一种粘合剂及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及人造板加工领域，进一步地说，是涉及一种粘合剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]在生产无甲醛逸出的环保人造板时，最常用的效果较好的无醛粘合剂是异氰酸酯类的粘合剂。用该类粘合剂生产的人造板各项物理和化学指标均优于目前各类标准，最突出的是无甲醛气体逸出。结合中国专利CN1546621A(200310105756.4)“用于制备多异氰酸酯胶人造板的脱模组合物体系及制备工艺”，中国专利200510024860.X“MDI胶人造板的脱模方法”。特别是依据中国专利申请号200910211367.1 “一种环保人造板生产防止粘板的方法和装置”和中国专利申请号201010571779.4 “一种粘合剂及其制法”。使用异氰酸酯类粘合剂在间歇式板式压机和连续性滚筒压机上已批量生产。
[0003]由于异氰酸酯类粘合剂具有优异的粘合性和较高的市场价格，在实际生产中其施胶量远低于普通脲醛胶的用量，导致在生产人造板过程中板坯的初粘度偏低。我们在这里所定义的初粘度是特指人造板生产过程中，板坯材料经施胶混合后，在冷压状态下衡量板坯材料成形性的指标。如果板坯的初粘度过低，则会出现经预压后板坯厚度反弹大，且易造成散边，严重时推进热压机时有时发生“散坯”。这不仅对热压机的效率有影响，原材料消耗提高，污染工作环境，且使产品的板边握钉力降低。另外，随着近年大型带式挤压法连续热压机的投入运行，该类型压机对粘合剂的初粘度提出了更高的要求。该类新型设备中为了防止异物混入刨花进入压机，损伤挤压钢带，在生产线上增加了用于清除刨花中金属异物杂质的装置.该装置中为一段可反向运转的输运带，且可前后伸缩形成一个开口，便于快速排除板坯中含有的杂质。这就使该类设备中由铺装机至热压机连接中输送带的连接开口由普通压机中的一处，增加为二处。针对大型设备铺装机长、装备有杂质清除装置等特点，原中国专利申请号200910211367.1 “一种环保人造板生产防止粘板的方法和装置”为防止粘板的铺纸方式，即从铺装机处先铺底层纸后铺装板坯，再铺上层纸，已经不能适应，要采用中国专利申请号201510512687.1中提出的方法，改为上下层纸都从热压机喂入处铺入，即先铺装板坯后铺装隔离用纸。所以如果粘合剂提供的的初粘度不高，极易造成板坯在传送带开口连接处“漏料”和在板坯运行中“塌边散坯”。
[0004]在提高初粘度方面，由于聚乙烯醇对高分子材料具有更好的亲和力，虽然其粘度适中，但对提高以木质纤维及木质素为主的板坯的初粘度的作用不如羧甲基纤维素，且与水溶性聚酯水溶液混合时易出现分层.而根据“相似相容”原理，羧甲基纤维素水溶液与以木质纤维和木质素为主的刨花板坯具有良好的亲和力，能较好的实现提高初粘度的目的.
