實木復合地板用無醛膠粘劑2
2004-07-09來源：熱度：12409
2 結果分析
2.1 淀粉與碳酸鈣對膠粘劑性能的影響。
采用工業優級玉米淀粉與輕質ＣａＣＯ3 這兩種常用補強性膠粘劑的填料作對比試驗,結果如圖1所示 :由圖1可以看出 ,無論膠合強度 ,還是剝離強度 ,用淀粉的都要比用碳酸鈣的高 ,并且兩者都是隨著交聯劑用量的增加 ,強度提高 ,加淀粉的適用期較加碳酸鈣的適用期短。這是由分子結構決定的 ,交聯劑中含有活性基團—ＮＣＯ ,能夠與淀粉分子鏈中的—ＯＨ發生交聯反應 ,而ＣａＣＯ3 則不能與之起交聯反應 ,只是起到單純的填充補強作用。
2.2 淀粉處理前后對膠粘劑性能的影響天然淀粉屬于水溶性高分子 ,盡管已經具有一定的粘結性、成膜性等特性而被應用于工業上 ,但這特性是十分有限的。然而天然淀粉只要經過適當的變性處理 ,就能明顯地提高性能。本文采用的是交聯淀粉 ,使不同淀粉與羥基間聯結在一起 ,以提高其抗剪切性和淀粉薄膜的拉伸強度從圖 2中可以看出 ,淀粉經過交聯處理后 ,由于自身羥基間的結合 ,使膠的強度明顯增加 ,但適用期因此而縮短。
2.3 橡膠乳液對膠粘劑性能影響
2.3.1 不同種類的橡膠乳液對膠粘劑性能的影響丁苯乳液 (ＳＢＲ)和苯丙乳液 (ＳＢＡＲ)都屬于乳膠型橡膠膠粘劑 ,外觀和性能很相似 ,丁苯橡膠是由丁二烯和苯乙烯共聚而成 ,苯丙橡膠是由苯乙烯和丙烯酸丁酯共聚而成 ,由于兩者都含有苯乙烯共軛體系結構 ,因此在膠合性能上差別不大 (圖 3 )。
不同橡膠乳膠對膠粘劑性能的影響
結果表明 ,兩者強度相差很小 ,區別是加入苯丙乳液膠粘劑比加入丁苯乳液的膠粘劑適用期短。由于苯丙乳液氣味較大 ,成本又比丁苯乳液高 ,因此 ,本文采用丁苯乳液。
2.3.2 丁苯乳液用量對膠粘劑性能的影響。
此種膠粘劑中 ,異氰酸酯與聚乙烯醇的羥基產生分子間交聯 ,使其具有優越的耐水性能 ,但是 ,添加的橡膠乳液對耐水性有很大影響 (圖 4)。
表明 ,在膠粘劑中提高丁苯乳液的加入量 ,其膠合強度、剝離強度都大為提高 ,這主要是由于苯乙烯是具有共軛體系結構的單體 ,易被極化 ,它既可以與帶有供電子基的烯類單體共聚 ,也可與帶得電子基的烯類單體共聚 ,顯示優良的化學活性。雖然強度提高 ,但是隨之帶來適用期縮短 ,因此 ,丁苯橡膠含量的提高是有限的。
2.3.3 丁苯橡膠乳液硫化對膠粘劑性能的影響橡膠的硫化是使生膠發生交聯反應。本文采用的硫化劑是氧化鋅 ,硫化后的橡膠是一種網狀結構較疏松的聚合物。通過硫化反應 ,提高了膠的耐熱性 ,增加其抗張強度 ,并保留了原來的伸長能力 ,改變了丁苯橡膠的極性和溶解性能 ,加速向粘合劑內擴散。
2.4 交聯劑用量對膠粘劑性能的影響多異氰酸酯具有高極性、高活性 ,它能夠與主劑中的任一組分發生反應 ,因此膠粘劑的粘接性能主要是隨著交聯劑用量而變化 ,其變化程度如表 1所示。
從數據可以看出 :在一定范圍內 ,交聯劑用量增加 ,粘結強度顯著增加 ,適用期縮短。但交聯劑用量過多 ,也會引起粘結強度下降。這是由交聯劑的分子結構所決定 ,它使線性直鏈分子之間產生化學交聯 ,使聚合物分子鍵間次價力被主價力所代替 ,結果使熱塑性線型聚合物變成堅韌的體型結構。所以通過交聯提高膠層內聚力 ,是提高粘結強度極其有效的方法 ,但是 ,如果交聯劑用量過高 ,交聯點增多 ,交聯距離縮短 ,交聯點單鍵內旋轉作用喪失 ,交聯聚合物變硬 ,反會使粘結強度下降。
本文采用膠粘劑的主劑∶交聯劑 =100∶10 ,雖然說交聯劑用量增加。板的強度隨著增加 ,但隨之而來的膠的適用期縮短 ,成本增高 ,本課題主要解決的就是強度增加 ,適用期短的矛盾。而采用主劑∶交聯劑=100∶10的配方調制的膠粘劑制作的復合地板強度完全達到國家標準 ,適用期也能夠達到生產中的要求。
