本技術(shù)涉及高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種單組分膠合板用無(wú)甲醛膠粘劑及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、膠合板是由木段旋切成單板或由木方刨切成薄木，再用膠粘劑膠合而成的三層或多層的板狀材料，目前膠合板上使用的粘結(jié)劑主要是甲醛系膠粘劑，由于其性價(jià)比較高，在膠合板生產(chǎn)中得到廣泛使用，然而甲醛系膠粘劑含有大量的游離甲醛，導(dǎo)致室內(nèi)空氣中的游離甲醛超標(biāo)嚴(yán)重。隨著人們對(duì)室內(nèi)環(huán)境污染物和自身健康的重視，以及木材加工產(chǎn)業(yè)的升級(jí)，使用無(wú)甲醛膠粘劑生產(chǎn)膠合板成為近年來(lái)的研究的熱點(diǎn)。

2、專利cn?114539973?a公開了一種無(wú)醛膠合板用膠粘劑和制備方法及其應(yīng)用，按照百分含量，使用25wt％多亞甲基多苯基異氰酸酯pm400，6wt％低粘纖維素hx400，1.5wt％絹云母粉，2wt％二丙二醇丁醚，10wt％面粉，3wt％碳酸鈣，0.03wt％殺菌劑kordex，52.47wt％工藝水。專利cn?111918945a公開了一種耐水性能優(yōu)異的無(wú)甲醛膠粘劑組合物，其包含：(a)丙烯酸聚合物的水性乳液；和(b)脂肪族異氰酸酯交聯(lián)劑；其中所述丙烯酸聚合物具有至少一個(gè)結(jié)構(gòu)單元，所述結(jié)構(gòu)單元具有至少一個(gè)異官能團(tuán)的一種或多種烯系不飽和單體，并且所述丙烯酸聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-45℃到0℃。該專利采取沸水中煮4h，63℃的空氣對(duì)流干燥箱中干燥20h，再在沸水中煮4h來(lái)測(cè)試其膠合強(qiáng)度，最高為1.1mpa。另該配方使用活性較低的脂肪族異氰酸酯交聯(lián)劑，雖然可以達(dá)到約4h的適用期，然而其開口時(shí)間并不長(zhǎng)，開口時(shí)間達(dá)不到≥6h。

3、上述幾種無(wú)甲醛膠粘劑中，均屬于雙組分膠粘劑，a組分+活性較高的固化劑b組分的形式，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)采用現(xiàn)用現(xiàn)配混合的方式使用，通常固化劑屬于異氰酸酯體系，該固化劑活性較大，遇到水會(huì)和水進(jìn)行反應(yīng)，這種雙組分體系膠水的適用期一般小于4h，而且這種雙組分的膠水在使用過(guò)程中還存在以下一些問(wèn)題：

4、1、膠粘劑在配制后要立即使用，如果生產(chǎn)設(shè)備故障臨時(shí)停車，膠粘劑可能由于存放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而失效，不僅降低了連續(xù)生產(chǎn)的靈活性，而且還增加生產(chǎn)廠商的成本；

5、2、每次配制膠粘劑均需要稱量攪拌操作，不僅配料效率較低，而且人工成本居高不下；

6、3、各組分在頻繁的稱量配制過(guò)程中容易造成物料的累積損耗。

7、因此研發(fā)一種單組分膠合板用無(wú)甲醛膠粘劑，該膠粘劑能在嚴(yán)苛的單面涂膠的工藝條件下適應(yīng)現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備和條件、具有長(zhǎng)開口時(shí)間(開口時(shí)間≥6h)、適用期長(zhǎng)不含甲醛的膠合板用膠粘劑，是整個(gè)行業(yè)急需要解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種單組分膠合板用無(wú)甲醛膠粘劑。

2、本發(fā)明所述的一種單組分膠合板用無(wú)甲醛膠粘劑，包括水溶性丙烯酸樹脂、填充劑、增稠劑、多元醇固化劑和水；所述多元醇固化劑為包含至少兩個(gè)羥基的化合物，該單組分無(wú)甲醛膠粘劑在經(jīng)過(guò)120～200℃的熱壓條件下會(huì)發(fā)生交聯(lián)固化反應(yīng)，變成粘結(jié)性能優(yōu)越的熱固性樹脂。

