本發明涉及一種木材膠粘劑，具體涉及一種水性聚合物異氰酸酯木材膠粘劑及其制備方法。
背景技術：
現有的木材膠粘劑種類很多，但在生產上主要使用尿醛樹脂膠、酚醛樹脂膠和三聚氰胺甲醛膠，由于這類膠的主要原料是甲醛，因此，在生產和使用過程的相當長一段時間內會源源不斷地釋放游離甲醛，影響環境和使用者健康。
隨著人們環保意識的增強，對膠粘劑的環保要求也越來越高。開發一種固含量適宜、膠粘強度高、耐水耐候性好，且環保的木材膠粘劑已成為研究的重點。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是提供一種固含量適宜、膠粘強度高、耐水耐候性好，適用期長，環保且使用安全的水性聚合物異氰酸酯木材膠粘劑及其制備方法。
本發明所述的水性聚合物異氰酸酯木材膠粘劑，包括主劑和交聯劑，其中：所述主劑主要由下述重量配比的組分制成：
聚乙烯醇9～12；
復合多元醇3～8；
硅溶膠15～25；
填料8～12；
水50～65；
表面活性劑0.05～0.2；
消泡劑0～0.15；
防腐劑0～0.2；
其中，所述的復合多元醇由大豆油多元醇、蓖麻油和多元醇苯甲酸酯按0-15：0-15：50-80的重量配比混合得到。
本發明在聚乙烯醇、硅溶膠體系中加入復合多元醇，提高了聚乙烯醇與硅溶膠的相融性，膠粘劑的柔軟性和貯存穩定性，還能延長主劑與交聯劑合膠后的適用期，使制板工藝得到改善。
為了使主劑各組分的反應更加均勻，以提高最終所得產品的粘接強度、耐水性和耐候性等性能，所述主劑中各組分的重量配比優選為：
聚乙烯醇9～12；
復合多元醇3～8；
硅溶膠15～25；
填料8～12；
水50～65；
表面活性劑0.05～0.2；
消泡劑0.05～0.15；
防腐劑0～0.2。
在保證最終所得產品的粘接強度、耐水性和耐候性等性能的基礎上，為了進一步提高最終所得產品的保質期，所述主劑中各組分的重量配比進一步優選為：
聚乙烯醇9～12；
復合多元醇3～8；
硅溶膠16～25；
填料8～12；
水50～65；
表面活性劑0.05～0.2；
消泡劑0.05～0.15；
防腐劑0.05～0.2。
本發明所述技術方案中，所述主劑和交聯劑的重量配比為100：5～25，優選為100：10～20。
本發明所述技術方案中，所述的交聯劑為異氰酸酯，具體地，可以是選自二苯基甲烷二異氰酸酯(mdi)、多苯基多亞甲基多異氰酸酯和1,6-己二異氰酸酯(hdi)中的一種或兩種以上的組合。
本發明所述技術方案中，所述填料的種類及粒度選擇與現有技術相同，具體地，填料的種類可以是高嶺土、二氧化鈦、碳酸鈣和滑石粉中的一種或兩種以上的組合；當填料的選擇為上述兩種以上物質的組合時，它們的配比可以是任意配比。所述填料的粒度優選為≥325目，更優選為≥1000目。
本發明所述技術方案中，所述的表面活性劑為陰離子表面活性劑，優選采用十二烷基苯磺酸鈉。
本發明所述技術方案中，所述的消泡劑的選擇與現有技術相同，具體可以是正丁醇和/或磷酸三丁酯。
本發明所述技術方案中，所述的防腐劑的選擇與現有技術相同，具體可以是異噻唑啉酮。
本發明還提供上述水性聚合物異氰酸酯木材膠粘劑的制備方法，包括主劑的制備，其中：制備主劑的方法為：
