水溶性阻燃黏结剂及其制备方法和应用
【专利摘要】本发明提供一种水溶性阻燃黏结剂，它的组分包括：硫酸镁3～7份、氧化镁10～16份、聚磷酸铵0.1～0.5份，固化剂1～3份、增韧剂0.5～1.2份、防腐剂0.3～1.0份、缓凝剂0.1～0.2份，其余为水。该黏结剂是无甲醛、环保、无挥发性溶剂型的水溶性黏结剂，且具有良好的阻燃性能，使得利用该水溶性阻燃黏结剂制得的产品具有很好的阻燃、抑烟、无毒、防腐、防虫性能，另外，所述水溶性阻燃黏结剂的原料易得，价格低廉。本发明还提供一种上述水溶性阻燃黏结剂的制备方法和应用。
【专利说明】
水溶性阻燃黏结剂及其制备方法和应用
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种胶黏剂及其制备方法和应用，特别是一种水溶性阻燃黏结剂及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]黏结是指同质或异质物体表面用胶黏剂连接在一起的技术，胶接特别适用于不同材质、不同厚度、超薄规格和复杂构件的连接。胶黏剂的分类方法很多，按应用方法可分为热固型、热熔型、室温固化型、压敏型等;按应用对象分为结构型、非构型或特种胶。
[0003]现有黏结剂制备过程中一般以乙醇、丙酮、丁酮、甲苯、甲醛、乙酸乙酯、等挥发性有机溶剂作为溶剂，具有毒性、易燃、易爆和易挥发等缺点，污染环境，使得利用上述黏结剂制得的产品存在阻燃性能差、有害成分挥发等严重危害人体健康的缺点。
[0004]为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
【发明内容】
[0005]鉴于此，本发明确有必要提供一种高效阻燃、无毒、不易挥发的水溶性阻燃黏结剂及其制备方法和应用。
[0006]为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是:一种水溶性阻燃黏结剂，它包括下述重量份的原料:硫酸镁3?7份、氧化镁10?16份、聚磷酸铵0.1?0.5份，固化剂I?3份、增韧剂0.5?1.2份、防腐剂0.3?1.0份、缓凝剂0.1?0.2份，其余为水。
[0007]基于上述，所述水溶性阻燃黏结剂包括下述重量份的原料:硫酸镁4?6份、氧化镁11?13份、聚磷酸铵0.2?0.4份，固化剂2?3份、增韧剂0.6?1.0份、防腐剂0.5?1.0份、缓凝剂0.15?0.20份，其余为水。
[0008]基于上述，所述水溶性阻燃黏结剂的组分还包括早强剂0.5?2.0份。
[0009]基于上述，所述早强剂为甲酸钙。
[0010]基于上述，所述固化剂为氯化镁，所述增韧剂为聚乙烯醇，所述防腐剂为硼酚合剂，所述缓凝剂为磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸氢钙、磷酸钙中的一种或几种的组合。
[0011 ]其中，在所述水溶性阻燃黏结剂的各组分中，各原料的作用如下:
硫酸镁主要用于阻燃和助凝，其属于酸性物质，具有天然的优异阻燃性，具有排斥火焰的功能，可直接反射火焰，使火焰和温度无法穿过的功能，硫酸镁作为助凝剂时会加速所述水溶性阻燃黏结剂的凝结速度，提高所述阻燃秸杆人造板和各种木质板材早期的强度。
[0012]氯化镁主要用于阻燃、固化。氯化镁作为阻燃剂时，因其受热分解失去两个分子结晶水，从而减缓了可燃物质的燃烧趋势;氯化镁作为固化剂时，可加速黏结剂的固化速度，提高所述阻燃复合板的粘结强度及耐老化性。
[0013]聚乙烯醇主要用于粘结及分散。聚乙烯醇是一种绿色的粘结剂，可以在自然环境里被微生物降解，最终产物为碳、氢、氧，非常环保，同时聚乙烯醇分子上含有大量羟基，与纤维类物质有很强的粘结性。硼酚合剂主要作为防虫抗菌剂;可有效起到防腐、防虫、防霉作用。
