一种竹集成材防开裂用酚醛树脂胶黏剂的制备方法

本发明涉及胶黏剂，具体地说，涉及一种竹集成材防开裂用酚醛树脂胶黏剂的制备方法。

背景技术：

1、建筑领域的减碳已成为实现“双碳”目标的最大难点。其中，碳排放最高的是建材生产阶段，每年高达近28亿吨。竹集成材作为一种新型的建筑材料，因生产能耗低、来源丰富和力学性能优异等特点，在绿色建材行业中应用前景广阔，竹集成材的使用可有效缓解建筑领域带来的碳排放压力。然而，竹集成材在使用过程中易开裂，导致结构失效和安全风险增加，成为制约其推广应用的关键瓶颈。

2、胶黏剂与竹集成材胶合界面的所有区域都密切相关，竹集成材常用酚醛树脂胶黏剂进行胶接，因此改性酚醛树脂胶黏剂是解决竹集成材胶合界面开裂问题的关键点。酚醛树脂的分子结构中存在大量的交联键和硬质链段，交联后形成大量刚性结构，使得其在受到外界冲击或应力时难以发生塑性变形，容易出现脆性断裂。酚醛树脂增韧改性方法有两种，即物理增韧和化学增韧。物理增韧主要是通过添加其他成分与酚醛树脂相互混合，改变树脂能量损耗模式，提高酚醛树脂的胶层韧性，但会牺牲树脂的力学强度和耐热性。而化学改性是在酚醛树脂合成过程中引入其他组分与之发生化学反应，比如具有良好柔韧性的线状高分子聚合物，也可以制成接枝或嵌段聚合物，降低酚醛树脂的交联密度，提高树脂的柔顺性，但长链结构会增加分子缠结，增大树脂黏度从而影响施胶。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种竹集成材防开裂用酚醛树脂胶黏剂的制备方法。本发明通过制备硼酸酯基纳米结构来与酚醛树脂混合，进而提高了酚醛树脂胶黏剂韧性和胶合强度。

2、本发明的技术方案如下：一种竹集成材防开裂用酚醛树脂胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：

3、步骤1、将芳基硼酸和多元醇分别溶解于二甲基亚砜溶剂中，得到15～25mm/l的芳基硼酸溶液和15～25mm/l多元醇溶液；

4、步骤2、将芳基硼酸溶液和多元醇溶液混合，室温下反应，反应结束后抽滤，用二甲基亚砜冲洗掉残留的单体，得到平行堆叠纳米片层形的硼酸酯基纳米结构；

5、步骤3、将硼酸酯基纳米结构以1～8％的添加量加入到酚醛树脂中，搅拌均匀后超声处理，去除浮沫和消泡后，得到酚醛树脂胶黏剂成品。

6、上述的竹集成材防开裂用酚醛树脂胶黏剂的制备方法，所述芳基硼酸溶液的浓度为20mm/l。

7、前述的竹集成材防开裂用酚醛树脂胶黏剂的制备方法，所述多元醇溶液的浓度为20mm/l。

8、前述的竹集成材防开裂用酚醛树脂胶黏剂的制备方法，步骤2中，芳基硼酸溶液和多元醇溶液的体积比为1:1。

9、前述的竹集成材防开裂用酚醛树脂胶黏剂的制备方法，步骤3中，所述硼酸酯基纳米结构的添加量为2％。

10、前述的竹集成材防开裂用酚醛树脂胶黏剂的制备方法，步骤3中，超声处理的时间为30分钟。

11、前述的竹集成材防开裂用酚醛树脂胶黏剂的制备方法，步骤3中，在去除浮沫和消泡后，还放入真空干燥箱中抽真空2h，以完全除去气泡。

12、前述的竹集成材防开裂用酚醛树脂胶黏剂的制备方法，所述酚醛树脂的制备包括如下步骤：

13、步骤a、将苯酚放置于70～90℃水浴锅中，使苯酚完全融化；

14、步骤b、在容器中按质量份加入苯酚180～220份、水140～180份、质量浓度为40％的氢氧化钠65～75份，搅拌3～8分钟；

15、步骤c、缓慢加入甲醛180～220份，1～2分钟内快速升温至65～75℃，再升温90～95℃，保温50～70分钟；

16、步骤d、降温至78～82℃，再加入甲醛80～120份、质量浓度为40％的氢氧化钠30～35份，在8～12分钟内升温至90℃，再升温90～95℃，保温50～70分钟；

17、步骤e、降温至78～82℃，加入甲醛80～90份、质量浓度为40％的氢氧化钠15-25份，在8～12分钟内升温至90℃，再升温90～95℃保温，保温50～70分钟；

