1.本发明属于无机胶黏剂技术领域，具体涉及一种耐水、高胶接性能、阻燃氯氧镁无机胶黏剂及其制备方法及应用。
背景技术：
2.目前，人造板产业主要使用脲醛树脂(uf)、酚醛树脂(pf)、三聚氰胺脲醛树脂(muf)等醛基胶粘剂作为胶黏剂，导致人造板及其制品(家具、地板等)存在着甲醛释放，对环境和人体健康有着潜在的危害，因此发展绿色胶黏剂成为木材工业可持续发展的主要关注点。同时面对石油资源的不可再生性，开发环境友好型胶黏剂成为木材行业亟需解决的问题。
3.氯氧镁水泥是一种气硬型无机胶黏剂，由轻烧氧化镁与氯化镁溶液简单混合制备，其主要的水化产物为3mg(oh)2·
mgcl2·
8h2o(3相)、5mg(oh)2·
mgcl2·
8h2o(5相)、mg(oh)2和mgo。由于其具有高早期强度、隔热防火性能优异、耐磨性等的优异性能，被用于制备环保防火保温产品、城市垃圾/水泥复合地砖、轻质板材等材料。
4.此外，氯氧镁水泥无机胶黏剂原料来源丰富，对不同基体具有良好胶接强度，能够解决人造板甲醛释放和阻燃性差问题，有助于保障人居环境安全。
5.传统氯氧镁无机胶黏剂虽具有上述诸多优点，同时也存在耐水性差、返卤等问题。为了改善这一现象并拓展其使用范围，很多学者对氯氧镁水泥改性和应用不断进行探索，如通过加入无机酸及盐、有机物等来改变其晶相组成以提高其耐水性，但改善效果有限。因其耐水性和胶接性能较差仍无法作为木材胶黏剂使用。
技术实现要素：
6.针对上述问题，本发明提供一种无醛的新型氯氧镁水泥无机胶黏剂。该无机胶黏剂具有优异的耐水性、高胶接性能、预压性及阻燃性能，可作为人造板胶黏剂使用。同时，所述氯氧镁无机胶黏剂的制备工艺简单，原料易得，易于实施。
7.第一方面，本发明提供的氯氧镁无机胶黏剂，包括轻烧重质氧化镁，六水合氯化镁、水及改性剂；所述改性剂包括聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠及果胶；所述聚丙烯酰胺、果胶与聚丙烯酸钠的质量比为1：(3.5-10)：(4.5-14)。
8.本发明选择聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠及果胶作为复合改性剂，利用聚丙烯酰胺上的-nh2基团通过静电作用与氢键作用，与果胶和聚丙烯酸钠的-coo-基团相互作用形成三维网络结构，提高体系的流变性能。
9.此外，聚丙烯酰胺、果胶具有良好的水分散可使mgo在水中均匀分散，促进了聚丙烯酸钠与mgo的相互作用。聚丙烯酸钠的-coo-基团与氯氧镁水泥体系的mg
2+
鳌合，易使氯氧镁水泥内的棒状5相晶体转化为凝胶状5相结构，提高氯氧镁水泥的耐水性。
10.聚丙烯酰胺、果胶和聚丙烯酸钠相互作用形成的稳定体系使氯氧镁水泥均匀的渗
透到木材中，使胶结界面处水泥组分正常分布，减少木材滤过效应的影响，提高了胶接性能。果胶自身具备的黏性以及与木材纤维素具有优良的相容性，提升了氯氧镁无机胶的预压性。
11.氯氧镁水泥释放结晶水的可以稀释氧气和气体可燃产物，降低可燃气体温度，减弱火势，最终延缓燃烧。此外，最终的热分解残渣mgo涂层在聚合物表面形成绝缘层(与空气隔离)，抑制了燃烧传热和挥发性气体的扩散。有助于解决人造板阻燃性能差的问题。
12.优选地，所述聚丙烯酰胺、果胶与聚丙烯酸钠的质量比为1:(7.8-8.2)：(8-10)；且所述聚丙烯酰胺与轻烧重质氧化镁的质量比为1：(450-470)。通过控制改性剂的添加比例，可进一步提高氯氧镁无机胶黏剂的综合性能。
