[发明专利]木材用单组分湿固化聚氨酯胶粘剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于胶粘剂的制备技术领域，具体涉及一种木材工业上使用的胶粘剂，尤其涉及 聚氨酯型的木材用胶粘剂，本发明还涉及该胶粘剂的制备方法。

背景技术

当前木材工业使用的胶粘剂主要有脲醛树脂(UF)、酚醛树脂(PF)、三聚氰胺-甲醛树脂 (MF)、白乳胶、万能胶等，其中尤以UF价格低，用量最大。但是，这些胶粘剂的缺点也十分 明显：首先是大多需要加热固化；其次，要求木材的含水率低于8％；更为重要的是，这些胶 粘剂均含有游离的甲醛或有毒的有机溶剂，在产品使用期间会逐渐向周围环境中散发，易对 人体健康和生活环境产生严重危害。人们在生活当中长时间接触后会引起多发性疾病，如气 管炎、哮喘、皮炎，甚至会造成恶性肿瘤。随着人们安全意识和环保意识的不断提高，甲醛 及有机溶剂的释放量越来越受到关注，同时也影响了木材工业的快速发展。因此，开发研究 低污染或无污染、无溶剂环保型的胶粘剂已势在必行。

单组分湿固化聚氨酯胶粘剂是近年来正在研究的一种新型胶粘剂，具有无甲醛释放，不 含有机溶剂，耐水性、耐老化性好，对粘接基材含水率要求不严格，以及对被粘材料适应性 强的优点。并且单组分聚氨酯胶粘剂的研制，解决了双组分聚氨酯胶粘剂在混合和计量当中 耗费工时、成本高、易出错，以及使用期内胶粘剂性能下降的缺点。室温固化的单组分胶粘 剂在使用时不需要使用其它交联剂，给施工带来了极大的方便，广泛适用于木材的胶合及二 次加工。

单组分湿固化聚氨酯胶粘剂是NCO封端的聚氨酯预聚体，其分子链中含有活泼的-NCO基 团及-NHCOO-基团，易与含活泼氢的化合物和空气中的湿气作用，生成脲键结构，具有很高的 极性和活泼性，对多种材料具有极高的粘附性。其分子结构中还具有柔性分子键，耐振动性、 耐冲击性和疲劳性能优良，耐水性和耐低温性良好。另外，其还具有性能的可设计性，胶接 层从柔性到刚性可任意调整，可满足不同材料间胶接的需求，而且其合成原料和助剂种类繁 多，树脂组成、结构和胶粘剂配方变化范围大，从分子设计出发可合成和配制出性能变化范 围极大的一系列胶粘剂，能满足不同基材胶接和使用条件的要求，因此发展很快。

聚氨酯胶粘剂应用于木材工业的历史并不长。1951年Deppe首先使用异氰酸酯制备刨花 板。1979年日本推向市场的水基聚合物乳液——异氰酸酯胶粘剂被认为是胶粘剂制造工艺的 划时代产品，目前生产量已达万t以上，并实现产品系列化和标准化。80年代初，日本将多 异氰酸酯化合物与多元醇或与环氧乙烷和环氧丙烷的加成物反应来制备刨花板胶粘剂，并将 其与传统胶粘剂作了比较，得出异氰酸酯胶粘剂用于刨花板的优缺点。1997年，Shang Lee 等报导了适用于压制装饰性硬木胶合板和硬木地板的湿固化单组分PU热熔胶，从而可以充分 利用木材废料及边角料，节省木材。但异氰酸酯胶粘剂中含有较多的游离异氰酸酯基团，有 毒性，常含有有机溶剂，固化后的胶层硬度高，有脆性。

美国、意大利、日本、德国等发达国家在湿固化聚氨酯胶粘剂的开发和研制方面进行了 深入的研究，且取得了显著的成果。为了适应环保和安全卫生要求，同时也为提高胶粘剂的 综合胶接性能，研究工作主要集中在预聚体结构的研究和添加各种改性剂和固化剂来对湿固 化胶粘剂进行改性。

为解决压板粘附问题，美国专利US4100328、US4609513公开了改进产品脱膜性能的异氰 酸酯封端预聚体；为使用含水量较高的纤维素原料，美国专利US4546039公开了用MDI合成 的预聚物，可用于含水量20％的木质纤维素碎料的涂布；美国专利US5002713公开了用含水 量15～40％的木质纤维素材料生产压塑制品的方法，在该专利中，使用了叔胺、有机金属催 化剂或其混合物的催化剂，将疏水性异氰酸酯如PMDI及甲苯二异氰酸酯等加入到含催化剂的 木质纤维素原料中，再将涂胶的原料热压成型。

我国对木材用湿固化胶粘剂的研究非常重视，孟宪树等率先开发研究的聚氨酯双组分湿 固化胶粘剂用于人造薄木层积组合，并通过胶粘剂不同组分配比与不同单板含水率范围的人 造薄木积层木方胶接结果测试，取得了一定经验。顾继友等对木材加工用异氰酸酯胶粘剂进 行了较深入的研究，开发了一系列由PAPI(多亚甲基多苯基多异氰酸酯)和PEG(聚氧化乙烯二 醇)合成的木材加工用异氰酸酯胶粘剂。陈元武研制出了用于木材加工的单、双组分水性乙烯 基聚氨酯胶粘剂(端封闭异氰酸酯预聚体)，该胶粘剂具有优良的胶接强度、耐水、耐溶剂等 特点。