固化剂的制备：向异氰酸酯中加入乙酰丙酮，异氰酸酯与乙酰丙酮的质量比为1:2，再加入二甲基亚砜于60℃反应3h；加入ε-己内酰胺于40℃反应2.5h，异氰酸酯与ε-己内酰胺的质量比为3:1，产物自然冷却，出料得到新型固化剂。将无醛粘合剂与新型固化剂、35％柠檬酸溶液按照质量配比为45:1.8:1调制，得到秸秆人造板专用胶粘剂。2、秸秆人造板的制备：1)前期处理：将原料农作物秸秆拆捆，清除杂质后，进行粉碎，然后计量分装，备用；2)将秸秆颗粒、所述胶粘剂以及阻燃剂按照40：1：10的质量百分比混合，形成混合料；3)对所述混合料进行预压成型处理，得到预压成型秸秆坯；4)采用150吨位的液压机对所述成型秸秆坯进行一次性硫化成型，在压力为15Mpa，温度为80下固化15min，使所述成型秸秆坯完全固化后，将模具腔内的固化件冷切脱模取出，即得到所述秸秆人造板；5)对步骤4)所制得的秸秆人造板进行裁边、冷切和板面砂光。检测：对制得的秸秆人造板参照GB/T21723-2008国家标准进行理化性能检测，参照GB/T17657-1999国家标准检测甲醛释放量，检测结果见表1。实施例21、无醛秸秆人造板专用胶粘剂的制备：粘合剂的制备：1)将聚乙烯醇PVA17-88和水依次加入反应釜中，聚乙烯醇与水的质量比为0.45：1，以150rpm的转速搅拌均匀，加热至120℃后，于转速280rpm下，维持4h；2)待步骤1)中所得到的混合物料冷却至室温后，加入乙烯共聚乳液VAE710中，所述混合物料与乙烯共聚乳液的质量比为0.95：1，在温度为45℃，搅拌速度为620rpm的转速下，维持1.5h。3)加入步骤2)所得产物的质量8％的氯化镁，常温下，以搅拌速度为600rpm的转速下，搅拌均匀，出料即得到所述粘合剂。固化剂的制备：向异氰酸酯中加入乙酰乙酸乙酯，异氰酸酯与乙酰乙酸乙酯的质量比为1:1，再加入二甲基亚砜于60℃反应3h；加入ε-己内酰胺于40℃反应2.5h，异氰酸酯与ε-己内酰胺的质量比为2:1，产物自然冷却，出料得到新型固化剂。将无醛粘合剂与新型固化剂，37％乙二酸水溶液按照质量配比为55:1.5:1调制，得到秸秆人造板专用胶粘剂。2、秸秆人造板的制备：1)前期处理：将原料农作物秸秆拆捆，清除杂质后，进行粉碎，然后计量分装，备用；2)将秸秆颗粒、所述胶粘剂以及阻燃剂按照35：1：16的质量百分比混合，形成混合料；3)对所述混合料进行预压成型处理，得到预压成型秸秆坯；4)采用190吨位的液压机对所述成型秸秆坯进行一次性硫化成型，在压力为12Mpa，温度为90℃下固化8min，使所述成型秸秆坯完全固化后，将模具腔内的固化件冷切脱模取出，即得到所述秸秆人造板；5)对步骤4)所制得的秸秆人造板进行裁边、冷切和板面砂光。检测：对制得的秸秆人造板参照GB/T21723-2008国家标准进行理化性能检测，参照GB/T17657-1999国家标准检测甲醛释放量，检测结果见表1。实施例31、无醛秸秆人造板专用胶粘剂的制备：粘合剂的制备：1)将烷基磷酸改性聚乙烯醇和水依次加入反应釜中，烷基磷酸改性聚乙烯醇与水的质量比为0.95：1，以150rpm的转速搅拌均匀，加热至150℃后，于转速380rpm下，维持3.5h；2)待步骤1)中所得到的混合物料冷却至室温后，加入乙烯共聚乳液VAE716中，所述混合物料与乙烯共聚乳液VAE716的质量比为1.25：1，在温度为45℃，搅拌速度为600rpm的转速下，维持3h。3)加入步骤2)所得产物的质量5％的氯化镁，常温下，以搅拌速度为650rpm的转速下，搅拌均匀，出料即得到所述粘合剂。固化剂的制备：向异氰酸酯中加入甲基丙烯酸甲酯，异氰酸酯与甲基丙烯酸甲酯的质量比为1:5，再加入环己酮于80℃反应2h；加入ε-己内酰胺于50℃反应1.5h，异氰酸酯与ε-己内酰胺的质量比为3:1，产物自然冷却，出料得到新型固化剂。将无醛粘合剂与新型固化剂，36％马来酸溶液按照质量配比为50:2:1调制，得到秸秆人造板专用胶粘剂。