先將水置于反應容器中，再加入聚乙烯醇，聚乙烯醇溶解后使體系保持在55～80℃，加入表面活性劑和硅溶膠，攪拌反應30～50分鐘，用ph調節 劑調節體系的ph＝6.0～7.0，再向其中加入復合多元醇，攪拌均勻后使體系降溫至≤40℃，加入填料，攪拌均勻后過濾出料，即得到主劑；
當主劑的配方中含有消泡劑和防腐劑時，所述消泡劑在加水的同時或加水之后加入；所述防腐劑在加填料之前或加填料的同時或加填料之后加入，加入后攪拌均勻。
上述制備主劑的方法中，優選地，是在加入表面活性劑攪拌反應20～40分鐘后再加入硅溶膠；
上述制備主劑的方法中，聚乙烯醇的溶解優選是在加熱條件下進行，更優選是在90～95℃的條件下進行。在加入表面活性劑時，優選體系的溫度保持在60～80℃。所述的ph調節劑可以是酸性物質或堿性物質，具體根據加入硅溶膠攪拌反應30～40分鐘后體系的酸堿度進行選擇；所述的酸性物質優選采用甲酸；所述的堿性物質優選采用氫氧化鈉。
在制備得到主劑后，在具體應用時，根據粘接材料不同的耐水耐候性要求，將主劑與固化劑按100：5～25的重量配比即得到本發明所述的水性聚合物異氰酸酯木材膠粘劑。
本發明所述的水性聚合物異氰酸酯木材膠粘劑可應用于結構用集成材的粘接、新型工程木質材料的粘接、實木拼接、實木復合地板的生產、結構用膠合板、室內外用膠合板、竹木復合板、細木工板的生產、木制家具、廚柜、木門的粘接等。
與現有水性高分子(乙烯基或淀粉基)異氰酸酯膠粘劑相比，本發明采用水性復合高分子聚合物為主劑，主劑中主含硅醇基聚合物和多種高活性羥基，無大量羧基存在，適用期長短可調節，在適用期內無負反應產生，加入相應的異氰酸酯交聯劑(如純mdi、聚合mdi或hdi)即可生成氨基甲酸酯和脲鍵化合物，這種異氰酸酯交聯劑與主劑中的羥基和滲入木材內部膠水的羥基以及木材內外木素中接觸膠水的羥基發生交聯反應，形成多維網絡結構和強大的膠釘，由于硅原子均勻分布于膠粘劑中，大大增強了膠接部位的濕膠合強度和耐水耐候和耐老化性能。申請人經過試驗證明，只要將本發明主劑與異氰酸酯交聯劑按100：5～6的重量配比進行混合得到的膠粘劑，制成膠合板的拉伸剪切強度干強度≥1.0mpa，濕強度≥0.7mpa，即達到ⅱ類普通膠合板的國家標準；將本發明所述主劑中與交聯劑按100：10-12的重量配比進行混合得到的膠粘劑，生產所得的膠合板可在100℃沸水中反復浸漬不脫膠，拉伸剪切強度干強度≥1.2mpa，濕強度≥1.0mpa，達到ⅰ類板國家標準；將本發明所述主劑與交聯劑按100：15的重量配比進行混合得到的膠粘劑，用于歐洲赤松、云杉生產的結構集成材干態壓縮剪切強度為8.11mpa和8.16mpa，木破率為100％和98％，濕態壓縮剪切強度為4.99mpa和5.17mpa，木破率均為95％，常溫水浸兩次循環剝離率為0.28和0，100℃沸水兩次循環浸漬剝離率為0.52和0，均能滿足結構集成材的最高標準要求；將本發明所述主劑與交聯劑按100：20的重量配比進行混合得到的膠粘劑，用于櫸木 作試材干態壓縮剪切強度為16.52mpa，木破率為96.7％，濕態壓縮剪切強度為5.72mpa，常溫水浸剝離性能和100℃沸水反復浸漬剝離性能均滿足結構集成材的最高標準要求。各項主要性能指標和環保指標均高于現有水性高分子異氰酸酯膠粘劑。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步的詳述,以更好地理解本發明的內容,但本發明并不限于以下實施例。