[0005]但是纤维素溶液的特点是在溶液浓度很低时粘度就很高，如其主要产品羧甲基纤维素溶液在不到0.2% wt浓度时的粘度就高达200mPa.s以上，提高了现有设备的施胶难度。
[0006]因此，如何提高粘合剂的初粘度并保持粘度适中是目前需要亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0007]为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种粘合剂及制备方法。该粘合剂制备简单，胶液流动粘度适中且施胶后板坯具有的初粘度较高，可适用于带式挤压法连续热压机人造板生产。
[0008]初粘度和粘度两者有本质的不同，首先初粘度是表示粘合剂与被粘结物在接触初期的粘合力，以牛顿为单位；而粘度是表示粘合剂的内部摩擦力，常以厘泊为单位。另外，初粘度还存在时间概念。人造板生产时的初粘度是指粘合剂初期与板坯材料混合后，经冷压后所表现出来的粘结力。此时加工工艺条件，如温度，压力尚未完成，粘合剂还远未完成固化过程。粘合剂在使用中我们往往希望粘度小而初粘度大，但两者往往是矛盾的。如羧甲基纤维素的初粘度较大，但粘度更大。
[0009]本发明的目的之一是提供一种粘合剂。
[0010]其组成包括:异氰酸酯、水溶性聚酯的水溶液、羧甲基纤维素的水溶液和聚丙烯酸酯乳液；
[0011]其中，以水溶性聚酯水溶液为100重量份数计，各组分的含量为:
[0012]异氰酸酯25?150重量份；优选100?130重量份；
[0013]羧甲基纤维素的水溶液 15?60重量份；优选30?50重量份；
[0014]聚丙烯酸酯乳液10?50重量份；优选20?25重量份。
[0015]水溶性聚酯水溶液的浓度为10wt%? 40wt% ;优选20wt%? 35wt% ;
[0016]羧甲基纤维素水溶液的浓度为2wt% -15wt% ;优选10wt%? 15wt% ；
[0017]聚丙稀酸酯乳液的浓度为5wt%? 20wt% ;优选10wt%? 20wt%。
[0018]其中异氰酸酯在粘合剂中起到粘合作用。其粘合作用通过异氰酸酯与水溶性聚酯、水、刨花板原料中的羟基反应发生固化来实现。所述异氰酸酯为现有技术中已公开的异氰酸酯，为提高粘结强度，优选官能度大于2的多异氰酸酯。本发明中的异氰酸酯可以优选为以下具体物质中的至少一种:甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷_4，4’ - 二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、萘-二异氰酸酯，多亚甲基多苯基多异氰酸酯、聚合异氰酸酯、三苯基甲烷三异氰酸酯。其中如多亚甲基多苯基多异氰酸酯、聚合异氰酸酯、三苯基甲烷三异氰酸酯等的多异氰酸酯更为优选。
[0019]所述水溶性聚酯含有支化的官能度大于2的多元醇，含量为水溶性聚酯中二元羧酸摩尔数的0.3?3.0% mol ;所述水溶性聚酯含有亲水性单体，其含量为二元羧酸总摩尔数的5?20% mol，所述亲水性单体为间苯二甲酸-5-磺酸盐或其衍生物；所述水溶性聚酯的特性粘度为0.25?0.50dL/go水溶性聚酯的水溶液可使异氰酸酯很好的分散在其中，同时降低粘合剂用量。其中羧甲基纤维素水溶液在粘合剂中起到增加初粘度的作用。其作用是通过羧甲基纤维素水溶液同纤维素(包括木材纤维和木质素)有良好的亲和性，在常温下有较好的粘合性来实现的。同羧甲基纤维素水溶液具有良好的混溶性，能使常见为乳化液状态的聚丙烯酸酯浆液混合调制均匀，较长时间不会分层。水溶性聚酯可采用中国专利申请公布号CN102485769A中公布的以二元羧酸和二元醇酯化，再加入亲水性单体和多元醇后进行缩聚制得的水溶性聚酯，其特性粘度为0.25?0.50dL/g。
[0020]本发明粘合剂中的水溶性聚酯含有支化的官能度大于2的多元醇单体。多元醇给水溶性聚酯带来支化的活性基团，即端羟基。该基团可和所述粘合剂中的异氰酸酯反应，增加聚酯与异氰酸酯的交联程度，从而在制造人造板的应用中提高人造板的力学性能。多元醇可选用现有技术中已有的多元醇，优选三元醇、四元醇，如丙三醇、三羟基甲烷、季戊四醇等。所述官能度大于2的多元醇的作用是使聚酯产生支化活性基团，多元醇选自现有技术中的多元醇，优选三元醇如丙三醇、三羟基甲烷；四元醇如季戊四醇中的至少一种。其添加量为二元羧酸总摩尔量的0.3?3% mol，优选0.5?2.0% mol。多元醇添加量过小，支化量太小，对人造板产品的力学性能提高不明显；添加量过大，支化量太大，聚酯制备过程中本身交联程度大，不利于聚酯的制备。
[0021]本发明粘合剂中所述水溶性聚酯中的亲水性单体选自间苯二甲酸-5-磺酸盐或其衍生物，是使聚酯具有亲水性的主要基团。优选间苯二甲酸-5-磺酸钠、间苯二甲酸-5-磺酸锂、间苯二甲酸-5-磺酸钠乙二醇酯(SIPE)中的至少一种。亲水性单体添加量过小，聚酯的水溶性受影响；添加量过大，产品的成本增加。其添加量为二元羧酸总摩尔量的5?20% mol，优选8?16% mol。