2、秸秆人造板的制备：1)前期处理：将原料农作物秸秆拆捆，清除杂质后，进行粉碎，然后计量分装，备用；2)将秸秆颗粒、所述胶粘剂以及阻燃剂按照25：1：20的质量百分比混合，形成混合料；3)对所述混合料进行预压成型处理，得到预压成型秸秆坯；4)采用200吨位的液压机对所述成型秸秆坯进行一次性硫化成型，在压力为8Mpa，温度为120℃下固化10min，使所述成型秸秆坯完全固化后，将模具腔内的固化件冷切脱模取出，即得到所述秸秆人造板；5)对步骤4)所制得的秸秆人造板进行裁边、冷切和板面砂光。检测：对制得的秸秆人造板参照GB/T21723-2008国家标准进行理化性能检测，参照GB/T17657-1999国家标准检测甲醛释放量，检测结果见表1。实施例41、无醛秸秆人造板专用胶粘剂的制备：粘合剂的制备：1)将聚乙烯醇PVA17-99、聚乙烯醇PVA17-88和水依次加入反应釜中，其中聚乙烯醇PVA17-99、聚乙烯醇PVA17-88的质量比为1:1，聚乙烯醇与水的质量比为1.5：1，以200rpm的转速搅拌均匀，加热至150℃后，于转速250rpm下，维持3.5h；2)待步骤1)中所得到的混合物料冷却至室温后，加入乙烯共聚乳液VAE710中，所述混合物料与乙烯共聚乳液VAE710的质量比为1.15：1，在温度为45℃，搅拌速度为750rpm的转速下，维持2h。3)加入步骤2)所得产物的质量12％的氯化钙，常温下，以搅拌速度为600rpm的转速下，搅拌均匀，出料即得到所述粘合剂。固化剂的制备：向异氰酸酯中加入丙二酸二乙酯，异氰酸酯与丙二酸二乙酯的质量比为1:3，再加入二甲基亚砜于100℃反应2h；加入ε-己内酰胺于40℃反应2.5h，异氰酸酯与ε-己内酰胺的质量比为4:1，产物自然冷却，出料得到新型固化剂。将无醛粘合剂与新型固化剂，40％酒石酸溶液按照质量配比为60:2.7:1调制，得到秸秆人造板专用胶粘剂。2、秸秆人造板的制备：1)前期处理：将原料农作物秸秆拆捆，清除杂质后，进行粉碎，然后计量分装，备用；2)将秸秆颗粒、所述胶粘剂以及阻燃剂按照15：1：28的质量百分比混合，形成混合料；3)对所述混合料进行预压成型处理，得到预压成型秸秆坯；4)采用200吨位的液压机对所述成型秸秆坯进行一次性硫化成型，在压力为6Mpa，温度为150℃下固化15min，使所述成型秸秆坯完全固化后，将模具腔内的固化件冷切脱模取出，即得到所述秸秆人造板；5)对步骤4)所制得的秸秆人造板进行裁边、冷切和板面砂光。检测：对制得的秸秆人造板参照GB/T21723-2008国家标准进行理化性能检测，参照GB/T17657-1999国家标准检测甲醛释放量，检测结果见表1。实施例51、无醛秸秆人造板专用胶粘剂的制备：粘合剂的制备：1)将聚乙烯醇PVA17-88和水依次加入反应釜中，聚乙烯醇PVA17-88与水的质量比为2：1，以200rpm的转速搅拌均匀，加热至150℃后，于转速380rpm下，维持4.5h；2)待步骤1)中所得到的混合物料冷却至室温后，加入乙烯共聚乳液VAE716中，所述混合物料与乙烯共聚乳液VAE716的质量比为1.5：1，在温度为65℃，搅拌速度为800rpm的转速下，维3h。3)加入步骤2)所得产物的质量5％的氯化镁，常温下，以搅拌速度为600-800rpm的转速下，搅拌均匀，出料即得到所述粘合剂。固化剂的制备：向异氰酸酯中加入丙二腈，异氰酸酯与丙二腈的质量比为1:1.5，再加入二甲基乙酰胺于50℃反应4h；加入ε-己内酰胺于40℃反应2.5h，异氰酸酯与ε-己内酰胺的质量比为5:1，产物自然冷却，出料得到新型固化剂。将无醛粘合剂与新型固化剂，35％柠檬酸溶液按照质量配比为10:0.3:1调制，得到秸秆人造板专用胶粘剂。2、秸秆人造板的制备：1)前期处理：将原料农作物秸秆拆捆，清除杂质后，进行粉碎，然后计量分装，备用；2)将秸秆颗粒、所述胶粘剂以及阻燃剂按照8：1：3的质量百分比混合，形成混合料；3)对所述混合料进行预压成型处理，得到预压成型秸秆坯；4)采用250吨位的液压机对所述成型秸秆坯进行一次性硫化成型，在压力为5Mpa，温度为80℃下固化8min，使所述成型秸秆坯完全固化后，将模具腔内的固化件冷切脱模取出，即得到所述秸秆人造板；5)对步骤4)所制得的秸秆人造板进行裁边、冷切和板面砂光。检测：对制得的秸秆人造板参照GB/T21723-2008国家标准进行理化性能检测，参照GB/T17657-1999国家标准检测甲醛释放量，检测结果见表1。