以下各實施例中所述的份數為重量份。
實施例1
1、膠粘劑配方：
主劑：聚乙烯醇，10份；
復合多元醇(由大豆油多元醇、蓖麻油和多元醇苯甲酸酯按10：10：80的重量配比混合制成)，6份；
硅溶膠22份；
填料(二氧化鈦)，12份；
水，50份；
表面活性劑(十二烷基苯磺酸鈉)，0.1份；
消泡劑(正丁醇)，0.1份；
防腐劑(異噻唑啉酮)，0.1份；
交聯劑：(多苯基多亞甲基多異氰酸酯)，其用量為主劑的15％。
2、制備方法：
1)按配方稱取各組分，備用；
2)先將水加入帶有加熱攪拌器的反應釜中，加入聚乙烯醇和消泡劑，升溫至93℃保溫直至聚乙烯醇全部溶解，然后使體系降溫至70℃，加入表面活性劑，保溫攪拌反應40分鐘，然后再將體系的溫度降至65℃-60℃，加入硅溶膠，攪拌反應30分鐘，用ph調節劑(甲酸)調節體系的ph＝6.5，再向其中加入復合多元醇，攪拌反應40分鐘后使體系降溫至40℃，再向其中加入防腐劑、填料，攪拌均勻后過濾出料，即得到主劑；
3)所得主劑在使用前與交聯劑按100：15的重量比混合均勻，即得到本發明所述的水性聚合物異氰酸酯木材膠粘劑。
將上述實施例制得的主劑及最終產品膠粘劑送檢測部門按照相關標準進行性能檢驗，檢驗結果分別如下表1和表2所示：
表1：
表2：
實施例2
1、膠粘劑配方：
主劑：聚乙烯醇，12份；
復合多元醇(由蓖麻油和多元醇苯甲酸酯按1：4的重量比組成)，3份；
硅溶膠22份；
填料(由碳酸鈣和滑石粉按1：1的重量比組成)，8份；
水，55份；
表面活性劑(十二烷基苯磺酸鈉)，0.2份；
消泡劑(磷酸三丁酯)，0.05份；
防腐劑(異噻唑啉酮)，0.05份；
交聯劑：1,6-己二異氰酸酯，其用量為主劑的10％。
2、制備方法：
1)按配方稱取各組分，備用；
2)先將水加入帶有加熱攪拌器的反應釜中，加入聚乙烯醇和消泡劑，升溫至95℃保溫直至聚乙烯醇全部溶解，然后使體系降溫至65℃，加入表面活性劑，保溫攪拌反應25分鐘，然后再將體系的溫度降至60℃，加入硅溶膠，攪拌反應40分鐘，用ph調節劑(甲酸)調節體系的ph＝6.0，再向其中加入復合多元醇和防腐劑，攪拌均勻后使體系降溫至30℃，再向其中加入填料，攪拌均勻后過濾出料，即得到主劑；
3)所得主劑與交聯劑按100：10的重量比混合均勻，即得到本發明所述 的水性聚合物異氰酸酯木材膠粘劑。
將上述實施例制得的主劑及最終產品膠粘劑送檢測部門按照相關標準進行性能檢驗，檢驗結果如下表3所示：
表3：
實施例3
1、膠粘劑配方：
主劑：聚乙烯醇，9份；
復合多元醇(由大豆油多元醇、蓖麻油和多元醇苯甲酸酯按15：15：50的重量配比混合得到)，4份；
硅溶膠18份；
填料(由高嶺土和滑石粉按2：1的重量比組成)，9份；
水，60份；
表面活性劑(十二烷基苯磺酸鈉)，0.05份；
