專利名稱：一種水基聚合物膠黏劑制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水基聚合物膠黏劑制備方法和應(yīng)用，具體涉及一種水基聚合物木 材膠黏劑制備方法和應(yīng)用，屬于化學(xué)膠黏劑技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國森林資源匱乏、木材缺少，以小徑級木段、枝椏材、木材加工剩余物等制備人 造板替代木材意義重大。我國人造板生產(chǎn)量很大，而木材膠黏劑在人造板生產(chǎn)中占有舉足 輕重的地位。據(jù)報道，我國木材工業(yè)膠黏劑的用量占全部膠黏劑生產(chǎn)量的60%以上。目 前，木材工業(yè)使用的膠黏劑主要是“三醛樹脂”，即脲醛樹脂、酚醛樹脂和三聚氰胺_甲醛樹 脂膠，其中脲醛樹脂價格低廉，其市場份額高達(dá)40%以上，但脲醛樹脂黏接的人造板在使用 過程中產(chǎn)生甲醛，這對人類健康造成很大的隱患。隨人們生活質(zhì)量以及環(huán)保意識的不斷提 高，解決含醛膠黏劑及其人造板的污染問題，開發(fā)新型無甲醛木材膠黏劑，徹底消除甲醛對 環(huán)境的污染，成為木材膠黏劑行業(yè)發(fā)展的迫切需求和挑戰(zhàn)。申請?zhí)枮镃N200910031280. 1的發(fā)明專利，公開了一種木材加工的水性聚氨酯膠 黏劑的制備方法；其制備分為三個階段，第一階段由低聚物多元醇、親水單體、異氰酸酯、改 性單體通過逐步聚合和自由基聚合，生成改性聚氨酯預(yù)聚體；第二階段為中和成鹽后改性 聚氨酯預(yù)聚體在水中分散；第三階段為加入擴(kuò)鏈劑后形成水性聚氨酯乳液；由于該膠黏劑 中高活性的異氰酸酯基(-N = C = 0)已經(jīng)發(fā)生了逐步聚合反應(yīng)，所以，當(dāng)應(yīng)用于木材黏接 時，很難達(dá)到較優(yōu)異的黏接強(qiáng)度。申請?zhí)枮镃N200810051264.4的發(fā)明專利，公開了另一種 木材膠黏劑的制備方法，該膠黏劑是以淀粉和聚乙烯醇為主要原料，通過對淀粉糊化和氧 化等預(yù)處理后與聚乙烯醇接枝制得膠黏劑主劑，再向其加入水性SBS乳液或三聚氰胺_甲 醛樹脂進(jìn)行改性制得，由于該膠黏劑使用了淀粉為主要原料之一，所以，其產(chǎn)業(yè)化對糧食安 全可能產(chǎn)生影響。聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)具有獨(dú)特的物理及化學(xué)性質(zhì)，其應(yīng)用包括合成纖 維、薄膜以及多種食品包裝材料如飲料瓶、礦泉水瓶等領(lǐng)域。據(jù)PET世界大會統(tǒng)計，從2000 年開始，世界PET工業(yè)進(jìn)入了新一輪快速發(fā)展期，我國PET生產(chǎn)能力以及產(chǎn)量也大幅度增 長，2003年、2004年和2005年，我國PET產(chǎn)量分別達(dá)到了 973萬噸、1162萬噸和1253萬噸， 并且，PET產(chǎn)量繼續(xù)不斷增長，因此，將回收PET制備成高性價比的木材膠黏劑，對PET循環(huán) 經(jīng)濟(jì)以及木材工業(yè)膠黏劑的發(fā)展均具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)之一是為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種以回收PET為主要 原料制備的水基聚合物膠黏劑的制備方法，該膠黏劑原料成本低，制備技術(shù)成熟可靠。本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)之二是提供該水基聚合物膠黏劑的應(yīng)用，該膠黏劑用于木材黏 接，對木材黏接強(qiáng)度高。本發(fā)明的水基聚合物膠黏劑制備方法，步驟如下
(1)將回收PET破碎，氣流干燥，使水分降至質(zhì)量百分比為0. 5%以下，篩分掉砂 子、石子、金屬等固體物；(2)向反應(yīng)釜中加入IOOkg的回收破碎的PET、乙醇胺5 7kg、酯化催化劑0. 5 0. 8kg、熱穩(wěn)定劑0. 6 1. Okg,并開啟攪拌器，加熱至265 270°C，反應(yīng)30min ；(3)向反應(yīng)釜中加入加入苯酐6 10kg，在160 180°C下反應(yīng)30min ；(4)向反應(yīng)釜中加入氨的水溶液165 170kg，調(diào)pH為8. 0，使樹脂分散得PET水
