一种纳米氧化铝改性酚醛树脂胶粘剂及其制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种纳米氧化铝改性酚醛树脂胶粘剂及其制备方法和用途，所述改性酚醛树脂胶粘剂通过纳米氧化铝的添加使用、助剂组分的合适选择以及工艺的改进而有效地改善了胶粘剂的整体性能，在竹木胶合板，刨花板，定向刨花板，层积材，集成材，重组材等木材或竹材的加工制造中具有十分广泛的工业化应用价值。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，所述改性酚醛树脂胶粘剂通过纳米氧化铝的添加使用、助剂组分的合适选择以及工艺的改进而有效地改善了胶粘剂的整体性能，在竹木胶合板，刨花板，定向刨花板，层积材，集成材，重组材等木材或竹材的加工制造中具有十分广泛的工业化应用价值。【专利说明】
本专利技术涉及一种酚醛树脂胶粘剂及其制备方法和在木材加工中的用途，更具体地 涉及一种纳米氧化铝改性的酚醛树脂胶粘剂及其制备方法和在竹材或木材的胶合板、刨花 板、层积材、集成材、重组材等加工制造行业中的应用。
技术介绍
酚醛树脂属于热固型树脂，由于其支化交联度高，具有较高的强度和良好的耐水 性，同时兼具优异的耐热、耐磨和耐化学腐蚀等诸多优点，因此酚醛树脂胶粘剂常作为高性 能的胶粘剂产品而应用于户外结构材的制造，具有较高的经济附加值。木材加工行业中对 于胶粘剂的使用是非常广泛的，而酚醛树脂作为胶粘剂中历史悠久且性能优异的一员更是 被大量用于竹木胶合板材的加工制造中。 现有技术中已有诸多相关酚醛树脂胶粘剂及其改性的相关报道，例如： CN103540271A的专利申请报道了一种酚醛树脂木材胶粘剂改性剂，其包含一定重 量配比的二氧化硅粒子、二氧化钛粒子、聚乙烯吡咯烷酮、非离子型表面活性剂（烷基酚聚 氧乙烯醚）。经过改性酚醛树脂胶粘剂加工的木材产品强度能够增加20%以上，防霉性能 提商50%以上，且成本低，从而大幅提商了广品的附加值。 CN103525346A的专利申请公开了一种硼改性酚醛树脂胶粘剂，其通过合成聚硼硅 氧烷、合成改性酚醛树脂、制备硼改性酚醛树脂胶粘剂的步骤，实现了改性酚醛树脂胶粘剂 的制备，并有效提1? 了其耐热性和粘结强度。 CN102994027A的专利申请报道了 一种酚醛树脂胶粘剂，其由一定重量配比的酚醛 树脂、聚有机硅氧烷、防老剂、磷酸三甲酚酯、乙醇、丙酮、石棉粉、硅烷偶联剂、改性纳米氧 化镁为组分制备而成，改性纳米氧化镁的加入改善了胶粘剂的流动性和储存稳定性，并降 低了酚醛树脂胶粘剂的生产成本，具有广泛的应用价值。 CN103642439A的专利申请公开了 一种胶粘剂，其包含三聚氰胺胶粉、丙酮、稳定 齐?、消泡剂、酚醛树脂、氨化铍、改性纳米氧化镁、乙醇等组分，使用效果好、成本低。 尽管现有技术中已存在多种新型的酚醛树脂胶粘剂，但却存在着胶合强度、耐久 度、甲醛释放量等性能参数仍需改进的必要。由于酚醛树脂的固化过程与所制备的材料的 强度，耐久度和甲醛释放量直接相关，为提高产品的质量和降低生产能耗，快速固化酚醛树 脂一直是研究热点。特别是对于大型的竹木结构材，材料体积的增大造成了热量传递的困 难，而热压温度的提升和固化时间的增加容易造成材料表面碳化变色，影响产品的外观。因 此，在较低温度下实现胶粘剂的快速固化显得尤为重要。现有的快速固化酚醛树脂胶粘剂 如间苯二酚改性酚醛树脂，能实现常温下的快速固化，但其原料成本较高，并对传统酚醛树 脂胶粘剂的配方进行了较大改变，需对实际生产中的现有设备进行调整改造，带来诸多不 便。其他固化剂，如苯磺酰氯，硫酸乙酯等，均为酸性催化机理，催化效率较高，但上述固化 剂或会放出刺激性气体，影响现场环境，或会造成产品的适用期缩短，降低其机械性能等， 具有明显的缺陷。 近年来发展起来的金属氧化物和无机盐催化剂在成本、性能和易用性上具有明显 的优势。但大多数这样的金属氧化物和无机盐在酚醛树脂的水性环境中的溶解性很差，难 以充分分散均匀，影响了催化效率，同时金属离子种类的不同会影响其效果。由于目前尚未 有使用氧化铝类化合物用作酚醛树脂固化催化剂的技术见诸报道。此外，纳米材料具备小 尺寸、大比表面积等特点，将催化剂制备成纳米材料能够极大的提1?其分散性，进而提1?催 化效率、降低其使用量及成本。 针对现有技术存在的问题，本专利技术人通过文献调研和大量实验探索而开发出一种 纳米氧化铝改性的酚醛树脂胶粘剂，其具有固化速度快，粘接强度高，甲醛释放量低等优 点，具备广泛的工业化前景和市场价值。
技术实现思路
