异氰酸酯基木质材料粘合剂及其应用方法技术

本发明专利技术涉及一种异氰酸酯基木质材料粘合剂，包含以下组分：(a)多异氰酸酯和/或其衍生物、(b)聚酰胺和(c)偶联剂；本发明专利技术还提供了上述粘合剂的应用方法。本发明专利技术的木质材料粘合剂组合物用作人造板粘合剂时，具有突出的防水性能以及优异的力学性能。

Isocyanate-based Wood Material Adhesive and Its Application

The invention relates to an isocyanate-based wood material adhesive, which comprises the following components: (a) polyisocyanate and/or its derivatives, (b) polyamide and (c) coupling agent, and also provides the application method of the adhesive. The wood binder composition of the invention has outstanding waterproof performance and excellent mechanical properties when used as wood-based panel binder.

【技术实现步骤摘要】
异氰酸酯基木质材料粘合剂及其应用方法
本专利技术涉及一种异氰酸酯基木质材料粘合剂及其应用方法，特别涉及一种木质人造板用异氰酸酯基木质材料粘合剂。
技术介绍
目前常用的人造板用合成胶粘剂为醛类胶粘剂，即脲醛树脂(UF)、酚醛树脂(PF)、三聚氰胺-甲醛树脂等胶粘剂为代表的“三醛胶”。这三类胶粘剂都采用甲醛为合成原料，胶接制品在生产和使用过程中都有甲醛逸出,被视为室内空气污染的主要源头之一，污染周期长、难以根本去除，一直困扰着人造板行业的发展。出于环境因素的考虑，无醛的异氰酸酯胶粘剂近年来得到了越来越广泛的应用。除不含甲醛外，异氰酸酯还有许多优点，如胶接强度高，固化速度快，板材物理性能优异等。大量研究表明，由于异氰酸酯所含NCO基团能够与木质材料中的活性氢发生反应形成化学键，因此使用异氰酸酯作为木材粘合剂所制得的板材通常具有出色的防水性能，其耐水性较传统脲醛胶大幅提高。但在用作室外建筑结构板材或地板基材时，其耐水性能仍然不能达到要求。为提高耐水性，通常需要加大异氰酸酯的用量。然而，由于异氰酸酯单位成本较高，加大用胶量将大幅提高板材用胶成本。为解决以上问题，在以传统脲醛胶为粘合剂的人造板制造过程中，现有技术通常采用含石蜡成分的防水剂。石蜡的化学成分是饱和正构烷烃，几乎没有任何反应活性，是优良的疏水物质，长期以来被视为最好的防水剂。如专利CN102950429公开了一种防水、防霉剂及其制备方法，该防水、防霉剂包括由石蜡、硬脂酸和十二烷基-α-D-葡萄糖苷组成的胶囊核和高分子化合物明胶和壳聚糖组成的胶囊壳，可有效降低人造板的瞬时吸水速度；CN104559828公开了一种刨花板用乳化石蜡防水剂，该防水剂以固体石蜡、硬脂酸和水为主要原料，烷基聚氧乙烯醚和聚三梨酯为乳化剂，三聚磷酸蜡为催化剂，羧甲基纤维素钠为胶黏剂，在一定温度下经分布乳化皂化反应而成，具有较高的固含量与良好的防水性能。但正是由于石蜡没有反应活性，使得防水剂石蜡的添加也有碍于木质原料与木质原料之间的结合牢固度，尤其在使用异氰酸酯为粘合剂时，会妨碍异氰酸酯与木材中活性氢的反应，导致结合强度降低。因此，在中(高)密度纤维板和刨花板生产中，添加石蜡或增加石蜡用量往往会影响产品的力学性能,特别是降低产品的结合强度,这已经为人造板生产问世以来的理论与实践所证实。因此，现有技术难以解决以异氰酸酯为粘合剂的人造板防水问题，有必要开发一种针对人造板用异氰酸酯粘合剂的防水方案。
技术实现思路
为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种异氰酸酯基木质材料粘合剂，其用作生产木质材料的胶粘剂，极大改善了所生产板材的吸水膨胀率与吸水率等防水性指标，同时具有优异的力学性能。本专利技术还提供一种所述异氰酸酯基木质材料粘合剂的应用方法，该应用方法简单易行，成本低。本专利技术提供的异氰酸酯基木质材料粘合剂采用的技术方案如下：一种异氰酸酯基木质材料粘合剂，包含以下组分：(a)多异氰酸酯和/或其衍生物；(b)聚酰胺；和(c)偶联剂。在本专利技术中，所述的多异氰酸酯为本领域所熟知，包括分子内至少含有两个NCO基团的芳香族、脂肪族和脂环族异氰酸酯。在一个优选实施方式中，所述多异氰酸酯为多亚甲基多苯基多异氰酸酯，其NCO含量优选为26-32％，更优选30-32％，例如万华化学集团股份有限公司的PM-200、PM-400、PM-600和PM-700、CW20和CW30中的一种或多种。在本专利技术中，所述的多异氰酸酯的衍生物为本领域所熟知，包括由多元醇、多元胺、多元酸在内的至少一种含活泼氢化合物与多异氰酸酯的反应产物。其中，所述多元醇可以选自聚氧化丙烯多元醇、聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚多元醇、氧化乙烯多元醇、聚己内酯多元醇、聚合物多元醇、聚烯烃多元醇、植物油多元醇、聚四氢呋喃多元醇及聚四氢呋喃-氧化丙烯共聚醚多元醇中的一种或两种或多种。在一个优选实施方式中，所述多异氰酸酯衍生物为二元醇与多亚甲基多苯基多异氰酸酯的反应产物；其中，所述二元醇选自聚酯二元醇、聚醚二元醇、聚四氢呋喃二元醇、聚己内酯二元醇、聚硅氧烷二醇、聚氧乙烯二醇(PEG)、聚氧丙烯二醇、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸丙二醇酯二醇、聚丁二烯二醇，聚己内酯二元醇和聚四氢呋喃二元醇(PTMEG)中的一种或多种。所述二元醇的数均分子量为300～10000，优选400～8000，更优选500～4000，比如1000、2000或3000。合适的二元醇的例子包括Placcel205(日本大赛璐化学工业株式会社)、CMA-24(华大化学有限公司)、CMA-44(华大化学有限公司)、ODX-218(华大化学有限公司)、DL-400(蓝星东大化工有限责任公司)、DL-1000(蓝星东大化工有限责任公司)、PEG-1000(陶氏化学)、PEG-3350(陶氏化学)、PEA-2000(华大化学有限公司)和HTPB-4000(淄博齐龙化工有限公司)、PEBA-1500(台湾长兴化学有限公司)、PHA-2000(台湾长兴化学有限公司)、PEDA-1500(台湾长兴化学有限公司)、PTMEG-1000(英伟达)中的一种或多种；优选Placcel205、CMA-24、CMA-44、ODX-218、DL-400、DL-1000、PEG-3350、PEA-2000和HTPB-4000中的一种或多种。本专利技术所述的多异氰酸酯的衍生物的制备方法是本领域技术人员公知的，例如向多异氰酸酯中加入二元醇，保持60～70℃来制备多异氰酸酯的衍生物。根据本专利技术的粘合剂，优选地，所述多异氰酸酯衍生物的NCO含量为20～30wt％，优选22～30wt％，更优选24～30wt％。在本专利技术中，所述多异氰酸酯与多异氰酸酯衍生物可以任意比例混合作为组分(a)。根据本专利技术的粘合剂，所述聚酰胺优选为由多元酸与多元胺反应而成的分子量不大于8000的低分子量聚酰胺，胺值为180～1000mgKOH/g，优选200～800mgKOH/g，比如400或600mgKOH/g，有利于与异氰酸酯更好地进行反应，提高粘结剂性能。在本专利技术中，所述多元酸的酸分子结构中优选含有至少4个碳原子，有利于促进所生成的低分子聚酰胺与异氰酸酯反应后的产物具有较高韧性，进一步优选为脂肪族或芳香族多元酸。在本专利技术中，多元酸的实例包括己二酸、琥珀酸、戊二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、癸烷二甲酸、富马酸、二聚和或三聚脂肪酸、植物油酸(例如蓖麻油酸、棉油酸、菜籽油酸或豆油酸等)中的一种或多种，多元胺的实例包括乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、氨乙基乙醇胺、氨乙基哌嗪中的一种或多种。多元酸与多元胺反应得到的低分子量聚酰胺的例子包括聚酰胺200、聚酰胺203、聚酰胺300、聚酰胺650、聚酰胺651、聚酰胺3051、聚酰胺400和聚酰胺600中的一种或多种。在本专利技术中，所述聚酰胺的用量优选为组分(a)的用量的10～40wt％，进一步优选15～35wt％，更优选20～30wt％，比如25wt％。在本专利技术中，所述偶联剂优选为选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂以及锆酸酯偶联剂中的一种或多种；其中，所述的硅烷偶联剂具有Y(CH2)nSiX3的结构通式，式中，n＝0～3；X为可水解的基团本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种异氰酸酯基木质材料粘合剂，其特征在于，包含以下组分：(a)多异氰酸酯和/或其衍生物；(b)聚酰胺；和(c)偶联剂。