3 膠粘劑質量表征
(1)外觀 :主劑為乳白色 ,交聯劑為黑褐色 ,兩組分混合后成褐色的粘稠性膠液 ,固化后膠膜呈黃褐色 ,與本材顏色相近。
(2)ｐＨ值 :6.8
(3)固體含量 :52 .6%
(4)粘度 :3 0℃ ,0 .8Ｐａ·ｓ
(5)適用期 :冬季 1ｈ ,夏季 40ｍｉｎ。
(6)貯存穩定性 :密封包裝的樹脂在溫度 1 0～2 0℃陽光不直接照射處貯存兩個月。
4 經濟效益分析
(1)此膠可以采用普通的生產設備制備 ,調制方法簡單 ,工人易于掌握。
(2)制膠原料成本
(3)此無醛膠粘劑價格 4000元 /噸 ,諾貝爾粉狀膠15000元/噸 ,按55%固含量計算,則為8000元 /噸,在工藝方面 ,由于進口諾貝爾膠粘度過大 ,近3 0 0 0～ 40 0 0ｍＰａ·ｓ,導致涂膠量無法控制 ,高達 450～50 0ｇ/ｍ2 ,所以實際用膠價格高達 850 0元 /噸 ,因此看來 ,采用本膠粘劑生產復合地板每噸膠可節省60 %的資金 ,經濟效益非常明顯 ,此膠與國內脲醛樹脂相比 ,雖然成本提高 ,但卻解決了甲醛公害問題。
5 結論
(1)通過試驗 ,優選出膠粘劑的**配方 ,用此種配比壓制的復合地板的剝離強度達到國家標準。此膠可操作性強 ,完全滿足現有生產工藝要求。
(2)此種膠克服了諾貝爾膠因粘度過大 ,造成輥涂困難 ,涂膠量過大等缺點 ,而且價格可以降低60 % ,與國內使用的脲醛樹脂膠相比 ,雖然成本高 ,但采用此種無醛膠粘劑制作的復合地板 ,解決了國際市場上普遍關注的甲醛公害問題 ,這使復合地板成為人們所向往的“綠色”健康住宅的一部分 ,有廣闊的發展前景。
2.1 淀粉與碳酸鈣對膠粘劑性能的影響。
采用工業優級玉米淀粉與輕質ＣａＣＯ3 這兩種常用補強性膠粘劑的填料作對比試驗,結果如圖1所示 :由圖1可以看出 ,無論膠合強度 ,還是剝離強度 ,用淀粉的都要比用碳酸鈣的高 ,并且兩者都是隨著交聯劑用量的增加 ,強度提高 ,加淀粉的適用期較加碳酸鈣的適用期短。這是由分子結構決定的 ,交聯劑中含有活性基團—ＮＣＯ ,能夠與淀粉分子鏈中的—ＯＨ發生交聯反應 ,而ＣａＣＯ3 則不能與之起交聯反應 ,只是起到單純的填充補強作用。
2.2 淀粉處理前后對膠粘劑性能的影響天然淀粉屬于水溶性高分子 ,盡管已經具有一定的粘結性、成膜性等特性而被應用于工業上 ,但這特性是十分有限的。然而天然淀粉只要經過適當的變性處理 ,就能明顯地提高性能。本文采用的是交聯淀粉 ,使不同淀粉與羥基間聯結在一起 ,以提高其抗剪切性和淀粉薄膜的拉伸強度從圖 2中可以看出 ,淀粉經過交聯處理后 ,由于自身羥基間的結合 ,使膠的強度明顯增加 ,但適用期因此而縮短。
2.3 橡膠乳液對膠粘劑性能影響
2.3.1 不同種類的橡膠乳液對膠粘劑性能的影響丁苯乳液 (ＳＢＲ)和苯丙乳液 (ＳＢＡＲ)都屬于乳膠型橡膠膠粘劑 ,外觀和性能很相似 ,丁苯橡膠是由丁二烯和苯乙烯共聚而成 ,苯丙橡膠是由苯乙烯和丙烯酸丁酯共聚而成 ,由于兩者都含有苯乙烯共軛體系結構 ,因此在膠合性能上差別不大 (圖 3 )。
不同橡膠乳膠對膠粘劑性能的影響
結果表明 ,兩者強度相差很小 ,區別是加入苯丙乳液膠粘劑比加入丁苯乳液的膠粘劑適用期短。由于苯丙乳液氣味較大 ,成本又比丁苯乳液高 ,因此 ,本文采用丁苯乳液。
2.3.2 丁苯乳液用量對膠粘劑性能的影響。
此種膠粘劑中 ,異氰酸酯與聚乙烯醇的羥基產生分子間交聯 ,使其具有優越的耐水性能 ,但是 ,添加的橡膠乳液對耐水性有很大影響 (圖 4)。