[0014]氧化镁主要用于粘结和阻燃。氧化镁作为粘结剂具有吸碘值高、分散性好、含铁量低等优点；氧化镁作为阻燃剂可以达到防火防腐的目的。聚磷酸铵是一种性能优良的非卤阻燃剂，在所述水溶性阻燃黏结剂中主要用于阻燃，在燃烧过程中不产生腐蚀气体、防止发烟。甲酸钙在所述水溶性阻燃黏结剂中主要起到硬化、提高板材的早期强度的作用。
[0015]缓凝剂主要起阻燃作用，其属于酸性物质，可以促使无机活性物质氧化镁、氯化镁和硫酸镁加快相容和生长，使氧化镁、硫酸镁和氯化镁相互结合后在一起形成质地坚硬、结合紧密的晶格结构，该晶格结构不透水、不透气，能够将结合面的板材与外界的空气、水相隔绝，基本杜绝被腐蚀和氧化的可能，使得该阻燃板材具有较好的耐水性还具有较长的使用寿命。
[0016]本发明还提供一种上述水溶性阻燃黏结剂的制备方法，具体包括以下步骤:
(1)将所述固化剂、所述增韧剂和水进行混合加热制得所述基础溶液；
(2)将所述基础溶液与硫酸镁、所述防腐剂、氧化镁、所述缓凝剂、聚磷酸铵进行混合，制得所述水溶性阻燃黏结剂。
[0017]基于上述，按照(0.5?I): 10的质量份数比将所述固化剂溶解于水中形成固化剂水溶液，并按照10:0.7的质量份数比向所述固化剂水溶液中加入所述增韧剂，混合、加热至100°C?110°C，加热持续时间为3 h?4 h，冷却至室温制得溶液A。
[0018]基于上述，所述步骤(I)中还包括向所述溶液A中加入所述早强剂的步骤，所述早强剂在所述水溶性阻燃黏结剂中主要起到硬化、提高板材的早期强度的作用，同时也可以起到干燥作用，因此随着温度的升高，其用量逐渐降低，在温度高于30°C时可以不添加所述早强剂。
[0019]基于上述，所述步骤(2)包括按照(3?7):(1.5?2): 10的质量份数比将硫酸镁、所述固化剂溶解于水中形成混合溶液;并按照10:8:0.1的质量份数比向所述混合溶液中分别加入氧化镁、所述缓凝剂进行混合形成溶液B;
然后将所述溶液B、所述溶液A、聚磷酸铵、所述防腐剂和所述早强剂按照6:1:0.05:
0.1:0.3的质量份数比进行混合得到所述水溶性阻燃黏结剂。
[0020]由于所述水溶性阻燃黏结剂长时间放置会硬化、凝固，逐渐失去粘结功能，所以，该水溶性阻燃黏结剂在制备完成后I?2小时内尽快使用，以防止其失去功效。
[0021 ]本发明还提供一种上述水溶性阻燃黏结剂的应用，所述水溶性阻燃黏结剂应用于秸杆人造板和各种木质板材中。
[0022]与现有技术相比，本发明提供的水溶性阻燃黏结剂将阻燃剂和黏结剂合二为一，在起到粘结的同时，具有良好的阻燃性能，且原料易得、价格便宜；另一方面，该制备过程以水为溶解媒介质，使得所述水溶性阻燃黏结剂不含挥发性有毒物质，制备工艺简单、成本低廉，使得利用该水溶性阻燃黏结剂制得的产品具有很好的阻燃、抑烟、无毒、防腐、防虫性會K。
【具体实施方式】
[0023]下面通过【具体实施方式】，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0024]实施例1 本实施例提供一种水溶性阻燃黏结剂，其原料包括硫酸镁5 Kg、氯化镁2 Kg、水20 Kg、聚乙烯醇0.735 Kg、硼酚合剂0.5 Kg、氧化镁13.2 Kg、磷酸钙0.165 Kg、聚磷酸铵0.25 Kg。
[0025]本实施例还提供一种上述水溶性阻燃黏结剂的制备方法，包括以下步骤:
(1)向搅拌池I中将0.5Kg的氯化镁溶解于10 Kg的水中形成氯化镁水溶液，然后向所述氯化镁水溶液中加入0.735 Kg的聚乙烯醇进行混合加热至105 °C，加热持续时间为4h，冷却至室温制得溶液A;
