[发明专利]凹土/水性聚氨酯复合粘合剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机粘合剂领域，涉及一种凹土/水性聚氨酯复合粘合剂的制备方法。

背景技术

水性聚氨酯(PU)以水作为分散介质，具有无毒，无污染，不燃，环保等优点，是一 种应用前景广泛的“绿色材料”，已经成为科研人员的研究热点。按使用形式可分为单组 份和双组份两类。单组份水性聚氨酯是可直接使用，或无需交联剂即可得到所需使用性能 的水性聚氨酯；若单独使用不能获得所需的性能，必须添加交联剂，或者一般单组份水性 聚氨酯添加交联剂后能提高粘接性能，在这些情况中，水性聚氨酯主剂和交联剂二者就组 成双组份体系。如陈元武提出了一种双组分水性乙烯基聚氨酯胶粘剂的制备方法，该胶用 于木材加工，具有优良的粘接强度、耐水、耐溶剂等特点。但由于它是双组份胶粘剂，使 用不方便，储存时间受到限制。

为了解决这一问题，胡国文发表了蓖麻油和丙烯酸酯双重改性水性聚氨酯复合乳液的 研制的论文，文中采用1，4-丁二醇，二羟甲基丙酸(DMPA)和乙二胺(EDA)为扩链 剂，蓖麻油(C.O.)为交联剂，以甲基丙烯酸甲酯(MMA)/丙烯酸丁酯(BA)共聚物对 水性聚氨酯进行改性，得到性能稳定的水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液。蓖麻油用量增加， 耐水性变好，硬度增加，但柔韧性变差；DMPA用量增加，乳液外观和稳定性均变好，硬 度增加，但耐水性变差；随着BA用量的增加，乳液粘度及膜的力学性能变好，但硬度变 小。较佳的C.O.用量为15％-20％；DMPA用量为7.45％；BA用量为4.0％-6.0％，这样所得乳 液综合性能较好。但此乳液具有少量BA的单体气味。

近年来纳米技术及纳米复合材料已经成为科学研究和材料开发的热点，并成为跨学科 发展的新领域。凹凸棒土简称凹土。凹土是一种多孔性层链状结构的含水富镁硅铝酸盐粘 土矿物，属于天然多孔纳米矿物材料。凹土晶体形态为棒状或纤维状，单晶直径大多20～ 40nm，长度为0.1～5μm，所以其具有很大的长径比，结构特征属于一维纳米粒子。凹土 具有许多优异的物理化学性能，比表面积大，吸附能力强，热稳定性好，还具有增稠性、 触变性、防沉性、粘接性等特点。

如中国专利200910052605.4报道了“凹凸棒土(AT)/酚醛树脂(PF)纳米复合材料的制备 方法”，该发明涉及凹凸棒土AT/酚醛树脂PF纳米复合材料的制备方法，包括：(1)将凹凸 棒土AT原土与去离子水混合，搅拌0.5-2小时，再与双氧水混合，静置，倾出上层悬浮 液；悬浮液与HCl溶液混合，在超声波作用下搅拌，过滤至中性，风干，球磨，干燥；(2) 将酚醛树脂PF溶解到溶剂中，搅拌1-5小时；(3)将步骤(1)制得的凹凸棒土添加到上述酚 醛树脂溶液中，在超声波作用下搅拌，真空脱泡，倒入模具中，固化。该发明简便易行， 设备简单，成本低，制得的纳米复合材料不仅具有传统材料的优良性质，而且提高了酚醛 树脂的热稳定性和力学性能。

我国木材加工使用粘合剂主要是人造板制造和木制品生产两大领域。“三醛树脂”胶 (脲醛树脂胶、酚醛树脂胶和三聚氰胺-甲醛树脂胶)是木材加工应用最多的三大合成胶 种。所制板材市场份额高达80％以上，由于其板材中残留甲醛有害单体，危害人类健康。 因此研发环保无毒，符合技术指标要求的木材加工用胶成为发展的必然。

本发明利用凹土的特殊性能，将其与水性聚氨酯复合，可吸附粘合剂中少量有机物游 离单体，去除单体气味，同时聚氨酯分子链与凹土上的羟基发生反应、吸附或缠绕，提高 产品的粘结强度，耐热性及储存稳定性，并将复合产品应用于木材加工领域，得到高品质 板材，其指标可达E0或E1板材要求(本产品无甲醛)。(E0级板甲醛释放量小于等于 0.5mg/L，E1级板甲醛释放量小于等于1.5mg/L)

发明内容

本发明目的在于提供凹土/水性聚氨酯复合粘合剂的制备方法，并将其应用在木材加 工领域。

本发明的工艺路线分为三个阶段：第一阶段为预聚合，即由羟基单体、亲水单体(含 有亲水基团的单体，是专业术语)、异氰酸酯、改性单体通过逐步聚合和自由基聚合，生 成改性聚氨酯预聚体；第二阶段为中和成盐后加凹土悬浮液进行预聚体的分散；第三阶段 为加入扩链剂后形成凹土/水性聚氨酯复合粘合剂乳液。

本发明凹土/水性聚氨酯复合粘合剂的制备方法，按照下述步骤进行：