13.优选的，所述果胶中半乳糖醛酸不低于70％。通过控制果胶中半乳糖醛酸的含量，以保证其改性效果。
14.优选地，所述聚丙烯酰胺的分子量为600-800万。
15.进一步地，所述轻烧重质氧化镁、六水合氯化镁、水、聚丙烯酸钠、果胶及聚丙烯酰胺的质量比为100：(54-75)：(48-53)：(1-3)：(0.8-2.2)：(0.1-0.4)。
16.优选地，所述轻烧重质氧化镁、六水合氯化镁、水、聚丙烯酸钠、果胶及聚丙烯酰胺的质量比为100：(60-70)：(50-55)：(1.5-2.5)：(0.8-2.2)：(0.2-0.3)。研究表明，在此比例范围内，所得氯氧镁无机胶黏剂的综合性能更好。
17.优选地，所述轻烧重质氧化镁、六水合氯化镁、水、聚丙烯酸钠及聚丙烯酰胺的质量比为100：(60-70)：(50-55)：(1.8-2.2)：(0.2-0.25)。研究表明，在此比例范围内，所得氯氧镁无机胶黏剂具有更好的综合性能。
18.优选地，所述的轻烧重质氧化镁中的氧化镁含量不低于85％。所述轻烧重质氧化镁的活性为64％。
19.作为本发明具体实施方式之一，所述氯氧镁无机胶黏剂由如下重量份的组分组成：轻烧重质氧化镁100份，六水合氯化镁64-68份，水48-53份，聚丙烯酸钠1.8-2.2份，果胶0.8-2份，聚丙烯酰胺0.2-0.25份。
20.第二方面，本发明还提供上述氯氧镁无机胶黏剂的制备方法，包括：
21.(1)六水合氯化镁和水按配比混合，充分搅拌均匀，形成透明混合溶液；
22.(2)在步骤(1)中按配比依次加入改性剂，搅拌至均匀；
23.(3)在步骤(2)中按配比加入轻烧重质氧化镁，搅拌至均匀，得到无机胶黏剂。
24.其中，步骤(2)中，改性剂依次添加的顺序为：聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、果胶。
25.第三方面，本发明还提供所述上述氯氧镁无机胶黏剂作为人造板用胶黏剂的用途。
26.本发明的有益效果在于：
27.1、本发明选择聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠及果胶作为复合改性剂，利用聚丙烯酰胺上的-nh2基团通过静电作用与氢键作用，与果胶和聚丙烯酸钠的-coo-基团相互作用形成三维网络结构，提高体系的流变性能。
28.此外，聚丙烯酰胺、果胶具有良好的水分散可使mgo在水中均匀分散，促进了聚丙烯酸钠与mgo的相互作用。聚丙烯酸钠的-coo-基团与氯氧镁水泥体系的mg
2+
鳌合，易使氯氧镁水泥内的棒状5相晶体转化为凝胶状5相结构，提高氯氧镁水泥的耐水性。
29.2、聚丙烯酰胺、果胶和聚丙烯酸钠相互作用形成的稳定体系使氯氧镁水泥均匀的渗透到木材中，使胶结界面处水泥组分正常分布，减少木材滤过效应的影响，提高了胶接性能。果胶自身具备的黏性以及与木材纤维素具有优良的相容性，提升了氯氧镁无机胶的预压性。
30.3、氯氧镁水泥释放结晶水的可以稀释氧气和气体可燃产物，降低可燃气体温度，减弱火势，最终延缓燃烧。此外，最终的热分解残渣mgo涂层在聚合物表面形成绝缘层(与空气隔离)，抑制了燃烧传热和挥发性气体的扩散。有助于解决人造板阻燃性能差的问题。
31.4、本发明所述氯氧镁无机胶黏剂的制备工艺简单、原料易得，易于实施。作为胶合板用胶黏剂，不含有甲醛等有机挥发物，彻底解决了人造板带来的室内空气中有机挥发物的污染问题。
具体实施方式