3、在本技術(shù)的一種實(shí)施方式中，本發(fā)明所述的單組分膠合板用無(wú)甲醛膠粘劑，以100重量份數(shù)計(jì)，包括10～50份水溶性丙烯酸樹脂、5～40份填充劑、0.5～5份增稠劑、5～25份多元醇固化劑和余量水。

4、在本技術(shù)的一種實(shí)施方式中，多元醇固化劑為β-羥烷基酰胺、1,2-乙二醇、1,3-丙二醇、一縮二乙二醇、1,4-丁二醇、1,2,3-環(huán)已三醇、1,2,4-丁三醇、1,2,3-丁三醇、1,2,5-戊三醇、甘油、甘油聚醚多元醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2-甲基-2,4-丁二醇、1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、1,6-己二醇、1,4-環(huán)己二醇、2-乙基-1,3-己二醇、2-羥甲基-2-甲基-1,3-丙二醇、2-乙基-2-羥甲基-2-甲基-1,3-丙二醇、1,2,6-己三醇、2,2-二羥甲基-2,3-丙二醇、季戊四醇、三羥甲基丙烷、葡萄糖、果糖、山梨醇、蔗糖、甘露糖醇、麥芽糖、麥芽糖醇、葡萄糖、間苯二酚、鄰苯二酚、連苯三酚、1,2-乙二醇二聚體、1,2-乙二醇三聚體、1,2-丙二醇、1,2-丙二醇二聚體、1,2-丙二醇三聚體、乙醇胺、異丙醇胺、二乙醇胺、二異丙醇胺、三乙醇胺、(甲基)丙烯酸羥乙酯的均聚物、(甲基)丙烯酸羥乙酯的共聚物、(甲基)丙烯酸羥丙酯的均聚物、(甲基)丙烯酸羥丙酯的共聚物或聚乙烯醇，更優(yōu)選地，多元醇固化劑為β-羥烷基酰胺。

5、所述β-羥烷基酰胺為式i所示：

6、其中，r為甲基或氫，m＝2～8。

7、進(jìn)一步，m優(yōu)選為4，所選擇的β-羥烷基酰胺包括但不限于n,n,n',n'-四(2-羥乙基)己二酰胺、n,n,n',n'-四(2-羥丙基)己二酰胺等。

8、所述水溶性丙烯酸樹脂是由含乙烯基的不飽和羧酸單體和憎水性功能單體在水溶液中進(jìn)行溶液聚合得到水性高分子聚合物，所述水溶性丙烯酸樹脂中不添加乳化劑，所述水溶性丙烯酸樹脂具有≤1nm的分子尺寸，所述水溶性丙烯酸樹脂的數(shù)均分子量為2000～30000，所述水溶性丙烯酸樹脂的數(shù)均分子量為，更優(yōu)選地，所述水溶性丙烯酸樹脂的數(shù)均分子量為8000～25000，本發(fā)明所述的數(shù)均分子量是通過(guò)凝膠滲透色譜法(gpc)測(cè)試得到。

9、本技術(shù)需要說(shuō)明的是，本專利所述的單面涂膠，有特定的意義，即在兩個(gè)粘結(jié)基材單板之間，只有一面有涂膠層的狀態(tài)。實(shí)際生產(chǎn)中有兩種單面涂膠的方式。例如對(duì)于7層膠合板的生產(chǎn)，將組坯后的單板從下到上編號(hào)1-7，每層單板設(shè)置上面層和下面層。一種單面涂膠的方式是使用單輥涂膠機(jī)涂膠，1、2、3、4、5、6層單板經(jīng)過(guò)單輥涂膠機(jī)后，每一張單板的上面層涂膠，縱橫組坯后第7張單板蓋在第6張單板上，共6個(gè)涂膠層。第二種單面涂膠的方式是使用雙輥涂膠機(jī)，2、4、6號(hào)單板經(jīng)過(guò)雙輥涂膠機(jī)后上面層和下面層均涂膠，而1、3、5、7號(hào)單板無(wú)需涂膠，將雙面涂膠和未涂膠的單板交叉組坯即得膠合板，共6層涂膠層。這兩種方式最后的涂膠狀態(tài)均是在兩個(gè)粘結(jié)基材之間，只有一面有涂膠層的狀態(tài)，這是目前生產(chǎn)膠合板最為常用和普遍的生產(chǎn)工藝。如果為了確保粘結(jié)劑可以在單板的任何一個(gè)面層均達(dá)到均勻分布，也可以對(duì)2、3、4、5、6號(hào)單板使用雙輥涂膠機(jī)雙面，1、7號(hào)單板使用單輥涂膠機(jī)涂膠單面涂膠，則實(shí)際涂膠層的數(shù)量則為12層。該方式生產(chǎn)效率將要下降一倍甚至更多，涂膠量需要提高70～100％(因?yàn)閱伟逶谕磕z過(guò)程存在一個(gè)最低涂膠量)，大大提高成本。因此絕大部分膠合板生產(chǎn)中，均是通過(guò)單面涂膠的方式進(jìn)行生產(chǎn)的，這就要求膠粘劑在相鄰單板之間具有足夠的轉(zhuǎn)移率才能夠保證膠合板的性能。本專利所述的以下設(shè)計(jì)膠合板生產(chǎn)工藝，均為單面涂膠。