(2)向搅拌池2中将5Kg的硫酸镁、1.5 Kg的氯化镁溶解于10 Kg的水中形成混合溶液，向其中分别加入13.2 Kg的氧化镁、0.165 Kg的磷酸钙进行混合形成溶液B;然后向所述溶液B中加入5 Kg所述溶液A、0.25Kg的聚磷酸铵和0.5 Kg的硼酚合剂进行混合得到所述水溶性阻燃黏结剂。
[0026]实验验证
按照GB 8624-2006和GB/T 20285-2006规定的方法对制得的水溶性阻燃黏结剂的燃烧性能及烟气毒性进行试验分析，结果为:炉内温升< 6°C符合标准要求、持续燃烧时间为Os符合标准要求、质量损失率彡47.8%符合标准要求、热值彡0.2 MJ/Kg、烟气毒性々02大于
50.0、试验动物30分钟染毒期及染毒后三日内不死亡且体重恢复，符合标准要求。
[0027]本实施例还提供一种将上述水溶性阻燃黏结剂应用在制造多层木基阻燃复合板。所述多层木基阻燃复合板包括核心层的一层厚度为2mm的无机防火基板层，两层厚度为
1.5mm的木质单板层;其中，所述木质单板层是由多块厚度为1.5mm的板状木材根据实际尺寸经阻燃黏结剂拼合、粘接后压制而成。
具体制造过程包括:将厚度为2mm的无机防火基板层通过滚涂机在其上、下两面涂上所述水溶性阻燃黏结剂，并将经干燥处理后的所述木质单板在其上、下两面进行粘接，形成5mm厚度的夹心状三层结构的粘结板坯;然后将所述粘结板坯在锁模机具中，采用冷压机在压力为180吨的条件下对其进行压制;锁住锁模机构，退出冷压机使其仍保持180吨的压力常温固化12小时;脱模后进行干燥处理，使得干燥后的所述粘结板坯含水率控制在8%，从而制得具有三层结构的试验板坯。
[0028]需要说明的是采用上述水溶性阻燃黏结剂制造的多层木基阻燃复合板不限于三层结构。
[0029]实验验证
按照GB 8624-2012规定的方法对本验证试验制得的所述试验板坯进行燃烧试验，结果为:燃烧增长速率指数彡2 W/s;600s内总热释放量彡0.5 MJ;火焰横向蔓延长度〈试样边缘符合要求;焰尖高度< 40 mm;烟气生成速率指数< I m2/s2;600 s内总产烟量< 33 m2;燃烧滴落物/微粒:600 s内无燃烧滴落物/微粒;过滤纸是否被引燃:过滤纸未被引燃;产烟毒性:达到ZA2级，符合GB 8624-2012规定的A2级标准。因此，利用该水溶性阻燃黏结剂制得的产品具有很好的阻燃、抑烟、无毒、防腐、防虫性能。
[0030]实施例2
本实施例提供一种水溶性阻燃黏结剂，所述水溶性阻燃黏结剂原料包括硫酸镁7 Kg、氯化镁3 Kg、水20 Kg、聚乙烯醇I Kg、硼酚合剂1.0 Kg、氧化镁15 Kg、磷酸二氢铵0.15 Kg、聚磷酸铵0.5 Kg0
[0031]本实施例还提供一种上述水溶性阻燃黏结剂的制备方法，包括以下步骤: (1)向搅拌池I中将IKg的氯化镁溶解于10Kg的水中形成氯化镁水溶液，然后向所述氯化镁水溶液中加入I Kg的聚乙烯醇进行混合加热至1050C，加热持续时间为4h，冷却至室温制得溶液A;
(2)向搅拌池2中将7Kg的硫酸镁、2Kg的氯化镁溶解于10 Kg的水中形成混合溶液，向所述混合溶液中分别加入15 Kg的氧化镁、0.15 Kg的磷酸二氢铵进行混合形成溶液B;然后向所述溶液B中加入5 Kg所述溶液A、0.5Kg的聚磷酸铵和1.0Kg的硼酚合剂进行混合得到所述水溶性阻燃黏结剂。
[0032]本实施例提供的上述水溶性阻燃黏结剂制备方法与实施例1提供的阻燃水溶性阻燃黏结剂的制备方法基本相同，不同之处在于配置所述水溶性阻燃黏结剂步骤中各原料的使用量不同。
[0033]实验验证