18、步骤f、涂四杯测黏度在18～25s内，降温至38-42℃出料，得到酚醛树脂。

19、前述的竹集成材防开裂用酚醛树脂胶黏剂的制备方法，所述酚醛树脂的制备包括如下步骤：

20、步骤a、将苯酚放置于80℃水浴锅中，使苯酚完全融化；

21、步骤b、在容器中按质量份加入苯酚200份、水160份、质量浓度为40％的氢氧化钠68份，搅拌5分钟；

22、步骤c、缓慢加入甲醛200份，1～2分钟内快速升温至70℃，再升温90～95℃，保温60分钟；

23、步骤d、降温至80℃，再加入甲醛100份、质量浓度为40％的氢氧化钠32份，在10分钟内升温至90℃，再升温90～95℃，保温60分钟；

24、步骤e、降温至80℃，加入甲醛88份、质量浓度为40％的氢氧化钠20份，在10分钟内升温至90℃，再升温90～95℃保温，保温60分钟；

25、步骤f、涂四杯测黏度在18～25s内，降温至40℃出料，得到酚醛树脂。

26、与现有技术相比，本发明以芳基硼酸和多元醇为原料，通过两者反应得到平行堆叠纳米片层形的硼酸酯基纳米结构，硼酸酯基纳米结构是以多官能度的苯硼酸和多羟基单体为构筑基元(buildingblocks)，通过π-π堆积进行连续硼酸酯化缩聚，控制反应时间和溶剂置换以形成的多种微纳米级的结构。硼酸酯基纳米结构可作为应力集中体引发基体产生裂纹，吸收能量，并且能够使裂纹钝化阻止其传播；另外，当材料受到冲击或扭曲时，硼酸酯基纳米结构可以吸收应变能量，减缓应力传播，延缓材料断裂过程，因此本发明将制备得到的硼酸酯基纳米结构添加到酚醛树脂中，通过脱粘、空穴效应改变裂纹扩展方向并钝化裂纹，从而起到增韧酚醛树脂以及提高酚醛树脂胶合强度的效果，还可以降低固化温度，减少能耗，为解决竹集成材胶合界面开裂问题提供新思路，具有广阔的运用前景。

技术特征：

1.一种竹集成材防开裂用酚醛树脂胶黏剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的竹集成材防开裂用酚醛树脂胶黏剂的制备方法，其特征在于：所述芳基硼酸溶液的浓度为20mm/l。

3.根据权利要求1所述的竹集成材防开裂用酚醛树脂胶黏剂的制备方法，其特征在于：所述多元醇溶液的浓度为20mm/l。

4.根据权利要求1所述的竹集成材防开裂用酚醛树脂胶黏剂的制备方法，其特征在于：步骤2中，芳基硼酸溶液和多元醇溶液的体积比为1:1。

5.根据权利要求1所述的竹集成材防开裂用酚醛树脂胶黏剂的制备方法，其特征在于：步骤3中，所述硼酸酯基纳米结构的添加量为2％。

6.根据权利要求1所述的竹集成材防开裂用酚醛树脂胶黏剂的制备方法，其特征在于：步骤3中，超声处理的时间为30分钟。

7.根据权利要求1所述的竹集成材防开裂用酚醛树脂胶黏剂的制备方法，其特征在于：步骤3中，在去除浮沫和消泡后，还放入真空干燥箱中抽真空2h，以完全除去气泡。

8.根据权利要求1所述的竹集成材防开裂用酚醛树脂胶黏剂的制备方法，其特征在于：所述酚醛树脂的制备包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的竹集成材防开裂用酚醛树脂胶黏剂的制备方法，其特征在于：所述酚醛树脂的制备包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了一种竹集成材防开裂用酚醛树脂胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：步骤1、将芳基硼酸和多元醇分别溶解于二甲基亚砜溶剂中，得到15～25mM/L的芳基硼酸溶液和15～25mM/L多元醇溶液；步骤2、将芳基硼酸溶液和多元醇溶液溶液混合，室温下反应，反应结束后抽滤，用二甲基亚砜冲洗掉残留的单体，得到平行堆叠纳米片层形的硼酸酯基纳米结构；步骤3、将硼酸酯基纳米结构以1～8％的添加量加入到酚醛树脂中，搅拌均匀后超声处理，去除浮沫和消泡后，得到酚醛树脂胶黏剂成品。本发明通过制备硼酸酯基纳米结构来与酚醛树脂混合，进而提高了酚醛树脂胶黏剂韧性和胶合强度。

技术研发人员：张一,李新玉,孙伟圣,郭玺,张彦娟,李昕,朱泽政
受保护的技术使用者：浙江农林大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27