合成樹脂膠粘劑

合成膠粘劑的一類。用合成樹脂制成的膠粘劑。種類很多，應(yīng)用很廣。一般可分為熱固性樹脂膠粘劑、熱塑性樹脂膠粘劑、合成橡膠膠粘劑和混合型膠粘劑四類。見各條。

    目前，木材加工行業(yè)仍主要使用傳統(tǒng)的甲醛系列膠粘劑，這己無(wú)法滿足新形勢(shì)下原料體系的膠接要求。伴隨環(huán)境保護(hù)要求的日益加強(qiáng)，人們環(huán)保意識(shí)的提高，開發(fā)和使用無(wú)公害的高效木材加工用合成樹脂膠粘劑己成為人們普遍關(guān)注的問題。異氰酸酯膠粘劑中不含有甲醛類有害物質(zhì)且其分子設(shè)計(jì)靈活，從化學(xué)結(jié)構(gòu)和原料組合出發(fā)，可實(shí)現(xiàn)異氰酸酯樹脂不同的使用性能，在眾多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。     異氰酸酯膠粘劑是由分子鏈中含有異氰酸基(-NCO)及少量氨酯基(-NHCOO)，具有很高極性和活潑性的一類膠粘劑。1848年Wurtz首先用硫酸二乙酯和氰酸鉀合成異氰酸酯。19世紀(jì)Hofmann和Curtius等著名的化學(xué)家都對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行過(guò)研究。1869年Gentier初步確定了異氰酸酯的結(jié)構(gòu)。1940年德國(guó)法本公司的研究人員發(fā)現(xiàn)異氰酸酯具有特殊的膠接性能。并在第二次世界大戰(zhàn)期間將4，4一二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)應(yīng)用于戰(zhàn)車的履帶膠接上。第二次世界大戰(zhàn)以后，拜爾公司開發(fā)了DesmodurR系列的多異氰酸酯和Desmocoll系列的端羥基聚酯多元醇，至今仍被廣泛應(yīng)用。     異氰酸酯膠粘劑開發(fā)于20世紀(jì)50年代，80年代以來(lái)發(fā)展較快，至今己成為一個(gè)品種繁多、應(yīng)用廣泛的行業(yè)。1951年Deppe首先將異氰酸酯膠粘劑應(yīng)用在刨花板的制備上。1973年美國(guó)EllingsonLumber公司試制了用于室外的兩面貼單板的MDI刨花板。WilsonJ.B和富田文一郎分別對(duì)異氰酸酯膠粘劑制造人造板的膠合強(qiáng)度、濕強(qiáng)度、粘彈性等性質(zhì)進(jìn)行了較深入的研究。隨著異氰酸酯膠粘劑的優(yōu)點(diǎn)逐漸被發(fā)現(xiàn)，其在木材中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。我國(guó)已經(jīng)開發(fā)出刨花板用異氰酸酯樹脂膠粘劑；人造板用可乳化異氰酸酯樹脂膠粘劑；膠接木材用異氰酸酯樹脂膠粘劑等系列產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)的其它科研工作者也對(duì)異氰酸酯膠粘劑在木材中的應(yīng)用做了大量的工作，北華大學(xué)時(shí)君友等人將玉米淀粉的酚化產(chǎn)物處理成乳液，在一定酸堿度條件下，與無(wú)毒無(wú)公害的合成橡膠膠乳共聚制成API膠的主劑，將多異氰酸酯化合物的異氰酸酯基封閉處理后，作為API膠的固化劑，制成雙組分無(wú)醛耐水的API膠。用該膠壓制的三層復(fù)合實(shí)木地板、機(jī)拼細(xì)木工板、膠合板及集成材等膠合制品，其理化性能指標(biāo)完全達(dá)到有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。東北林業(yè)大學(xué)艾軍等人1311用熒光顯微技術(shù)和Dsc分析方法研究了人造板用異氰酸酯膠粘劑牢固的化學(xué)膠接，尤其用于農(nóng)作物秸桿(麥草、稻草)的膠接可得到符合我國(guó)木質(zhì)A類優(yōu)等品標(biāo)準(zhǔn)的刨花板。唐朝發(fā)等人研究了低成本水性高分子異氰酸酯膠粘劑，將交聯(lián)劑所用異氰酸酯用低溫亞硫酸氫鈉法進(jìn)行封閉處理，使-NCO封閉率達(dá)到50%以上,同時(shí)加入一定量的DBP結(jié)果表明低成本API膠粘劑能夠適應(yīng)膠合板、細(xì)木工板的生產(chǎn)要求，所生產(chǎn)出的膠合板、細(xì)木工板性能滿足國(guó)標(biāo)要求。徐信武等研究了改性異氰酸酯對(duì)于稻草刨花板性能的影響。當(dāng)密度超過(guò)0.75g/cm3時(shí),稻草刨花板抗彎性能達(dá)到美國(guó)ASTMA208.1標(biāo)準(zhǔn)中M3級(jí)木質(zhì)刨花板的要求。目前研究者們正在研究新型熱塑性聚氨酯彈性樹脂，干式復(fù)合用聚氨酯膠粘劑的研制，反應(yīng)型阻燃聚氨酯改性酚醛膠粘劑，水基型聚氨酯改性丙烯酸酯系列膠粘劑等。     