32.以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
33.以下实施例中：
34.所述轻烧重质氧化镁的含量为86％，活性为64％，可购自广州丹林贸易有限公司，佛山市利得旺贸易有限公司等。
35.所述聚丙烯酰胺的分子量为700万，可购自山东优索化工科技有限公司等。
36.所述聚丙烯酸钠可购自上海麦克林生化科技有限公司等。
37.所述果胶其半乳糖醛酸≥64％，可购自上海麦克林生化科技有限公司等。
38.所述分散介质选择普通自来水或蒸馏水。
39.实施例1
40.本发明提供一种耐水、高胶接性能、阻燃氯氧镁无机胶黏剂及制备方法，包括如下步骤：
41.(1)将50.82g六水合氯化镁和40.5g水按配比混合，充分搅拌均匀形成透明混合溶液；
42.(2)在步骤(1)中加入1.56g聚丙烯酸钠，搅拌至均匀；
43.(3)在步骤(2)中加入0.171g聚丙烯酰胺，搅拌至均匀；
44.(4)在步骤(3)中加入78.12g轻烧重质氧化镁，搅拌10min，得到均匀的无机胶黏剂。
45.所得胶黏剂的性能质量指标见表1、2、3。
46.实施例2
47.本发明提供一种耐水、高胶接性能、阻燃氯氧镁无机胶黏剂及制备方法，包括如下步骤：
48.(1)将50.82g六水合氯化镁和40.5g水按配比混合，充分搅拌均匀形成透明混合溶液；
49.(2)在步骤(1)中加入1.56g聚丙烯酸钠，搅拌至均匀；
50.(3)在步骤(2)中加入0.171g聚丙烯酰胺，搅拌至均匀；
51.(4)在步骤(3)中加入0.678g果胶，搅拌至均匀；
52.(5)在步骤(4)中加入78.12g轻烧重质氧化镁，搅拌10min，得到均匀的无机胶黏
剂。
53.所得胶黏剂的性能质量指标见表1、2、3。
54.实施例3
55.本发明提供一种耐水、高胶接性能、阻燃氯氧镁无机胶黏剂及制备方法，包括如下步骤：
56.(1)将50.82g六水合氯化镁和40.5g水按配比混合，充分搅拌均匀形成透明混合溶液；
57.(2)在步骤(1)中加入1.56g聚丙烯酸钠，搅拌至均匀；
58.(3)在步骤(2)中加入0.171g聚丙烯酰胺，搅拌至均匀；
59.(4)在步骤(3)中加入1.017g果胶，搅拌至均匀；
60.(5)在步骤(4)中加入78.12g轻烧重质氧化镁，搅拌10min，得到均匀的无机胶黏剂。
61.所得胶黏剂的性能质量指标见表1、2、3。
62.实施例4
63.本发明提供一种耐水、高胶接性能、阻燃氯氧镁无机胶黏剂及制备方法，包括如下步骤：
64.(1)将50.82g六水合氯化镁和40.5g水按配比混合，充分搅拌均匀形成透明混合溶液；
65.(2)在步骤(1)中加入1.56g聚丙烯酸钠，搅拌至均匀；
66.(3)在步骤(2)中加入0.171g聚丙烯酰胺，搅拌至均匀；
67.(4)在步骤(3)中加入1.356g果胶，搅拌至均匀；
68.(5)在步骤(4)中加入78.12g轻烧重质氧化镁，搅拌10min，得到均匀的无机胶黏剂。
69.所得胶黏剂的性能质量指标见表1、2、3。
70.实施例5
71.本发明提供一种耐水、高胶接性能、阻燃氯氧镁无机胶黏剂及制备方法，包括如下步骤：
72.(1)将50.82g六水合氯化镁和40.5g水按配比混合，充分搅拌均匀形成透明混合溶液；
73.(2)在步骤(1)中加入1.56g聚丙烯酸钠，搅拌至均匀；
74.(3)在步骤(2)中加入0.171g聚丙烯酰胺，搅拌至均匀；
75.(4)在步骤(3)中加入1.694g果胶，搅拌至均匀；