【技术特征摘要】
1.一种异氰酸酯基木质材料粘合剂，其特征在于，包含以下组分：(a)多异氰酸酯和/或其衍生物；(b)聚酰胺；和(c)偶联剂。2.根据权利要求1所述的异氰酸酯基木质材料粘合剂，其特征在于，所述聚酰胺的用量为组分(a)用量的10～40wt％，优选15～35wt％，更优选20～30wt％；所述偶联剂的用量为组分(a)用量的0.5～35wt％，优选1～25wt％，更优选为5～20wt％。3.根据权利要求1或2所述的异氰酸酯基木质材料粘合剂，其特征在于，所述的聚酰胺由多元酸与多元胺反应得到，其分子量不大于8000；胺值为180～1000mgKOH/g，优选200～800mgKOH/g。4.根据权利要求3所述的异氰酸酯基木质材料粘合剂，其特征在于，所述多元酸含有至少4个碳原子。5.根据权利要求1-4中任一项所述的异氰酸酯基木质材料粘合剂，其特征在于，所述的多异氰酸酯为多亚甲基多苯基多异氰酸酯，其NCO含量优选为30～32wt％。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的异氰酸酯基木质材料粘合剂，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂松，齐旺顺，李厚义，孙卫华，张梓军，吕兵，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37