目前異氰酸酯膠粘劑在木材工業(yè)中的應(yīng)用主要有如下幾種形式：水性高分子異氰酸酯膠粘劑(API)；異氰酸酯預(yù)聚體膠粘劑;異氰酸酯共混復(fù)合膠粘劑、最常見的是異氰酸酯與脲醛樹脂、單寧等的共混、多異氰酸酯單體直接做為膠粘劑使用，其中以水性高分子一異氰酸酯膠粘劑(API)、異氰酸酯預(yù)聚體膠粘劑應(yīng)用最為廣泛。    (l)、水性高分子一異氰酸酯膠粘劑(API)水性高分子一異氰酸酯膠粘劑(API)是以水溶性高分子(通常為醋酸乙烯酯乳液:PVAc)，乳液(通常為苯乙烯一丁二烯膠乳:SBR，聚丙烯酸酚乳液，乙酸乙酯一乙烯共聚乳液:EVA等)，填料(通常為碳酸鈣粉末:CaCO3)為主要成分的主劑，和多官能團(tuán)的異氰酸酯化合物(通常為P-MDI)為主要成分的交聯(lián)劑所構(gòu)成。兩者混合產(chǎn)生的三維交聯(lián)使其膠接耐水性大為提高，因此可將其作為高耐水性木材膠粘劑使用。API膠粘劑在我國(guó)的應(yīng)用開發(fā)較晚，起步于20世紀(jì)90年代，目前有生產(chǎn)廠家將其用于拼板膠的生產(chǎn)。價(jià)格高是限制API應(yīng)用的一個(gè)主要因素，另外API的適用期短，工藝操作不便也為生產(chǎn)帶來(lái)許多麻煩。但作為水性聚氨酯膠粘劑的一顆新星，API膠粘劑以其優(yōu)異的膠接性能和環(huán)境友好特性而引起了人們的重視，積極從事于對(duì)它的研究。     (2)、異氰酸酯預(yù)聚體膠粘劑，預(yù)聚體膠粘劑的結(jié)構(gòu)可根據(jù)不同使用場(chǎng)合進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，得到性能各異的膠粘劑。在木材加工領(lǐng)域，應(yīng)用較多的異氰酸酯預(yù)聚體膠粘劑類型是濕固化異氰酸酯膠粘劑。濕固化型聚氨酯膠粘劑中含有活潑的-NCO基團(tuán)，當(dāng)暴露于空氣中時(shí)能與空氣中的微量水分發(fā)生反應(yīng)。膠接時(shí)，它能與基材表面的水以及表面羥基等活性基團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成脲鍵結(jié)構(gòu)，因此，濕固化型聚氨酯膠粘劑固化后的膠層組成是聚氨酯一聚脲結(jié)構(gòu)。濕固化型聚氨酯膠粘劑是制造人造薄木的理想膠粘劑，濕材的膠接不僅有利于刨切工序的順利進(jìn)行，提高刨切質(zhì)量，還一可提高人造薄木的出材率。利用濕固化型異氰酸酯膠粘劑不僅可以將速生材、小徑木、撫育間伐材等小材直接膠接成任意大幅面的板材，而且直接膠接還可以節(jié)約大量的能源消耗。既做到了小材大用、劣材優(yōu)用，又可節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本。     聚合MDI(PMDI)4,4一二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)是刨花板制造工業(yè)中最適用的二異氰酸酯類。聚合MDI膠粘劑中含有60%以上的高分子量的二異氰酸酯異構(gòu)體，其聚合度近于6。異氰酸酯基和木材組分中的羥基反應(yīng)在木材和膠層之間生成氨酯共價(jià)鍵。同時(shí)和木材中的水分反應(yīng)生成聚脲，這些反應(yīng)都是MDI用做木材膠粘劑的主要反應(yīng)。其中聚脲的生成有利于木材的膠接，因?yàn)椋谝?，增大了膠粘劑分子的分子量及其分布，產(chǎn)生較好的填隙性能；第二，酰胺基團(tuán)及其進(jìn)一步與異氰酸酯反應(yīng)生成的氨酯基團(tuán)將加速固化反應(yīng)，同時(shí)，木材和異氰酸酯反應(yīng)共同構(gòu)成一個(gè)自催化體系。     與常用的膠粘劑相比MDI膠粘劑具有加壓時(shí)間短、膠層耐水和耐老化性能好等優(yōu)點(diǎn)，不足之處是用MDI膠粘劑生產(chǎn)刨花板時(shí)易發(fā)生粘板，有毒性，且要求計(jì)量和泵送系統(tǒng)不能被水污染。     常用的人造板用合成膠粘劑均系醛類膠粘劑，即脲醛樹脂(UF),酚醛樹脂(PF)、三聚氰胺-甲醛樹脂(MF)等膠粘劑。這些醛類膠粘劑的膠接制品在生產(chǎn)和使用過(guò)程中都有甲醛逸出，污染空氣，對(duì)人體健康造成危害，現(xiàn)已受到有關(guān)環(huán)境法規(guī)的限制。另外，人造板生產(chǎn)中使用醛類膠粘劑時(shí)，原料的含水率須在2%～3%之間，而木材的平衡含水率一般在10%以上，因此，必須對(duì)原料進(jìn)行干燥。無(wú)甲醛釋放的異氰酸醋類膠粘劑，與普通甲醛類膠粘劑的膠接過(guò)程不同，如前所述，它可以與木材中的水分以及組成木材的羥基反應(yīng)，形成一種堅(jiān)韌、耐水的化學(xué)膠接，因此，除了無(wú)游離甲醛釋放之外，在生產(chǎn)中有時(shí)無(wú)需對(duì)原料進(jìn)行干燥。     異氰酸醋膠粘劑的使用還擴(kuò)大了人造板的原料來(lái)源，大量的農(nóng)作物秸桿、谷殼等都可以用異氰酸酷膠粘劑制作人造板，是一種高效環(huán)保的膠粘劑。

