水性聚氨酯胶粘剂的研究

     我国是一个少林国家,森林资源仍在逐年减少,木材短缺已成当务之急。而在广大农村却有取之不尽、用之不绝的农作物剩余物秸杆。如:麦秸、亚麻屑、棉秆、烟秆、芦苇秆、玉米秆等,均可生产非木材人造板。其物理力学性能与木材刨花板接近,完全可以作为人造板的代用品。从经济上,非木材人造板成本低,而价格与木材刨花板相当。为了“以草代木,变废为宝’,利用一年生植物,主要是农作物秸秆之类的下脚料,研制出可以代木的复合板材,已受到社会的极大欢迎与好评, 我国每年约有４０００万ｔ棉杆,如用其中三分之一制成复合板,可得板材１４００万ｍ３,相当于全国木材供应量的五分之一,在一定程度上能缓解木材供应紧张情况。在国外非木材人造板有近60年的历史,比利时1948年就建立了一条以麦秸为原料的刨花板生产线,在此之后该板材在西欧和东欧迅速发展起来。1973年,仅比利时麦桔刨花板年产量就达95万ｍ3,拉丁美洲有11.6万ｍ3。当前,随着我国国民经济的发展及人民生活水平的提高,建筑及家具用材逐年增加,而我国森林资源却处于逐年下降的趋势。平均每人年用量仅为0.02ｍ3,国家每年计划采伐3000万ｍ3木材,而每年实际消耗达3亿ｍ3。并且国家已开始天然林保护工程的实施,木材的采伐量还要减少。如此供需矛盾,迫使人们急切寻找木材的替代品,而麦秸刨花板就是其中一种良好的木材人造板替代品。充分利用农业秸秆为原料，通过添加专用聚氨酯胶粘剂，经高温热压生产人造板，对保护环境、解决农村大量农业秸秆出路有着重要的意义。

      目前在国内人造板行业内存在着三大问题:

      (1）现在的装饰材料市场的人造板大多数是以木质人造板为主，消耗大量的木材，这样不仅破坏了环境，而且使原料来源减少。

     （2）就人造板所用的胶粘剂来说，主要是以酚醛,脲醛，三聚氰胺甲醛为主，用这些类型的胶粘剂所制成的人造板有一个人所共知的缺点：游离甲醛释放量严重超标。（欧洲标准10 mg/100g,国家标准70mg/100g），走在这样的人造板材中间，人们很快就会感觉到眼睛的不适，出现了流眼泪的现象，味觉也很不好，这都是由于此类胶粘剂中游离甲醛超标所致。

     （3）现有的人造板存在着以下的缺点：

      ① 粘 接 强 度 低 ， 介 于15～17MPa之间，震动和冲击荷载很容易使它无法承受，产生破坏。

      ②耐水性差，对木质人造板材来说，水是一个大忌，经水浸泡胶粘剂会失去效力。

      ③使用受限，由于胶粘剂的老化，使人造板的使用寿命受到限制。

      基于此，本文着力于一种新型水性聚氨酯胶粘剂的研究，并以所制刨花板的静曲强度、弹性模量、吸水厚度膨胀率、内结合强度、正、侧面握钉力作为考核水性聚氨酯胶粘剂粘接性能的指标。研究表明：聚氨酯乳液流变性与稳定性、预聚物与PAPI之比是影响胶粘剂粘接性能的主要因素。

      通过对各种水性聚氨酯胶粘剂进行比较，优选了一组具有优良粘接性能的配方及确定了其生产工艺，并对该配方进行了初步的分析。

实验

1 水性聚氨酯胶粘剂的合成

1.1 原料

      甲苯、PAPI、705胶、预聚物、PVA水溶液

1.2 合成

      按下列重量比称取各原料:

      采用自乳化法，将PAPI、预聚物、甲苯均匀混合，以一定搅拌速率下加入到705胶与PVA水溶液中，均匀搅拌10分钟，然后压制板材。

2 刨花板材的制作

2.1 板材制作工艺水性聚氨酯

      胶粘剂，铺装、施加压力，就做成了刨花板，然后根据所需要的形状锯边，即可以投入使用。其工艺流程如下：

2.2工艺参数的确定

      在刨花木板的生产过程中，工艺条件对其物理机械性能影响很大，刨花板的性能受到以下几个因素的影响：

     （1）预聚物与PAPI之比对粘结性能的影响

     （2）板材密度与静曲强度的关系

      (3）施胶量与抗弯模量及抗弯强度的关系

     （4）板材吸水率与浸泡隔置时间的关系

     （5）板材吸水率与施胶量的关系

结果与讨论

     （1）以本实验方案在所述的工艺条件下能制成均匀稳定的聚氨酯乳液胶粘剂。且压制成秸秆刨花板后经国家人造板检测中心所做的静曲强度、弹性模量、吸水厚度膨胀率、正、侧面握钉力、内结合强度、游离甲醛释放量等各项性能指标均达到或超过国家人造板检测标准。

     （2）胶粘剂的粘接强度对聚氨酯乳液的稳定性有强烈的依赖性。

     （3）探讨了各种因素对水性聚氨酯胶粘剂乳液稳定性、流变性能的影响，包括甲苯溶剂、PAPI与预聚物之比、PVA、温度及搅拌等。