[发明专利]中高密度纤维板用水性聚氨酯的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性聚氨酯及其制备方法，特别涉及中高密度纤维板生产用环保无毒水性聚氨酯及其制备方法，属于人造板胶粘剂领域。 

背景技术

中高密度纤维板由于其性能优异、便于加工、价格适中等特点，一直受到人们的青睬。随着科技进步，纤维板的衍生系列产品、深加工品种的不断出现和完善，各类纤维板将越来越广泛地应用在国民经济各个领域。 

纤维板生产离不开胶粘剂。目前，脲醛树脂胶占纤维板生产用胶粘剂总量的90％以上，但脲醛树脂的致命缺陷就是甲醛的污染。伴随人们对室内环境要求的不断提高，超低甲醛释放甚至无甲醛释放高端纤维板必将成为未来的主流产品。开发这类高端产品，必须选用超低甲醛含量脲醛树脂或其它不含甲醛类胶粘剂，本发明的水性聚氨酯就是在这种前提下研发而成。 

水性聚氨酯以其优异的胶合性能和环保特性，在制鞋、皮革、建筑、汽车内饰及食品包装行业得到广泛应用，但真正用于纤维板生产的水性聚氨酯鲜有报道。 

目前，水性聚氨酯胶粘剂在国内工业上应用的还很少，溶剂型的还占主要市场。水性聚氨酯的合成主要有丙酮法、乳化法、熔融分散法、预聚体混合法、可水分散的异氰酸酯法和固体自动分散法。由于大部分合成方法需要引入溶剂来控制体系粘度，溶剂的引入会带来TVOC的污染，工艺复杂，较难控制，所以利用改性手段合成水性聚氨酯成为研究趋势。国内外学者对水性聚氨酯的改性主要集中在交联改性、共混改性、共聚改性和助剂改性四个方面，而用于人造板合成的水性聚氨酯却鲜有报道。 

专利 03156243.4 介绍了一种木材胶粘剂及其制造方法，其成分为单宁、MDI、聚醚、甲醛、乙辛酸、吐温-80和二月桂酸二丁基锡，以一定重量比例放入容器中一起进行搅拌混合，保持30分钟即成。改树脂不仅具有优异的粘接性能，还具有耐水性和耐热性，成本低，工艺简单，适合于胶接木材。 

专利200910011661.3公开了一种双组份固化型秸秆人造板用无醛水性胶粘剂，Ａ组分为固体，由聚乙烯醇（PVA）、羧甲基纤维素、硅酸钠组成；Ｂ组分为液体，为含二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）的溶液。使用时将两组份混合均匀，成本较低，用于粘接非木质人造板。 

 专利201210068245.9 公开了一种MDI／KH550改性木质纤维及其制备方法 ，该法第一步，将木纤维与MDI进行反应，第二步加入硅烷偶联剂进行改性，第三部进行有机溶剂抽提，通过此法改性的木质纤维耐水性强，但成本较高。 

还有申请专利99811154.6曾提到低含量MDI的异氰酸酯胶粘剂能用于纤维板生产，其合成工艺和施加方法都与本专利发明的水性聚氨酯有本质的不同。 

发明内容

本发明的目的是针对纤维板生产中存在的甲醛释放引发的环境问题、产品防水防潮效果差引起的板材功能缺陷问题，提供一种中高密度纤维板用水性聚氨酯的制备方法，其制备的水性聚氨酯，用于纤维板生产，可以生产符合日本F****级、美国CARB认证Ш阶段、欧标E₀级甲醛释放要求，室内外要求的防水防潮板材。 

本发明的技术方案是：中高密度纤维板用水性聚氨酯的制备步骤包括亲水性聚氨酯预聚体的合成和低分子量氨基树脂共混改性；所述亲水性聚氨酯预聚体的组分以重量比计为：聚酯多元醇8～15%，异氰酸酯a 40～60%，亲水性扩链剂1.5～6%，催化剂0.5～3%，异氰酸酯b 10～25%，氨基硅烷偶联剂的0.5～3%，中和剂4～10%；所述的异氰酸酯a为甲苯二异氰酸酯（TDI）、二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）中的一种或两种组合；所述的异氰酸酯b为多亚甲基多苯基异氰酸酯（PAPI）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）中的一种或两种组合；所述的催化剂为三乙胺、三乙烯二胺、二月桂酸二丁基锡、二甲基环己胺中的一种或多种组合；具体制备步骤如下： 

1）亲水性聚氨酯预聚体的合成：在反应釜中加入聚酯多元醇、异氰酸酯a、亲水性扩链剂，控制反应温度为40～60℃，保温1.5～2h；然后升温至60～80℃，加入催化剂、并缓慢滴加异氰酸酯b，待-NCO含量无变化时，加入氨基硅烷偶联剂并开始降温；当温度降至30～50℃时，加入中和剂，控制pH为7.0～7.5，高速乳化15～35min制得亲水性聚氨酯预聚体；

2）低分子量氨基树脂共混改性：向亲水性聚氨酯预聚体加入占水性聚氨酯总质量20～40%的MUF预缩液，搅拌15～35min出料即得中高密度纤维板用水性聚氨酯；所述MUF预缩液为低摩尔比氨基树脂，摩尔比三聚氰胺: 尿素: 甲醛=0.05～0.2：0.6～0.9：1。