10、在本技術(shù)的一種實(shí)施方式中，所述水溶性丙烯酸樹脂的固含量為30％～70％。

11、在本技術(shù)的一種實(shí)施方式中，所述水溶性丙烯酸樹脂單體為含乙烯基的不飽和羧酸單體。

12、在本技術(shù)的一種實(shí)施方式中，所述含乙烯基的不飽和羧酸單體選自丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來(lái)酸、馬來(lái)酸酐、巴豆酸、異巴豆酸、肉桂酸、異肉桂酸、油酸、3-乙基-3-丁烯酸、富馬酸、丁烯酸、2-甲基馬來(lái)酸、衣康酸、2-甲基衣康酸中的一種或多種。

13、在本技術(shù)的一種實(shí)施方式中，所述憎水性功能單體的添加量為總單體添加量的10～35％。若憎水性功能單體添加量過(guò)少，耐水性能無(wú)法明顯提高，從而導(dǎo)致浸漬剝離性能和膠合強(qiáng)度性能無(wú)法有較大提高；憎水性功能單體的添加量過(guò)多時(shí)，產(chǎn)品的水溶性和穩(wěn)定性會(huì)受到影響，無(wú)法做出可以在水中能穩(wěn)定溶解的丙烯酸樹脂。

14、在本技術(shù)的一種實(shí)施方式中，所述憎水性功能單體可選自丙烯酸酯類單體、乙烯基類芳香族單體、乙酸乙烯酯類單體、乙烯基單體以及其它可參與聚合反應(yīng)的單體如丙烯腈或(甲基)丙烯酸縮水甘油酯。

15、在本技術(shù)的一種實(shí)施方式中，所述丙烯酸酯類單體可選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異癸酯或甲基丙烯酸月桂酯。

16、在本技術(shù)的一種實(shí)施方式中，所述乙烯基類芳香族單體可選自苯乙烯、α-甲基苯乙烯、p-甲基苯乙烯、乙基乙烯基苯、乙烯基萘、乙烯基二甲苯或乙烯基甲苯。

17、在本技術(shù)的一種實(shí)施方式中，所述乙酸乙烯酯類單體可選自乙酸乙烯酯或丁酸乙烯酯；乙烯基單體，例如乙烯醇、氯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基二苯甲酮或偏二氯乙烯。

18、在本技術(shù)的一種實(shí)施方式中，可以向水溶性無(wú)甲醛膠粘劑中添加填充劑，添加填充劑有利于降低膠粘劑的成本，提高其耐水性能及強(qiáng)度。

19、在本技術(shù)的一種實(shí)施方式中，所述填充劑選自膨潤(rùn)土、煅燒高嶺土、水洗高嶺土、硫酸鈣、滑石粉、沸石、云母粉、凹凸棒土、硫酸鋇、石英粉、氣相二氧化硅中的一種或多種。

