一種秸稈人造板用水玻璃基膠黏劑及其製備方法與流程
2023-05-28 20:31:46
本發明屬於人造板膠黏劑領域，具體涉及一種秸稈人造板用水玻璃基膠黏劑及其製備方法。
背景技術：
異氰酸酯膠黏劑和脲醛樹脂膠黏劑是秸稈人造板最常用的兩類膠黏劑。異氰酸酯膠黏劑對各類秸稈原料均具有較高的粘接力，產品的尺寸穩定性和機械加工性能好、耐水、無甲醛釋放。但是異氰酸酯膠黏劑的價格遠遠高於脲醛樹脂膠黏劑，而且異氰酸酯膠黏劑在板材熱壓過程中容易產生嚴重的粘板現象，給生產操作帶來負擔，也降低了生產效率，這大大弱化了秸稈人造板不含游離甲醛的優勢，影響了產品在市場上的競爭力。脲醛樹脂膠黏劑價格低，對竹木材等有著優良的粘接性能，但因秸稈表面有不利於膠合的物質，採用木質人造板用的傳統脲醛樹脂膠黏劑，難以獲得滿意的粘接效果，而且脲醛樹脂通常含有游離的甲醛等有毒化合物。此外，採用異氰酸酯膠黏劑或脲醛樹脂膠黏劑制板，均需要較高的固化溫度(通常為150℃左右)，因此能耗較高。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是，克服以上背景技術中提到的不足和缺陷，提供一種秸稈人造板用水玻璃基膠黏劑及其製備方法。
為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：
一種秸稈人造板用水玻璃基膠黏劑，由包括如下重量份的各組分製備得到：水玻璃35-55份、聚氧化乙烯水溶液7-13份、壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)0.04-0.07份、柔性不飽和聚酯樹脂11-24份、環烷酸鈷苯乙烯溶液3.3-7.2份、矽烷偶聯劑0.1-0.4份、過氧化甲乙酮3-7份、聚磷酸銨1-3.5份、鹼式硫酸鎂晶須1-4份、拉開粉0.5-5份。
優選的，所述聚氧化乙烯水溶液中聚氧化乙烯的質量分數為3％-8％。
優選的，所述環烷酸鈷苯乙烯溶液中環烷酸鈷苯乙烯的質量分數為0.5％-2.5％。
為實現本發明的目的，本發明還提供一種秸稈人造板用水玻璃基膠黏劑的製備方法，包括如下步驟：(1)將7-13份聚氧化乙烯水溶液和0.04-0.07份壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)混合，攪拌乳化20-50min，得到聚氧化乙烯乳液；將35-55份水玻璃逐滴加入所述聚氧化乙烯乳液中，滴加完畢後，持續攪拌30-60min，得到聚氧化乙烯-水玻璃複合乳液；(2)將由11-24份柔性不飽和聚酯樹脂、0.1-0.4份矽烷偶聯劑、3.3-7.2份環烷酸鈷苯乙烯溶液組成的混合物A添加到步驟(1)製備得到的聚氧化乙烯-水玻璃複合乳液中，混合均勻，得到聚氧化乙烯-水玻璃-不飽和聚酯樹脂混合體系；(3)在施膠前，將3-7份過氧化甲乙酮、1-3.5份聚磷酸銨、1-4份鹼式硫酸鎂晶須和0.5-5份拉開粉組成的混合物B加到步驟(2)得到的聚氧化乙烯-水玻璃-不飽和聚酯樹脂混合體系中，攪拌混合均勻，得到所述秸稈人造板用水玻璃基膠黏劑。
聚氧化乙烯是具有柔軟性和高強度特點的結晶性熱塑性樹脂，其本身耐細菌侵蝕，不易腐敗，且其溶液在低濃度下即具有很高的粘性，具有增粘、增稠、潤滑、緩釋等性能，而且與其他樹脂的相容性好。不飽和聚酯樹脂具有較高的拉伸、彎曲和壓縮強度，耐水、耐酸鹼性能好，價格低廉，可室溫固化等優點。本發明的製備方法中首先利用乳化技術得到聚氧化乙烯-水玻璃複合乳液；接著將混有偶聯劑和引發/交聯劑的柔性不飽和聚酯樹脂混入上述聚氧化乙烯-水玻璃複合乳液中，得到聚氧化乙烯-水玻璃-不飽和聚酯樹脂三元混合體系；在施膠前，將固化劑、阻燃劑、增強劑、滲透劑等摻入上述三元混合體系中，即得到本發明的秸稈人造板用水玻璃基膠黏劑。