基聚合物乳液。(5)使用時，將制備的PET水基聚合物乳液和二苯基甲烷_4，4' - 二異氰酸酯按 質(zhì)量比100 3 10室溫混合得水基聚合物膠黏劑。以上所述的酯化催化劑選自下列之一單丁基氧化錫、二丁基氧化錫、鈦酸四丁 酯；酯化催化劑的使用導(dǎo)致在反應(yīng)溫度下，反應(yīng)速度加快，反應(yīng)時間縮短；以上所述的熱穩(wěn)定劑選自下列之一磷酸三甲酯、2，6_ 二叔丁基-4-甲基苯酚、亞 磷酸三苯酯；熱穩(wěn)定劑的使用避免反應(yīng)過程中溫度過高，產(chǎn)品顏色加深；以上所述的二苯基甲烷_4，4' -二異氰酸酯，黏度(25°C)為150 250mPa. s，游 離異氰酸酯基(NCO)的質(zhì)量百分含量為30. 2 32. 0%，該原料可在煙臺萬華聚氨酯股份有 限公司或在當(dāng)?shù)氐幕な袌鲑彽?。本發(fā)明水基聚合物膠黏劑應(yīng)用于木材膠合板的黏接，黏接試驗參考LY/T 1601-2002《水基聚合物-異氰酸酯木材膠黏劑》進(jìn)行，將一單板試片 兩面涂水基聚合物膠黏劑作為芯板，涂膠量為200g/m2，另取2塊單板試片作為表板和背板， 使其纖維方向與芯板垂直進(jìn)行層積成試件，先以1. OMPa的壓力均勻預(yù)壓30min，然后，在熱 壓機(jī)中，以0. 8MPa的壓力，于115°C均勻加壓3min，壓制后的板材室溫陳化1周鋸件，以柳 桉木為試材試驗結(jié)果表明，試件的熱水浸漬拉伸剪切強(qiáng)度均值> 1. OMPa，單板基材界面破 壞率大于96%，由此證明，本發(fā)明的異氰酸酯/PET水乳液膠黏劑具有優(yōu)良的黏接性能。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的水基聚合物膠黏劑，其突出的特點(diǎn)是(1)將回收PET通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)镻ET水基聚合物乳液如上所述，PET是聚對苯二甲酸乙二醇酯線型熱塑性聚合物，本發(fā)明經(jīng)過大量的實 驗探索，采用了兩段加料法，將回收PET通過化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)變?yōu)镻ET水性聚合物膠黏劑； 一段加料加入的適量乙醇胺，將PET高聚物降解為低聚合度的端羥基聚酯-酰胺低聚物，二 段加料加入的適量苯酐，將端羥基聚酯-酰胺低聚物轉(zhuǎn)變?yōu)槎唆然埘?酰胺低聚物，引進(jìn) 了內(nèi)乳化陰離子基團(tuán)，使得PET通過化學(xué)反應(yīng)，直接轉(zhuǎn)變?yōu)镻ET水基聚合物乳液，這與外加 表面活性劑外乳化相比較，使膠黏劑對木材的黏接強(qiáng)度大大增加。(2)使用了回收PET為主要原料該發(fā)明主要原料為回收PET，這為回收PET資源提供了新的應(yīng)用領(lǐng)域和途徑，并且 使制得的膠黏劑原料成本降低，產(chǎn)品附加值增加；另外，該膠黏劑還可節(jié)約和部分替代石油 化工資源制備的其他木材膠黏劑，因此，該膠黏劑的產(chǎn)業(yè)化對PET循環(huán)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境以 及木材膠黏劑的可持續(xù)發(fā)展，具有重要的意義。(3)選用了二苯基甲烷_4，4' _ 二異氰酸酯作為水基聚合物乳液的交聯(lián)劑二苯基甲烷-4，4' _ 二異氰酸酯含有高活性游離的異氰酸酯基(-N = C = O),熱 壓時，該異氰酸酯游離的異氰酸酯基可迅速與PET水基聚合物乳液中的活性基團(tuán)、水分以及木材中以纖維素為主要成分的活性基團(tuán)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成與木材膠接的黏接點(diǎn)，固化 后形成高的膠合強(qiáng)度和耐水性；另外，該異氰酸酯屬疏水性有機(jī)物，而它與PET水乳液簡單 的機(jī)械混合，可迅速均勻地被乳化，顯著增加與木材的接觸面積，為此，該膠黏劑顯示出特 有的特性高的黏接強(qiáng)度，較優(yōu)異的耐水性。(4)由于該制備原料中無甲醛和其他有機(jī)溶劑，所以，該膠黏劑屬綠色環(huán)保木材膠 黏劑，可徹底解決傳統(tǒng)醛基膠黏劑對環(huán)境污染的困擾。(5)該制備工藝簡單，易操作，原料成本低，產(chǎn)業(yè)化經(jīng)濟(jì)和社會效益顯著。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅局限于實施 例，該領(lǐng)域?qū)I(yè)人員對本發(fā)明技術(shù)方案所作的改變，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。