2004-07-02|

来源：中国林业网
    前言
　　三层实木复合地板以其美观、高雅、装饰性强、尺寸稳定性好、甲醛释放量低的特点 ,在世界上许多经济发达地区 ,尤其是欧美国家日渐流行 ,受到普遍的青睐 ,被广泛地应用于宾馆、商场、舞厅及家庭地面装修上 ,年需求量以 2 0 %的比例增长。国内三层实木复合地板生产厂家大多使用自制的脲醛胶或进口粉状胶。自制的低毒脲醛胶的最大弊端是甲醛释放量不稳定 ,多数情况下超标或剥离强度不合格。进口胶主要采用欧洲某公司的粉状脲醛胶 ,此胶存在三个方面的问题 :其一是胶的粘度太大 ,由于生产中采用辊涂法 ,造成胶液不均及涂胶量过大 ;二是胶粘剂的成本过高 ,其三是仍存在甲醛释放量问题 ,尽管诺贝尔胶甲醛释放量已到Ｅ1级标准 (即在 1ｍ3 的空间小室里地板块甲醛释放量体积分数要小于 0 .1× 1 0 -6) ,但随着人们生活水平的不断提高 ,人们越来越向往“绿色”的健康住宅 ,甲醛的公害问题 ,受到普遍关注。因此开发新型的复合地板用无醛胶粘剂已成为亟待解决的问题。本课题借鉴国内外研究的有效经验 ,采用水性高分子聚乙烯醇为连续相 ,橡胶乳液、改性淀粉为分散相而构成主剂 ,将异氰酸酯化合物作为交联剂 ,两者相互作用生成三维交联的体型结构使其耐水性、胶接性能达到Ⅱ类胶粘剂的要求。在长春中意地板厂的生产线上进行了压板试验 ,所压制的复合地板的剥离强度完全达到国家标准 (1 999年 3月审定稿 )的要求。
　　1　实验部分
　　1.1　原料与设备
　　1.1.1　原料
　　(1)聚乙烯醇 :型号 1 7-99高粘型 ,工业级 ,山西洪洞三维集团股份有限公司生产。
　　(2)玉米淀粉 :工业优级品 ,吉林松源食品工业公司提供。
　　(3)丁苯胶乳 :工业品 ,吉林化学工业股份有限公司提供。
　　(4)丙苯胶乳 :工业品 ,北京有机化工厂提供。
　　(5)多亚甲基多异氰酸酯 :工业品 ,烟台合成革厂提供。
　　(6)氧化锌 :化学纯 ,天津化学试剂三厂生产。
　　(7)硼砂 :化学纯 ,天津化学试剂三厂生产。
　　(8)复合地板面板 :桦木锯切板 ,厚度 3.2～4.0ｍｍ ,含水率6%～12 % ,长春中意地板厂提供。
　　(9)复合地板芯板 :杨木板条 ,厚度 7～ 9ｍｍ ,含水率 6%～ 1 2 % ,长春中意地板厂提供。
　　(10)复合地板背板 :杨木旋切单板 ,厚度2.0ｍｍ,含水率8%～12% ,长春中意地板厂提供。
　　(11)胶合板用单板 :桦木旋切板1.1ｍｍ ,含水率8%～12% ,杨木旋切板1.3ｍｍ ,含水率 8%～12% ,吉林省黄泥河林业局人造板公司提供。
　　1.1.2　仪器与设备
　　(1)恒温水浴
　　(2)合成树脂装置
　　(3)力学试验机 :4吨木材万能试验机 ,济南材料试验机厂制造。
　　(4)热压机85～100ｔ上移式液压机,(单层、电加热、幅面400ｍｍ×400ｍｍ)上海人造板机械厂制造。
　　(5)分析天平 :感量 0 .1ｍｇ
　　(6)常规分析仪器及装置
　　1.2　制胶工艺
　　(1)将ＰＶＡ与水按一定比例混合后 ,加入反应釜中 ,在不断搅拌下升温至 70℃ ,保温至完全溶解。
　　(2)将完全溶解的ＰＶＡ降温至 40℃ ,加入玉米淀粉及硼砂 ,调整ｐＨ值7～8,在30～50℃温度下 ,充分搅拌30～40ｍｉｎ。