为了制备得到性能优异、成本低廉的改性酚醛树脂胶粘剂，本专利技术人对此进行了 大量深入的研究，在付出了充分的创造性劳动和经过深入的科学探究后，从而完成了本发 明。 具体而言，本专利技术主要涉及三个方面。 第一个方面，本专利技术涉及一种纳米氧化铝改性酚醛树脂胶粘剂的制备方法，其特 征在于：按照如下步骤进行： (1)将34-42份的甲醛、24-32份的苯酚、6-12份的氢氧化钠水溶液和4-10份的水 加入到反应器中，搅拌均匀，同时升温至80-95°C，保温30-60分钟，降温至65-80°C，得到反 应物I ; (2)向步骤⑴的反应物I中分批加入6-10份甲醛、2-6份氢氧化钠水溶液，恒温 75-85°C反应，保温90-180分钟，得到反应物II ; (3)当步骤（2)的反应物II粘度达到100-2000厘泊时停止反应，加入1-4份氢氧 化钠水溶液、0-7份尿素，降温至30-50°C，得到反应物III ; (4)向步骤（3)得到的反应物III中加入0. 01-10份的纳米氧化铝、0. 01-1份硅 烷偶联剂，和/或〇. 01-1份表面活性剂，于25-45°C下超声分散10-30分钟或搅拌20-40分 钟，得到改性胶粘剂产品。 在本专利技术中，除非另有规定，否则所有涉及组分用量的"份"均代表重量份数。 在本专利技术的所述制备方法中，步骤⑴和步骤（2)中的所述甲醛为质量浓度 为30-40 %的甲醛水溶液，非限定性地可为35 %、36 %、37 %、38 %、39 %或40 %，优选为 35-40%，更优选为37%。 在本专利技术的所述制备方法中，步骤（1)、步骤（2)和步骤（3)中的氢氧化钠水溶液 的质量浓度为30-60%，，非限定性地可为30%、40%、50%或60%。 在本专利技术的所述制备方法中，所述纳米氧化铝的粒径为20-200nm，例如可为 20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、120nm、140nm、160nm、180nm 或 200nm，优选20-100nm ;晶型为α或γ中的任意一种。 在本专利技术的所述制备方法中，所述硅烷偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷、 Ν-(β -氨乙基）-γ -氨丙基二乙氧基娃烧、3-脈丙基二乙氧基娃烧中的任意一种，优选为 3_氣基丙基二乙氧基娃烧。 在本专利技术的所述制备方法中，所述表面活性剂为阴离子型表面活性剂，所述阴离 子表面活性剂优选为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠如月桂醇聚氧乙烯醚-5硫酸钠、十二烷基 磺酸钠、单十二烷基磷酸酯钾中的任意一种或多种，优选为十二烷基苯磺酸钠。 在本专利技术的所述制备方法中，步骤（1)中甲醛的份数为34-42份，非限定性地可为 34份、35份、36份、37份、38份、39份、40份、41份或42份。 在本专利技术的所述制备方法中，步骤（1)中苯酚的份数为24-32份，非限定性地可为 24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份、31份或22份。 在本专利技术的所述制备方法中，步骤（1)中氢氧化钠水溶液的份数为6-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米氧化铝改性酚醛树脂胶粘剂的制备方法，其特征在于：按照如下步骤进行：(1)将34‑42份的甲醛、24‑32份的苯酚、6‑12份的氢氧化钠水溶液和4‑10份的水加入到反应器中，搅拌均匀，同时升温至80‑95℃，保温30‑60分钟，降温至65‑80℃，得到反应物I；(2)向步骤(1)的反应物I中分批加入6‑10份甲醛、2‑6份氢氧化钠水溶液，恒温75‑85℃反应，保温90‑180分钟，得到反应物II；(3)当步骤(2)的反应物II粘度达到100‑2000厘泊时停止反应，加入1‑4份氢氧化钠水溶液、0‑7份尿素，降温至30‑50℃，得到反应物III；(4)向步骤(3)得到的反应物III中加入0.01‑10份的纳米氧化铝、0.01‑1份硅烷偶联剂，和/或0.01‑1份表面活性剂，于25‑45℃下超声分散10‑30分钟或搅拌20‑40分钟，得到改性胶粘剂产品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张融，江泽慧，费本华，覃道春，
申请(专利权)人：国际竹藤中心，
类型：发明
国别省市：北京;11