按照GB 8624-2006和GB/T 20285-2006规定的方法对制得的水溶性阻燃黏结剂的燃烧性能及烟气毒性进行试验分析，结果为:炉内温升< 5°C符合标准要求、持续燃烧时间为Os符合标准要求、质量损失率彡46.8%符合标准要求、热值彡0.1 MJ/Kg、烟气毒性々02大于
50.0、试验动物30分钟染毒期及染毒后三日内不死亡且体重恢复，符合标准要求。
[0034]本实施例还提供一种将上述水溶性阻燃黏结剂应用在制造秸杆人造板。所述秸杆人造板具有三层结构，厚度为12毫米，所述秸杆人造板上、下层均为由细粒径秸杆颗粒经过所述水溶性阻燃黏结剂改性、粘结后压制形成的致密层，中间层为由粗粒径秸杆颗粒经过所述水溶性阻燃黏结剂改性、粘结后形成的芯板层。其制造步骤包括:对秸杆颗粒进行机械粉碎、筛分处理，得到粒径值为I毫米?5毫米的细粒径秸杆颗粒及粒径值为6毫米?60毫米的粗粒径秸杆颗粒;分别将上述两种规格的秸杆颗粒与所述水溶性阻燃黏结剂按照重量比为9:1的比例进行混合，形成两种规格混合料;将两种规格的所述混合料依次分层铺装在铺装垫板上，形成夹心结构的板坯毛料;将所述铺装在铺装垫板上的板坯毛料连同垫板重叠堆放在锁模机具中，进入冷压机并施加1600吨压力，锁住锁模机具以保持上述压力，退出冷压机;在常温条件下固化48h;解除锁模机具，制得所述秸杆人造板。
[0035]需要说明的是采用上述水溶性阻燃黏结剂制造的秸杆人造板不限于三层结构，可以是五层或七层结构。
[0036]按照GB8624-2012规定的方法对利用本实施例所述的水溶性阻燃黏结剂获得的所述秸杆人造板板进行燃烧试验，其燃烧结果为:燃烧增长速率指数< OW/s; 600s内总热释放量< 0.5 MJ;火焰横向蔓延长度〈试样边缘符合要求;焰尖高度< 40 mm;烟气生成速率指数< ImVs2; 600 s内总产烟量< 30m 2;燃烧滴落物/微粒:600 s内无燃烧滴落物/微粒;过滤纸是否被引燃:过滤纸未被引燃;产烟毒性:达到ZA2级，符合GB 8624-2012规定的A2级标准。因此，利用该水溶性阻燃黏结剂制得的产品具有很好的阻燃、抑烟、无毒、防腐、防虫性能。
[0037]实施例3
本实施例提供一种水溶性阻燃黏结剂，具体组分与实施例1中的大致相同，不同的是本实施例中所述水溶性阻燃黏结剂原料还包括甲酸钙0.15 Kg和由磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸氢钙按照质量比为I: I: I混合组成的缓凝剂0.165Kgo
[0038]本实施例提供的上述水溶性阻燃黏结剂制备方法与实施例1提供的阻燃水溶性阻燃黏结剂的制备方法基本相同，不同之处在于:
向搅拌池2中将5 Kg的硫酸镁、1.5 Kg的氯化镁溶解于10 Kg的水中形成混合溶液，向其中分别加入13.2 Kg的氧化镁、0.165 Kg的磷酸钙进行混合形成溶液B;然后向所述溶液B中加入5 1^所述溶液六、0.251^的聚磷酸铵和0.5 Kg的硼酚合剂和0.15Kg的甲酸钙进行混合，得到所述水溶性阻燃黏结剂。
[0039]实验验证:
按照GB 8624-2006和GB/T 20285-2006规定的方法对制得的水溶性阻燃黏结剂的燃烧性能及烟气毒性进行试验分析，结果为:炉内温升< 6°C符合标准要求、持续燃烧时间为Os符合标准要求、质量损失率彡45%符合标准要求、热值彡0.1 MJ/Kg、烟气毒性々02大于
50.0、试验动物30分钟染毒期及染毒后三日内不死亡且体重恢复，符合标准要求。
[0040]本实施例提供的一种将上述水溶性阻燃黏结剂应用同实施例1，具体层数不限于三层，可以是五层或七层结构。
[0041 ] 实验验证:
