[发明专利]一种超支化聚脲无醛木材胶黏剂及制备方法和应用

说明书

本发明提供的胶黏剂为超支化聚脲的水溶液，胶黏剂中超支化聚脲的质量份数为40％‑60％，超支化聚脲由具有三个以上氨基的水溶性胺类化合物和尿素组成,超支化聚脲中水溶性胺类化合物与尿素的摩尔比为1.2‑1.8。本发明提供的胶黏剂的制备方法，由尿素和具有三个以上氨基的水溶性胺类化合物在不使用溶剂和催化剂的条件下采用一步法合成，所得反应产物的主体结构为高官能度、高支化度的聚脲，结构稳定，耐水解，该产物的水溶液可直接作为木材胶黏剂使用，外观为淡黄色均匀液体，储存期180天以上。本发明提供的超支化聚脲无醛木材胶黏剂具有合成简单、绿色环保、稳定性好、性能优异等优点，可用于胶合板、刨花板等人造板生产。

技术领域

本申请属于木材加工技术领域，具体地说，涉及一种超支化聚脲无醛木材胶黏剂及制备方法和应用。

背景技术

目前，在人造板工业中应用最多的木材胶黏剂仍然以甲醛系树脂为主，主要包括脲醛树脂(UF)、酚醛树脂(PF)和三聚氰胺甲醛树脂(MF)。但由于树脂合成过程会残留游离甲醛，导致人造板产品存在甲醛释放问题。另一方面，由于树脂结构本身的稳定性问题，在人造板产品使用过程中，树脂发生解聚缓慢释放甲醛，且这一过程几乎在整个人造板使用周期中都存在。由于甲醛在2004年已被世界卫生组织国际癌症研究中心(IARC)确定为I类致癌和致畸物，人造板产品的甲醛释放问题日益受到关注。目前，世界各国都已相继出台了严苛的甲醛释放标准。传统甲醛系树脂的应用正面临严峻挑战。

为解决甲醛释放问题，世界各国学者都在积极探索，寻找可替代胶黏剂。以聚异氰酸酯(PMDI)为代表的无醛胶黏剂可以解决甲醛释放问题，并且胶合性能优异，尤其是耐水性能十分突出。但PMDI价格昂贵，且由于异氰酸酯基(CNO)反应活性极高，容易对人体造成伤害，使用过程中对操作人员的安全防护要求高。此外，在人造板热压过程中，还存在粘板问题，必须使用脱模剂。这些原因导致PMDI目前应用十分有限。

蛋白基、木素基、单宁基等生物质木材胶黏剂具有绿色环保和可持续的优势，但也存在两方面的问题。其一，生物质胶黏剂普遍存在耐水性差的问题。通过添加改性剂的方式可以一定程度改善耐水性能，但改性剂本身结构复杂、合成困难，同时其使用也大幅增加了成本。其二，木材胶黏剂用量巨大，生物质原料无法满足大规模工业化生产的要求。因此，生物质胶黏剂目前也未得到市场的普遍接受。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本申请提供一种超支化聚脲无醛木材胶黏剂及制备方法和应用。

本发明提供一种超支化聚脲无醛木材胶黏剂，所述胶黏剂为超支化聚脲的水溶液，所述胶黏剂中超支化聚脲的质量份数为40％-60％，所述超支化聚脲由具有三个以上氨基的水溶性胺类化合物和尿素组成,所述超支化聚脲中水溶性胺类化合物与尿素的摩尔比为1.2-1.8。优选地，所述的具有三个以上氨基的水溶性胺类化合物为三(2-氨基乙基)胺；所述胶黏剂为淡黄色均匀液体，所述超支化聚脲的重均分子量M_w大于50000，数均分子量M_n大于6000；所述超支化聚脲的主体组分同时含有-CH₂-CH₂-NH₂和-NHCONH₂两种端基；所述超支化聚脲组分具有如下的基本结构：

如上所述的胶黏剂的pH为7.5-8.0，储存期大于180天，可应用在人造板生产中。

如上所述的胶黏剂的制备方法，包括：

步骤一、将具有三个以上氨基的水溶性胺类化合物与尿素按照1.2-1.8的摩尔比在室温下混合；

步骤二、将水溶性胺类化合物与尿素的混合物在油浴中升温至110-120℃，保温反应5-7小时，反应过程中用氨气吸收装置吸收溢出的氨气；

步骤三、将水溶性胺类化合物与尿素的反应产物自然冷却，得到黄色透明固体，即为超支化聚脲固体；