20、在本技術(shù)的一種實(shí)施方式中，所述填充劑可選自改性膨潤(rùn)土、煅燒高嶺土、滑石粉中的一種或多種。

21、在本技術(shù)的一種實(shí)施方式中，所述改性膨潤(rùn)土為鈉基膨潤(rùn)土。

22、在本技術(shù)的一種實(shí)施方式中，所述鈉基膨潤(rùn)土的目數(shù)為600目-1250目，比表面積為400-800m2/g。

23、在本技術(shù)的一種實(shí)施方式中，還可以向單組分膠合板用無(wú)甲醛膠粘劑中添加增稠劑，提高膠粘劑配方的粘度，用于方便涂膠，獲得所需要的涂膠量，膠粘劑的粘度調(diào)節(jié)范圍優(yōu)選為6000～12000cp，本發(fā)明所述粘度通過(guò)旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)得；所述增稠劑選自陰離子型聚丙烯酰胺類增稠劑、硅酸鎂鋰、黃原膠、羥乙基纖維素醚類增稠劑、海藻酸鈉、瓜兒膠、膨潤(rùn)土、非離子型聚氨酯流變改性劑中的一種或多種。

24、在本技術(shù)的一種實(shí)施方式中，所述單組分膠合板用無(wú)甲醛膠粘劑膠合強(qiáng)度≥0.7mpa(桉木)；所述單組分膠合板用無(wú)甲醛膠粘劑的適用期≥6個(gè)月；所述單組分膠合板用無(wú)甲醛膠粘劑的開口時(shí)間≥6h；所述單組分膠合板用無(wú)甲醛膠粘劑具有≥90％的轉(zhuǎn)移率。

25、進(jìn)一步，本發(fā)明所述的單組分膠合板用無(wú)甲醛膠粘劑的制備方法，包括以下步驟：

26、在分散器中分別加入水、水溶性丙烯酸樹脂，攪拌5～10min，加入填充劑和增稠劑，攪拌20～25min，加入多元醇固化劑，攪拌3～5min，得到所述的一種單組分膠合板用無(wú)甲醛膠粘劑。

27、進(jìn)一步，本發(fā)明所述的單組分膠合板用無(wú)甲醛膠粘劑的制備方法，包括以下步驟：

28、使用涂膠設(shè)備將所制單組分膠合板用無(wú)甲醛膠粘劑進(jìn)行單面涂膠，單面涂膠量為160-280g/m2；

29、將涂膠后的單板按照纖維方向相互垂直的原理進(jìn)行組坯，得到組坯膠合板；

30、組坯膠合板堆垛完成后進(jìn)行冷壓，冷壓壓力為0.5-1.2mpa，冷壓時(shí)間為30-60min；

31、將冷壓后的組坯板進(jìn)行熱壓，熱壓溫度為140-170℃，熱壓壓力0.7-1.5mpa，熱壓時(shí)間按厚度根據(jù)1min/mm計(jì)算，養(yǎng)生48h即得到無(wú)甲醛膠合板。

32、進(jìn)一步，本發(fā)明所述的一種單組分膠合板用無(wú)甲醛膠粘劑在制備膠合板中的應(yīng)用。

33、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

34、1、本技術(shù)的單組分膠合板用無(wú)甲醛膠粘劑配方不包含異氰酸酯等活性較高的固化劑，添加多元醇固化劑并做成單組分，適用期長(zhǎng)，還可以解決現(xiàn)有技術(shù)雙組分膠粘劑因適用期短而導(dǎo)致的膠粘劑無(wú)法施工、性能降低的問(wèn)題；

35、2、本技術(shù)的單組分膠合板用無(wú)甲醛膠粘劑所用的水溶性丙烯酸樹脂具有≤1nm的分子尺寸，并且屬于水性真溶液體系，干燥過(guò)程為無(wú)乳液存在的物理成膜過(guò)程，為水溶性無(wú)甲醛膠粘劑的滲透和轉(zhuǎn)移提供了非常有利的基礎(chǔ)條件；

36、3、本技術(shù)在水溶性丙烯酸樹脂中添加10～35％憎水性功能單體可以使膠粘劑在保持長(zhǎng)開口時(shí)間及適用期的基礎(chǔ)上，開口時(shí)間≥6h，適用期≥6個(gè)月且性能持久，具有熱水煮≥0.7mpa的膠合強(qiáng)度；

37、4、本技術(shù)的單組分膠合板用無(wú)甲醛膠粘劑具有≥90％的轉(zhuǎn)移率，遠(yuǎn)超現(xiàn)有技術(shù)的乳液型無(wú)甲醛膠粘劑和雙組分膠粘劑；

38、5、本技術(shù)的單組分膠合板用無(wú)甲醛膠粘劑的原料無(wú)甲醛，安全環(huán)保無(wú)毒無(wú)害。