　　(3)将以上制得的乳液在室温下与橡胶胶乳、氧化锌充分搅拌混合 ,即制成了主剂。
　　(4)将主剂与交联剂按一定比例充分搅拌混合即制成了树脂—弹性体复合胶粘剂。
　　1.3　制板工艺的确定
　　1.3.1　胶粘剂性能检测
　　参照ＧＢ/Ｔ14074～1993规定的Ⅱ类胶粘剂的要求进行检测。主要检测外观、粘度、ｐＨ值、固体含量、适用期、贮存稳定性。
　　1.3.2　制板试验
　　三层实木复合地板工艺
　　(1)将芯板条进行整张化处理 ,然后对芯板进行涂胶 ,涂胶量控制在 320～340ｇ/ｍ2 (双面 )。同时对锯切面板木块进行拼接。
　　(2)涂胶后将面板、芯板、背板按纹理垂直方向组坯。
　　(3)预压 :单位压力 1 .0ＭＰａ,时间 6～ 8ｍｉｎ。
　　(4)热压 :温度130℃ ,单位压力1.0ＭＰａ ,时间8～10ｍｉｎ。
　　(5)养护 :热压后堆放 2 4ｈ进行机械加工。
　　1.4　板材的物理力学性能检测
　　1.4.1　剥离率检测
　　参照国家技术监督局 1 999年 3月审定的《实木复合地板》中对三层实木复合地板剥离率的要求进行检测。
　　1.4.2　胶合强度检测
　　参照ＧＢ/Ｔ9846.1～12-1988中规定的对Ⅱ类胶合板胶合强度的要求进行检测。
　　2　结果分析
　　2.1　淀粉与碳酸钙对胶粘剂性能的影响。
　　采用工业优级玉米淀粉与轻质ＣａＣＯ3 这两种常用补强性胶粘剂的填料作对比试验,结果如图1所示 :由图1可以看出 ,无论胶合强度 ,还是剥离强度 ,用淀粉的都要比用碳酸钙的高 ,并且两者都是随着交联剂用量的增加 ,强度提高 ,加淀粉的适用期较加碳酸钙的适用期短。这是由分子结构决定的 ,交联剂中含有活性基团—ＮＣＯ ,能够与淀粉分子链中的—ＯＨ发生交联反应 ,而ＣａＣＯ3 则不能与之起交联反应 ,只是起到单纯的填充补强作用。
　　2.2　淀粉处理前后对胶粘剂性能的影响天然淀粉属于水溶性高分子 ,尽管已经具有一定的粘结性、成膜性等特性而被应用于工业上 ,但这特性是十分有限的。然而天然淀粉只要经过适当的变性处理 ,就能明显地提高性能。本文采用的是交联淀粉 ,使不同淀粉与羟基间联结在一起 ,以提高其抗剪切性和淀粉薄膜的拉伸强度从图 2中可以看出 ,淀粉经过交联处理后 ,由于自身羟基间的结合 ,使胶的强度明显增加 ,但适用期因此而缩短。
　　2.3　橡胶乳液对胶粘剂性能影响
　　2.3.1　不同种类的橡胶乳液对胶粘剂性能的影响丁苯乳液 (ＳＢＲ)和苯丙乳液 (ＳＢＡＲ)都属于乳胶型橡胶胶粘剂 ,外观和性能很相似 ,丁苯橡胶是由丁二烯和苯乙烯共聚而成 ,苯丙橡胶是由苯乙烯和丙烯酸丁酯共聚而成 ,由于两者都含有苯乙烯共轭体系结构 ,因此在胶合性能上差别不大 (图 3 )。
　　不同橡胶乳胶对胶粘剂性能的影响
　　结果表明 ,两者强度相差很小 ,区别是加入苯丙乳液胶粘剂比加入丁苯乳液的胶粘剂适用期短。由于苯丙乳液气味较大 ,成本又比丁苯乳液高 ,因此 ,本文采用丁苯乳液。
　　2.3.2　丁苯乳液用量对胶粘剂性能的影响。
　　此种胶粘剂中 ,异氰酸酯与聚乙烯醇的羟基产生分子间交联 ,使其具有优越的耐水性能 ,但是 ,添加的橡胶乳液对耐水性有很大影响 (图 4)。
　　表明 ,在胶粘剂中提高丁苯乳液的加入量 ,其胶合强度、剥离强度都大为提高 ,这主要是由于苯乙烯是具有共轭体系结构的单体 ,易被极化 ,它既可以与带有供电子基的烯类单体共聚 ,也可与带得电子基的烯类单体共聚 ,显示优良的化学活性。虽然强度提高 ,但是随之带来适用期缩短 ,因此 ,丁苯橡胶含量的提高是有限的。