實施例 中所用的二苯基甲烷_4，4' -二異氰酸酯購自煙臺萬華聚氨酯股份有限公司，其他原料為 市售工業(yè)級。實施例1將回收PET破碎，氣流干燥，使水分降至質(zhì)量百分比0.5%以下，篩分掉砂子、石 子、金屬等固體物；向反應(yīng)釜中加入IOOkg回收破碎的PET、乙醇胺5kg、酯化催化劑單丁 基氧化錫0. 5kg、熱穩(wěn)定劑磷酸三甲酯0. 6kg，并開啟攪拌器，加熱至265 270°C，反應(yīng) 30min ；向反應(yīng)釜中加入苯酐6kg，在160 180°C下反應(yīng)30min ；向反應(yīng)釜中加入氨的水溶 液165kg，調(diào)pH為8. 0，使樹脂分散得PET水性聚合物乳液。使用時，將制備的PET水性聚合物乳液和二苯基甲烷_4，4' - 二異氰酸酯按質(zhì)量 比100 5室溫混合得水基聚合物木材膠黏劑。實施例2將回收PET破碎，氣流干燥，使水分降至質(zhì)量百分比為0. 5%以下，篩分掉砂子、石 子、金屬等固體物；向反應(yīng)釜中加入IOOkg的回收破碎的PET、乙醇胺7kg、酯化催化劑二丁 基氧化錫0. 8kg、熱穩(wěn)定劑2，6- 二叔丁基-4-甲基苯酚1. Okg,并開啟攪拌器，加熱至265 2700C，反應(yīng)30min ；向反應(yīng)釜中加入苯酐10kg，在160 180°C下反應(yīng)30min ；向反應(yīng)釜中加 入氨的水溶液170kg，調(diào)pH為8. 0，使樹脂分散得PET水性聚合物乳液。使用時，將制備的PET水性聚合物乳液和二苯基甲烷_4，4' - 二異氰酸酯按質(zhì)量 比100 8室溫混合得水基聚合物木材膠黏劑。實施例3將回收PET破碎，氣流干燥，使水分降至質(zhì)量百分比為0.5%以下，篩分掉砂子、 石子、金屬等固體物；向反應(yīng)釜中加入IOOkg的回收破碎的PET、乙醇胺6kg、酯化催化劑鈦 酸四丁酯0. 6kg、熱穩(wěn)定劑亞磷酸三苯酯0. 7kg，并開啟攪拌器，加熱至265 270°C，反應(yīng) 30min ；向反應(yīng)釜中加入苯酐8kg，在160 180°C下反應(yīng)30min ；向反應(yīng)釜中加入氨的水溶 液168kg，調(diào)pH為8. 0，使樹脂分散得PET水性聚合物乳液。使用時，將制備的PET水性聚合物乳液和二苯基甲烷_4，4' - 二異氰酸酯按質(zhì)量 比100 6室溫混合得水基聚合物木材膠黏劑。
權(quán)利要求
一種水基聚合物膠黏劑制備方法，其特征在于(1)將回收PET破碎，氣流干燥，使水分降至質(zhì)量百分比0.5％以下，篩分掉砂子、石子、金屬等固體物；(2)向反應(yīng)釜中加入100kg回收破碎的PET、乙醇胺5～7kg、酯化催化劑0.5～0.8kg、熱穩(wěn)定劑0.6～1.0kg，并開啟攪拌器，加熱至265～270℃，反應(yīng)30分鐘；(3)向反應(yīng)釜中加入加入苯酐6～10kg，在160～180℃下反應(yīng)30分鐘；(4)向反應(yīng)釜中加入氨的水溶液165～170kg，調(diào)pH為8.0，使樹脂分散得PET水性聚合物乳液；(5)使用時，將PET水性聚合物乳液和二苯基甲烷 4，4′ 二異氰酸酯按質(zhì)量比100∶3～10室溫混合得水基聚合物膠黏劑；以上所述的酯化催化劑選自下列之一單丁基氧化錫、二丁基氧化錫、鈦酸四丁酯；以上所述的熱穩(wěn)定劑選自下列之一磷酸三甲酯、2，6 二叔丁基 4 甲基苯酚、亞磷酸三苯酯。
2.權(quán)利要求1所述的水基聚合物膠黏劑的應(yīng)用，用于木材的黏接。
3.權(quán)利要求1所述的水基聚合物膠黏劑的應(yīng)用，對木材膠合板的涂膠量為200g/m2。
全文摘要
發(fā)明涉及一種水基聚合物膠黏劑制備方法和應(yīng)用，屬于化學(xué)膠黏劑技術(shù)領(lǐng)域。采用回收聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、乙醇胺、酯化催化劑、熱穩(wěn)定劑、苯酐，氫氧化鈉的水溶液，制得PET水性聚合物乳液，使用時，將單獨(dú)分裝的PET水性聚合物乳液和二苯基甲烷-4，4′-二異氰酸酯室溫混合得水基聚合物膠黏劑。本發(fā)明膠黏劑用于木材膠合板的黏接。
文檔編號C09J11/06GK101948670SQ201010507669
公開日2011年1月19日 申請日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者劉志蓮, 劉思全, 崔玉, 王志玲, 鄭魯沂 申請人:濟(jì)南大學(xué)