按照GB 8624-2012规定的方法对利用本实施例所述的水溶性阻燃黏结剂制得的试验板坯进行燃烧试验，其燃烧结果为:燃烧增长速率指数< 22 W/s; 600s内总热释放量<3.0 MJ;火焰横向蔓延长度〈试样边缘符合要求;焰尖高度< 38 mm;烟气生成速率指数<lm2/s2; 600 s内总产烟量< 40 m 2;燃烧滴落物/微粒:600 s内无燃烧滴落物/微粒;过滤纸是否被引燃:过滤纸未被引燃；产烟毒性:达到ZA2级，符合GB 8624-2012规定的A2级标准。
[0042]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者对部分技术特征进行等同替换;而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
【主权项】
1.一种水溶性阻燃黏结剂，其特征在于，它包括下述重量份的原料:硫酸镁3?7份、氧化镁10?16份、聚磷酸铵0.1?0.5份，固化剂I?3份、增韧剂0.5?1.2份、防腐剂0.3?1.0份、缓凝剂0.1?0.2份，其余为水。2.根据权利要求1所述的水溶性阻燃黏结剂，其特征在于，它包括下述重量份的原料:硫酸镁4?6份、氧化镁11?13份、聚磷酸铵0.2?0.4份，固化剂2?3份、增韧剂0.6?1.0份、防腐剂0.5?1.0份、缓凝剂0.15?0.20份，其余为水。3.根据权利要求2所述的水溶性阻燃黏结剂，其特征在于，它的组分还包括早强剂0.5?2.0份。4.根据权利要求3所述的水溶性阻燃黏结剂，其特征在于，所述早强剂为甲酸钙。5.根据权利要求4所述的水溶性阻燃黏结剂，其特征在于，所述固化剂为氯化镁，所述增韧剂为聚乙烯醇，所述防腐剂为硼酚合剂，所述缓凝剂为磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸氢钙、磷酸钙中的一种或几种的组合。6.—种权利要求1?5任一项所述的水溶性阻燃黏结剂的制造方法，具体包括以下步骤: (1)将所述固化剂、所述增韧剂和水进行混合、加热制得所述溶液A; (2)将所述溶液A与所述防腐剂、所述缓凝剂、所述聚磷酸铵、氧化镁、硫酸镁进行混合，制得所述水溶性阻燃黏结剂。7.根据权利要求6所述的水溶性阻燃黏结剂的制造方法，其特征在于，所述步骤(I)包括:按照(0.5?I): 10的质量份数比将所述固化剂溶解于水中形成固化剂水溶液，并按照10:0.7的质量份数比向所述固化剂水溶液中加入所述增韧剂，混合、加热至100°C?110°C，加热持续时间为3 h?4 h，冷却至室温制得溶液A。8.根据权利要求7所述的水溶性阻燃黏结剂的制造方法，其特征在于， 所述步骤(I)中还包括向所述溶液A中加入所述早强剂的步骤。9.根据权利要求8所述的水溶性阻燃黏结剂的制造方法，其特征在于，所述步骤(2)包括:按照(3?7): (1.5?2): 10的质量份数比将硫酸镁、所述固化剂溶解于水中形成混合溶液;并按照10:8:0.1的质量份数比向所述混合溶液中分别加入氧化镁、所述缓凝剂进行混合形成溶液B; 然后将所述溶液B、所述溶液A、聚磷酸铵、所述防腐剂和所述早强剂按照6:1:0.05:0.1:0.3的质量份数比进行混合得到所述水溶性阻燃黏结剂。10.—种权利要求1?5任一项所述的水溶性阻燃黏结剂的应用，其特征在于，所述水溶性阻燃黏结剂应用于阻燃秸杆人造板和各种阻燃木质板材中。
【文档编号】C09J11/04GK106010301SQ201610396144
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】王亚军
【申请人】淮滨县祥盛再生资源有限公司