與現有技術相比，本發明的優點在於：
(1)本發明的水玻璃基膠黏劑對農作物秸稈碎料和纖維均具有優異的膠黏性能，秸稈人造板的內結合強度最高可達1.13MPa，靜曲強度的最大值達到19.76MPa，吸水厚度膨脹率的最低值僅為2.63％；(2)本發明的水玻璃基膠黏劑及由其製備的秸稈人造板無人工甲醛釋放，環保性能和阻燃性能突出；(3)本發明的水玻璃基膠黏劑在常溫下即可實現固化，不粘板，能耗低；(4)本發明的水玻璃基膠黏劑製備工藝簡單，易於工業化推廣和生產應用，成本低，價格與脲醛樹脂膠黏劑相當。
具體實施方式
為了便於理解本發明，下文將結合較佳的實施例對本文發明做更全面、細緻地描述，但本發明的保護範圍並不限於以下具體實施例。
除非另有定義，下文中所使用的所有專業術語與本領域技術人員通常理解含義相同。本文中所使用的專業術語只是為了描述具體實施例的目的，並不是旨在限制本發明的保護範圍。
除非另有特別說明，本發明中用到的各種原材料、試劑、儀器和設備等均可通過市場購買得到或者可通過現有方法製備得到。
實施例：
實施例1
本實施例所述的秸稈人造板用水玻璃基膠黏劑，由包括如下重要份的各組分製備得到：水玻璃35份；質量分數為3％的聚氧化乙烯水溶液10份；壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)0.05份；柔性不飽和聚酯樹脂11份；質量分數為1％的環烷酸鈷苯乙烯溶液3.3份；矽烷偶聯劑0.25份；過氧化甲乙酮3份；聚磷酸銨3.5份；鹼式硫酸鎂晶須1份；拉開粉3份。
本實施例所述的秸稈人造板用水玻璃基膠黏劑是通過如下方法製備得到的：
(1)將10份質量分數為3％的聚氧化乙烯水溶液和0.05份壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)加入反應瓶中混合，攪拌乳化35min，得到聚氧化乙烯乳液；將35份水玻璃逐滴加入所述聚氧化乙烯乳液中，滴加完畢後，持續攪拌45min，得到聚氧化乙烯-水玻璃複合乳液；
(2)將由11份柔性不飽和聚酯樹脂、0.25份矽烷偶聯劑、3.3份質量分數為1％的環烷酸鈷苯乙烯溶液組成的混合物A添加到步驟(1)製備得到的聚氧化乙烯-水玻璃複合乳液中，攪拌使之混合均勻，得到聚氧化乙烯-水玻璃-不飽和聚酯樹脂混合體系；
(3)在施膠前，將由3份過氧化甲乙酮、3.5份聚磷酸銨、1份鹼式硫酸鎂晶須和3份拉開粉組成的混合物B加到步驟(2)得到的聚氧化乙烯-水玻璃-不飽和聚酯樹脂混合體系中，攪拌混合均勻，得到本實施例所述的秸稈人造板用水玻璃基膠黏劑。
以玉米秸稈碎料為原料，含水率控制在15％以內，加入佔材料總量30wt％的本實施例製備的水玻璃基膠黏劑，混料均勻後填入模具鋪裝，於室溫下利用平壓機壓製成型，鎖模1-4h，製成密度為0.7g/cm3的玉米秸稈碎料板。甲醛釋放量按GB18580-2001《室內裝飾材料人造板及其製品甲醛釋放限量》測試未檢出。內結合強度、靜曲強度、吸水厚度膨脹率按GB/T17657-2013《人造板及飾面板理化性能試驗方法》測試，其值分別為0.97MPa、16.54MPa和3.81％。
實施例2
一種秸稈人造板用水玻璃基膠黏劑，由包括如下重要份的各組分製備得到：水玻璃40份；質量分數為5％的聚氧化乙烯水溶液13份；壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)0.07份；柔性不飽和聚酯樹脂17.5份；質量分數為0.5％的環烷酸鈷苯乙烯溶液5.1份；矽烷偶聯劑0.1份；過氧化甲乙酮5份；聚磷酸銨2.3份；鹼式硫酸鎂晶須4份；拉開粉0.5份。
本實施例的秸稈人造板用水玻璃膠黏劑的製備方法，具體步驟為：