在膠合板生產(chǎn)中幾乎每一道工序都在不同程度上影響著膠合板膠合質(zhì)量，其主要原因，歸納如下幾個(gè)方面：

１、膠粘劑質(zhì)量

表現(xiàn)為膠用合成樹脂膠粘劑的性能、各組份的配合和調(diào)膠工藝等幾個(gè)方面。近年國(guó)內(nèi)對(duì)膠合板用膠各組分和調(diào)膠工藝進(jìn)行許多研究工作，這不僅節(jié)省許多化工原料，降低了產(chǎn)品成本，使制品性能也有所改善，這是技術(shù)進(jìn)步的表現(xiàn)。在生產(chǎn)中只有所用的合成樹脂性能優(yōu)良，有足夠膠合強(qiáng)度，膠粘劑各組分配比合理，調(diào)制出的膠粘劑性能穩(wěn)定，樹脂含量與粘度適宜，有足夠長(zhǎng)的活性期才能保證正常操作和制品各項(xiàng)指標(biāo)符合要求。

２、單板質(zhì)量

單板質(zhì)量尤其是其表面狀態(tài)對(duì)膠合強(qiáng)度影響很大。單板質(zhì)量要在木段準(zhǔn)備和單板旋切各工序應(yīng)予以足夠重視，要很好進(jìn)行木材軟化處理，控制好旋切條件使單板各項(xiàng)指標(biāo)處于最佳值，同時(shí)應(yīng)注意單板含水率與平整度。

３、膠合板膠合

膠壓前應(yīng)注意掌握好施膠量和板坯陳化兩個(gè)環(huán)節(jié)。膠量過(guò)大，成本量高；而且膠層過(guò)厚，內(nèi)應(yīng)力增大，同時(shí)容易透膠；膠量過(guò)小，不利于膠液浸潤(rùn)，膠層會(huì)不完整。陳化時(shí)間長(zhǎng)短要適宜，隨氣候變化合理改變。要實(shí)現(xiàn)芯板整張化，減少芯板疊層、離縫。要注意掌握好膠壓條仲、降壓速度，尤其板坯中水分較多更應(yīng)注意。

此外采用新技術(shù)、新設(shè)備，如使用高效噴氣式單板干燥機(jī)、芯板拼縫機(jī)、芯板整平機(jī)，實(shí)現(xiàn)施膠、組坯、預(yù)壓、、熱壓連續(xù)作業(yè)，采用機(jī)械化裝卸、快速閉合熱壓機(jī)等，可準(zhǔn)確控制工藝條件，使產(chǎn)品質(zhì)量更有保證。