表明 ,在膠粘劑中提高丁苯乳液的加入量 ,其膠合強度、剝離強度都大為提高 ,這主要是由于苯乙烯是具有共軛體系結構的單體 ,易被極化 ,它既可以與帶有供電子基的烯類單體共聚 ,也可與帶得電子基的烯類單體共聚 ,顯示優良的化學活性。雖然強度提高 ,但是隨之帶來適用期縮短 ,因此 ,丁苯橡膠含量的提高是有限的。
2.3.3 丁苯橡膠乳液硫化對膠粘劑性能的影響橡膠的硫化是使生膠發生交聯反應。本文采用的硫化劑是氧化鋅 ,硫化后的橡膠是一種網狀結構較疏松的聚合物。通過硫化反應 ,提高了膠的耐熱性 ,增加其抗張強度 ,并保留了原來的伸長能力 ,改變了丁苯橡膠的極性和溶解性能 ,加速向粘合劑內擴散。
2.4 交聯劑用量對膠粘劑性能的影響多異氰酸酯具有高極性、高活性 ,它能夠與主劑中的任一組分發生反應 ,因此膠粘劑的粘接性能主要是隨著交聯劑用量而變化 ,其變化程度如表 1所示。
從數據可以看出 :在一定范圍內 ,交聯劑用量增加 ,粘結強度顯著增加 ,適用期縮短。但交聯劑用量過多 ,也會引起粘結強度下降。這是由交聯劑的分子結構所決定 ,它使線性直鏈分子之間產生化學交聯 ,使聚合物分子鍵間次價力被主價力所代替 ,結果使熱塑性線型聚合物變成堅韌的體型結構。所以通過交聯提高膠層內聚力 ,是提高粘結強度極其有效的方法 ,但是 ,如果交聯劑用量過高 ,交聯點增多 ,交聯距離縮短 ,交聯點單鍵內旋轉作用喪失 ,交聯聚合物變硬 ,反會使粘結強度下降。
本文采用膠粘劑的主劑∶交聯劑 =100∶10 ,雖然說交聯劑用量增加。板的強度隨著增加 ,但隨之而來的膠的適用期縮短 ,成本增高 ,本課題主要解決的就是強度增加 ,適用期短的矛盾。而采用主劑∶交聯劑=100∶10的配方調制的膠粘劑制作的復合地板強度完全達到國家標準 ,適用期也能夠達到生產中的要求。
3 膠粘劑質量表征
(1)外觀 :主劑為乳白色 ,交聯劑為黑褐色 ,兩組分混合后成褐色的粘稠性膠液 ,固化后膠膜呈黃褐色 ,與本材顏色相近。
(2)ｐＨ值 :6.8
(3)固體含量 :52 .6%
(4)粘度 :3 0℃ ,0 .8Ｐａ·ｓ
(5)適用期 :冬季 1ｈ ,夏季 40ｍｉｎ。
(6)貯存穩定性 :密封包裝的樹脂在溫度 1 0～2 0℃陽光不直接照射處貯存兩個月。
4 經濟效益分析
(1)此膠可以采用普通的生產設備制備 ,調制方法簡單 ,工人易于掌握。
(2)制膠原料成本
(3)此無醛膠粘劑價格 4000元 /噸 ,諾貝爾粉狀膠15000元/噸 ,按55%固含量計算,則為8000元 /噸,在工藝方面 ,由于進口諾貝爾膠粘度過大 ,近3 0 0 0～ 40 0 0ｍＰａ·ｓ,導致涂膠量無法控制 ,高達 450～50 0ｇ/ｍ2 ,所以實際用膠價格高達 850 0元 /噸 ,因此看來 ,采用本膠粘劑生產復合地板每噸膠可節省60 %的資金 ,經濟效益非常明顯 ,此膠與國內脲醛樹脂相比 ,雖然成本提高 ,但卻解決了甲醛公害問題。
5 結論
(1)通過試驗 ,優選出膠粘劑的**配方 ,用此種配比壓制的復合地板的剝離強度達到國家標準。此膠可操作性強 ,完全滿足現有生產工藝要求。
(2)此種膠克服了諾貝爾膠因粘度過大 ,造成輥涂困難 ,涂膠量過大等缺點 ,而且價格可以降低60 % ,與國內使用的脲醛樹脂膠相比 ,雖然成本高 ,但采用此種無醛膠粘劑制作的復合地板 ,解決了國際市場上普遍關注的甲醛公害問題 ,這使復合地板成為人們所向往的“綠色”健康住宅的一部分 ,有廣闊的發展前景。
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