(1)將13份質量分數為5％聚氧化乙烯水溶液和0.07份壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)加入反應瓶中混合，攪拌乳化50min，得到聚氧化乙烯乳液；將40份水玻璃逐滴加入所述聚氧化乙烯乳液中，滴加完畢後，持續攪拌30min，得到聚氧化乙烯-水玻璃複合乳液；
(2)將由17.5份柔性不飽和聚酯樹脂、0.1份矽烷偶聯劑、5.1份質量分數為0.5％環烷酸鈷苯乙烯溶液組成的混合物A添加到步驟(1)製備的聚氧化乙烯-水玻璃複合乳液中，攪拌使之混合均勻，得到聚氧化乙烯-水玻璃-不飽和聚酯樹脂混合體系；
(3)在施膠前，將由5份過氧化甲乙酮、2.3份聚磷酸銨、4份鹼式硫酸鎂晶須和0.5份拉開粉組成的混合物B添加到步驟(2)得到的聚氧化乙烯-水玻璃-不飽和聚酯樹脂混合體系中，攪拌混合均勻，得到本實施例所述的秸稈人造板用水玻璃基膠黏劑。
以稻草纖維為原料，含水率控制在15％以內，加入佔材料總量20wt％的本實施例製備的水玻璃基膠黏劑，混料均勻後填入模具鋪裝，於室溫下利用平壓機壓製成型，鎖模1-4h，製成密度為0.7g/cm3的稻草纖維板。甲醛釋放量按GB18580-2001《室內裝飾材料人造板及其製品甲醛釋放限量》測試未檢出。內結合強度、靜曲強度、吸水厚度膨脹率按GB/T 17657-2013《人造板及飾面板理化性能試驗方法》測試，其值分別為1.13MPa、19.76MPa和2.63％。
實施例3
一種秸稈人造板用水玻璃基膠黏劑，由包括如下重要份的各組分製備得到：水玻璃55份；質量分數為8％的聚氧化乙烯水溶液7份；壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)0.04份；柔性不飽和聚酯樹脂24份；質量分數為2.5％的環烷酸鈷苯乙烯溶液7.2份；矽烷偶聯劑0.4份；過氧化甲乙酮7份；聚磷酸銨1份；鹼式硫酸鎂晶須2.5份；拉開粉5份。
本實施例的秸稈人造板用水玻璃膠黏劑的製備方法，具體步驟為：
(1)將7份質量分數為7％的聚氧化乙烯水溶液和0.04份壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)加入反應瓶中混合，攪拌乳化20min，得到聚氧化乙烯乳液；將55份水玻璃逐滴加入所述聚氧化乙烯乳液中，滴加完畢後，持續攪拌60min，得到聚氧化乙烯-水玻璃複合乳液；
(2)將由24份柔性不飽和聚酯樹脂、0.4份矽烷偶聯劑、7.2份質量分數為2.5％的環烷酸鈷苯乙烯溶液組成的混合物A添加到步驟(1)製備的聚氧化乙烯-水玻璃複合乳液中，攪拌使之混合均勻，得到聚氧化乙烯-水玻璃-不飽和聚酯樹脂混合體系；
(3)在施膠前，將由7份過氧化甲乙酮、1份聚磷酸銨、2.5份鹼式硫酸鎂晶須和5份拉開粉組成的混合物B加到步驟(2)得到的聚氧化乙烯-水玻璃-不飽和聚酯樹脂混合體系中，攪拌混合均勻，得到本實施例所述的秸稈人造板用水玻璃基膠黏劑。
以麥秸纖維為原料，含水率控制在15％以內，加入佔材料總量40wt％的本實施例製備的水玻璃基膠黏劑，混料均勻後填入模具鋪裝，於室溫下利用平壓機壓製成型，鎖模1-4h，製成密度為0.7g/cm3的麥秸纖維板。甲醛釋放量按GB18580-2001《室內裝飾材料人造板及其製品甲醛釋放限量》測試未檢出。內結合強度、靜曲強度、吸水厚度膨脹率按GB/T 17657-2013《人造板及飾面板理化性能試驗方法》測試，其值分別為1.04MPa、17.93MPa和3.27％。
本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內，本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。