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目前,国内外木材工业用胶黏剂主要有脲醛树脂(UF)胶、酚醛树脂(PF)胶和三聚氰胺-甲醛树脂(MF)胶等,这三种胶黏剂都以甲醛为主要原料,在其生产和应用过程中均会释放甲醛,从而对环境和人体健康造成极大危害。随着人们安全和环保意识的不断增强以及人们对不同板材的特殊需求,开发环保型胶黏剂就显得非常重要。异氰酸酯类胶黏剂作为一种环保型或“绿色”胶黏剂,其应用前景非常广阔。但是在木材加工领域,异氰酸酯胶黏剂并没有获得广泛的应用,其主要原因是异氰酸酯类胶黏剂价格较高,而且由于异氰酸酯比较活泼,易与许多物质发生反应,给生产带来了一定的困难。这在一定程度上限制了它在生产上的大规模应用。
本文以水溶性高分子乳化剂为分散剂,以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯为主要原料,甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为功能单体,以过硫酸钾为引发剂,十二硫醇为分子量调节剂,通过乳液聚合合成丙烯酸树脂,然后用它乳化异氰酸酯多聚体制得交联剂乳液,最后将交联剂乳液与VAE乳液、轻质碳酸钙复配制得木材粘合剂。研究了聚合因素和各自含量对丙烯酸树脂、交联剂乳液以及胶黏剂乳液性能的影响;用现代分析手段对丙烯酸树脂和胶黏剂进行表征;探讨了胶黏剂各组分用量对胶合板性能的影响。主要成果如下:
(1)合成丙烯酸树脂的最佳工艺条件是:当DMC含量为单体总质量的30%,BA/MMA=1/1,十二硫醇含量为总固体的0.6%时,制得丙烯酸树脂乳液最好,其胶膜的吸水率为14%,拉伸强度为6.8MPa。
(2)当m(丙烯酸树脂)/m(异氰酸酯多聚体)=2/1时,水性异氰酸酯交联剂的性能最佳,其胶膜的吸水率为12.4%,拉伸强度为7.4MPa。
(3)当m(异氰酸酯交联剂)/m(EVA)=10%,m(碳酸钙)/m(EVA)=10%时,制得的胶黏剂性能最好,其膜的吸水率为11.5%,拉伸强度为7.8MPa。
(4)红外光谱表明,胶黏剂中有部分游离的异氰酸酯基与水发生了反应;热重分析表明,胶黏剂在360℃以下具有较好的热稳定性;透射电镜说明胶黏剂的乳液粒子均匀稳定。
(5)细木工板板的最佳制板工艺:热压温度为120℃,施胶量为280g/m2。
(6)用最佳配比制成的胶黏剂在最佳制板工艺条件下,细木工板的胶接强度为0.88MPa,耐水性为11小时,适用期为60小时。
通过以上研究可以发现:用这种胶黏剂制成的细木工板,其胶接强度、耐水性和适用期比脲醛胶制成的木工板有明显的提高,符合GB/T9846-2004标准。而且由于胶黏剂原料中没有甲醛,这就从根本上解决了甲醛的释放问题,是一种具有应用前景的环保型胶黏剂。