76.(5)在步骤(4)中加入78.12g轻烧重质氧化镁，搅拌10min，得到均匀的无机胶黏剂。
77.所得胶黏剂的性能质量指标见表1、2、3。
78.对比例
79.本发明提供一种耐水、高胶接性能、阻燃氯氧镁无机胶黏剂及制备方法，包括如下步骤：
80.(1)将50.82g六水合氯化镁和40.5g水按配比混合，充分搅拌均匀形成透明混合溶
液；
81.(2)在步骤(1)中加入78.12g轻烧重质氧化镁，搅拌10min，得到均匀的无机胶黏剂。
82.所得胶黏剂的性能质量指标见表1、2、3。
83.效果验证：
84.按下述方法对本发明实施例1-5与对比例制备的氯氧镁无机胶黏剂进行性能测试：
85.将制好的氯氧镁无机胶黏剂倒入模具中，常温固化24h后脱模，在恒温恒湿箱中养护3、7天评估氯氧镁无机胶黏剂的性能。
86.1、氯氧镁无机胶黏剂的胶合强度
87.采用椴木木片单搭接实验评估胶接强度，木片试样尺寸100mm
×
25mm
×
4mm，施胶面积为25mm
×
25mm，施胶量400g/m2。将搭接试样在0.8mpa下冷压24h。而后取出置于室温下放置6天。
88.干胶合强度为湿胶合强度是将椴木板材粘接固化7天后浸置于(60
±
3℃)温水中3h，室温下冷却10分钟后测试，每组10个样取平均值。干胶合强度为固化7天样品强度。测试结果见下表1。
89.表1试样胶合强度(mpa)
90.样品对比例实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5干胶合强度2.292.923.083.153.242.89湿胶合强度1.161.721.771.852.011.88
91.2、氯氧镁无机胶黏剂养护3、7和养护7天后泡水7天的抗压强度
92.表2氯氧镁无机胶抗压强度
93.抗压强度对比例实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5养护3d42.1339.9438.8937.4337.735.4养护7d48.7949.1950.452.8456.8854.4泡水7d4.1534.2640.341.244.3535.83
94.实验结果表明，本发明的氯氧镁无机胶黏剂的湿胶合强度得到显著提升，其中实施例4所得氯氧镁无机胶黏剂的湿胶合强度可达到2.01mpa，比对照组(1.16mpa)的提高了73％左右。
95.此外，养护7天后，实施例1-5所得氯氧镁无机胶的抗压强度相比对比例有所增强；且实施例1-5所得氯氧镁无机胶的耐水性能提升显著，与对比例相比，最高提高了863％。表明该改性胶黏剂耐水性和胶接性能增强效果显著。
96.但同时也发现，当改性剂复配比例不当、添加比例过高时，所得氯氧镁无机胶黏剂的湿胶合强度、耐水性和胶接性能反而会下降，如实施例5。
97.3、氯氧镁无机胶黏剂的预压性
98.表3试样的初黏性(kpa)
99.样品对比例实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5初黏性0.152.174.766.679.119.26
100.实验结果表明，与对比例相比，改性后的无机胶黏剂的初黏性得到显著提高，特别是实施例2-5，其中实施例5达到9.26kpa，是对比例的60.7倍。说明聚丙烯酰胺、果胶和聚丙烯酸钠协同改性可以显著提高氯氧镁无机胶黏剂的初黏度，进而提高其在人造板加工的预压性。
101.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。