　　2.3.3　丁苯橡胶乳液硫化对胶粘剂性能的影响橡胶的硫化是使生胶发生交联反应。本文采用的硫化剂是氧化锌 ,硫化后的橡胶是一种网状结构较疏松的聚合物。通过硫化反应 ,提高了胶的耐热性 ,增加其抗张强度 ,并保留了原来的伸长能力 ,改变了丁苯橡胶的极性和溶解性能 ,加速向粘合剂内扩散。
　　2.4　交联剂用量对胶粘剂性能的影响多异氰酸酯具有高极性、高活性 ,它能够与主剂中的任一组分发生反应 ,因此胶粘剂的粘接性能主要是随着交联剂用量而变化 ,其变化程度如表 1所示。
　　从数据可以看出 :在一定范围内 ,交联剂用量增加 ,粘结强度显著增加 ,适用期缩短。但交联剂用量过多 ,也会引起粘结强度下降。这是由交联剂的分子结构所决定 ,它使线性直链分子之间产生化学交联 ,使聚合物分子键间次价力被主价力所代替 ,结果使热塑性线型聚合物变成坚韧的体型结构。所以通过交联提高胶层内聚力 ,是提高粘结强度极其有效的方法 ,但是 ,如果交联剂用量过高 ,交联点增多 ,交联距离缩短 ,交联点单键内旋转作用丧失 ,交联聚合物变硬 ,反会使粘结强度下降。
　　本文采用胶粘剂的主剂∶交联剂 =100∶10 ,虽然说交联剂用量增加。板的强度随着增加 ,但随之而来的胶的适用期缩短 ,成本增高 ,本课题主要解决的就是强度增加 ,适用期短的矛盾。而采用主剂∶交联剂=100∶10的配方调制的胶粘剂制作的复合地板强度完全达到国家标准 ,适用期也能够达到生产中的要求。
　　3　胶粘剂质量表征
　　(1)外观 :主剂为乳白色 ,交联剂为黑褐色 ,两组分混合后成褐色的粘稠性胶液 ,固化后胶膜呈黄褐色 ,与本材颜色相近。
　　(2)ｐＨ值 :6.8
　　(3)固体含量 :52 .6%
　　(4)粘度 :3 0℃ ,0 .8Ｐａ·ｓ
　　(5)适用期 :冬季 1ｈ ,夏季 40ｍｉｎ。
　　(6)贮存稳定性 :密封包装的树脂在温度 1 0～2 0℃阳光不直接照射处贮存两个月。
　　4　经济效益分析
　　(1)此胶可以采用普通的生产设备制备 ,调制方法简单 ,工人易于掌握。
　　(2)制胶原料成本
　　(3)此无醛胶粘剂价格 4000元 /吨 ,诺贝尔粉状胶15000元/吨 ,按55%固含量计算,则为8000元 /吨,在工艺方面 ,由于进口诺贝尔胶粘度过大 ,近3 0 0 0～ 40 0 0ｍＰａ·ｓ,导致涂胶量无法控制 ,高达 450～50 0ｇ/ｍ2 ,所以实际用胶价格高达 850 0元 /吨 ,因此看来 ,采用本胶粘剂生产复合地板每吨胶可节省60 %的资金 ,经济效益非常明显 ,此胶与国内脲醛树脂相比 ,虽然成本提高 ,但却解决了甲醛公害问题。
　　5　结论
　　(1)通过试验 ,优选出胶粘剂的最佳配方 ,用此种配比压制的复合地板的剥离强度达到国家标准。此胶可操作性强 ,完全满足现有生产工艺要求。
　　(2)此种胶克服了诺贝尔胶因粘度过大 ,造成辊涂困难 ,涂胶量过大等缺点 ,而且价格可以降低60 % ,与国内使用的脲醛树脂胶相比 ,虽然成本高 ,但采用此种无醛胶粘剂制作的复合地板 ,解决了国际市场上普遍关注的甲醛公害问题 ,这使复合地板成为人们所向往的“绿色”健康住宅的一部分 ,有广阔的发展前景。
来源：中国林业网