消泡劑(由正丁醇和磷酸三丁酯按1：1的重量比組成)，0.15份；
防腐劑(異噻唑啉酮)，0.2份；
交聯劑：二苯基甲烷二異氰酸酯，其用量為主劑的20％。
2、制備方法：
1)按配方稱取各組分，備用；
2)先將水加入帶有加熱攪拌器的反應釜中，加入聚乙烯醇和消泡劑，升溫至92℃保溫直至聚乙烯醇全部溶解，然后使體系降溫至70℃，加入表面活性劑，保溫攪拌反應30分鐘，然后再將體系的溫度降至55℃，加入硅溶膠，攪拌反應30分鐘，用ph調節劑(甲酸)調節體系的ph＝7.0，再向其中加入復合多元醇和防腐劑，攪拌均勻后使體系降溫至35℃，再向其中加入填料，攪拌均勻后過濾出料，即得到主劑；
3)所得主劑與交聯劑按100：20的重量比混合均勻，即得到本發明所述的水性聚合物異氰酸酯木材膠粘劑。
將上述實施例制得的主劑及最終產品膠粘劑按照相關標準進行性能檢驗，檢驗結果如下表4所示：
表4：
實施例4
1、膠粘劑配方：
主劑：聚乙烯醇，9份；
復合多元醇(由大豆油多元醇、蓖麻油和多元醇苯甲酸酯按5：10：60的重量配比混合)，8份；
表面活性劑(十二烷基苯磺酸鈉)，0.08份；
硅溶膠，16份；
填料(滑石粉)，11份；
水，63份；
交聯劑：由二苯基甲烷二異氰酸酯和多苯基多亞甲基多異氰酸酯按1：1的重量比組成，其用量為主劑的5％。
2、制備方法：
1)按配方稱取各組分，備用；
2)先將水加入帶有加熱攪拌器的反應釜中，加入聚乙烯醇，升溫至90℃保溫直至聚乙烯醇全部溶解，然后使體系降溫至70℃，加入表面活性劑，保溫攪拌反應20分鐘，然后使體系降溫至55℃，加入硅溶膠，攪拌反應35分鐘，用ph調節劑(甲酸)調節體系的ph＝6.6，再向其中加入復合多元醇，攪拌均勻后使體系降溫至35℃，再向其中加入填料，攪拌均勻后過濾出料，即得到主劑；
3)所得主劑與交聯劑按100：5的重量比混合均勻，即得到本發明所述的水性聚合物異氰酸酯木材膠粘劑。
將上述實施例制得的主劑及最終產品膠粘劑按照相關標準進行性能檢驗，檢驗結果如下表5所示：
表5：
實施例5
1、膠粘劑配方：
主劑：聚乙烯醇，11份；
復合多元醇(由大豆油多元醇和多元醇苯甲酸酯按1：2的重量比組成))，5份；
硅溶膠20份；
填料(碳酸鈣)，10份；
水，65份；
表面活性劑(十二烷基苯磺酸鈉)，0.15份；
消泡劑(磷酸三丁酯)，0.08份；
防腐劑(異噻唑啉酮)，0.15；
交聯劑：多苯基多亞甲基多異氰酸酯，其用量為主劑的25％。
2、制備方法：
1)按配方稱取各組分，備用；
2)先將水加入帶有加熱攪拌器的反應釜中，加入聚乙烯醇和消泡劑，升溫至92℃保溫直至聚乙烯醇全部溶解，然后使體系降溫至70℃，加入表面活性劑，保溫攪拌反應30分鐘，然后再將體系的溫度降至55℃，加入硅溶膠，攪拌反應30分鐘，用ph調節劑(甲酸)調節體系的ph＝6.7，再向其中加入復合多元醇，攪拌均勻后使體系降溫至35℃，再向其中加入填料和防腐劑，攪拌均勻后過濾出料，即得到主劑；
3)所得主劑與交聯劑按100：25的重量比混合均勻，即得到本發明所述的水性聚合物異氰酸酯木材膠粘劑。
將上述實施例制得的主劑及最終產品膠粘劑送檢測部門按照相關標準進 行性能檢驗，檢驗結果如下表6所示：
表6：