对本发明实施例1-5得到的秸秆人造板的性能进行测试，结果如表1所示：理化性能GB/T21723-2008实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5静曲强度(MPa)≥1425.638.127.234.140.3内结合强度(MPa)≥0.40.520.610.530.580.67密度(g/cm3)0.7-0.750.720.720.710.730.73吸水厚度膨胀率(％)≤8.05.34.25.64.54.8甲醛释放量(mg/100g)0.5(E0级)无无无无无产品一次合格率(％)—95％98％96％96％97％阻燃性能GB8624-2012A1级A1级A1级A1级A1级烟气毒性GB/T20285-2006AQ1AQ1AQ1AQ1AQ1表1中的各项检测值表明本发明使用无醛胶粘剂制备出的秸秆人造板均能达到国家标准，且甲醛的释放量为零，阻燃性能达到不燃A1级，烟气毒性符合安全一级的规定要求，即烟气毒性达到安全一级AQ1，制得的人造板为绿色板材。实施例6-实施例11重复实施例1，不同的是将催化剂改为35％硼酸水溶液，36％富马酸水溶液，37％氨基乙酸水溶液，38％水杨酸水溶液，39％丁二酸水溶液，40％抗坏血酸水溶液，所得的结果基本相同。实施例12-实施例17重复实施例2，不同的是将活泼亚甲基型封闭剂改为甲基丙烯酸叔丁酯、丙二酸二甲酯、对羟基苯甲酸乙酯、1,3-环己二酮、1,3-环戊二酮、2,2-二甲基-1,3-二噁烷-4,6-二酮，所得的结果基本相同。实施例18-实施例19重复实施例3，不同的是将溶剂改为丁酮、甲基异丁基甲酮，所得的结果基本相同。实施例20-实施例33重复实施例4，不同的是将亚胺基型封闭剂改为二乙酰胺、乙酸乙二胺、N-甲基苯胺、N-羟基丁二酰亚胺、N-甲基二乙醇胺、三乙胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、乙酰苯胺、乙二胺、二乙醇胺、二丁基胺、丙酮肟、甲乙酮肟，所得的结果基本相同。实施例34重复实施例2，不同的是用于秸秆人造板的粘合剂的制备包括如下步骤：1)将烷基磷酸改性聚乙烯醇和水依次加入反应釜中，烷基磷酸改性聚乙烯醇与水的质量比为0.95：1，以150rpm的转速搅拌均匀，加热至150℃后，于转速380rpm下，维持3.5h；2)待步骤1)中所得到的混合物料冷却至室温后，加入步骤1)所得混合物料的质量8％的氯化镁，常温下，以搅拌速度为600rpm的转速下，搅拌均匀，出料即得到所述粘合剂。所得秸秆人造板的密度为710kg/m3，在正常状态下的静曲强度为10.1兆帕/毫米，内结合强度为0.35兆帕/毫米，吸水厚度膨胀率为2小时为4.2％；另外，按照GB/T5464和GB/T14402规定的方法进行燃烧试验，均为B级。实施例35重复实施例2，不同的是用于秸秆人造板的粘合剂的制备包括如下步骤：1)将聚乙烯醇PVA17-88和水依次加入反应釜中，聚乙烯醇与水的质量比为0.45：1，以150rpm的转速搅拌均匀，加热至120℃后，于转速280rpm下，维持4h；2)待步骤1)中所得到的混合物料冷却至室温后，加入乙烯共聚乳液VAE710中，所述混合物料与乙烯共聚乳液的质量比为0.95：1，在温度为45℃，搅拌速度为620rpm的转速下，维持1.5h，出料即得到所述粘合剂。所得秸秆人造板的密度为721kg/m3，在正常状态下的静曲强度为24.6兆帕/毫米，内结合强度为0.34兆帕/毫米，吸水厚度膨胀率为2小时为2.0％；另外，按照GB/T5464和GB/T14402规定的方法进行燃烧试验，均低于B级。实施例36重复实施例2，不同的是用于秸秆人造板的固化剂采用为改性的异氰酸酯类固化剂，所得裸面板的密度为712kg/m3，在正常状态下的静曲强度为23.6兆帕/毫米，内结合强度为0.38兆帕/毫米，吸水厚度膨胀率为2小时为6.5％；另外，按照GB/T5464和GB/T14402规定的方法进行燃烧试验，均低于B级。以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。当前第1页1 2 3