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木材胶粘剂

发布时间:2018-01-24 09:39:23    文章来源:爱乐特胶水网 http://www.Ailete.com


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      爱乐特粘合剂公司木材胶粘剂原创文章:将木材与木材或其他物体的表面胶接成为一体的材料。随着新型胶粘剂的出现,以及使用胶粘剂的方法不断改进,胶粘剂的定义也在不断发展。木材加工工业的产品,如胶合板、刨花板、中密度纤维板、层压制品、装饰覆面板及细木工板等的生产都需要不同性能的胶粘剂。胶粘剂的出现,不仅对节约木材及简化生产工艺具有重要作用,还可把金属或塑料等不同性能的材料与木质材料胶粘,制成各种性能的复合材料,从而发挥木材的独特功能,提供某些特殊的用途。

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       木材胶粘剂说明:人类使用木材胶粘剂的历史久远。17~18世纪欧美国家已建立胶粘剂工厂,19世纪初欧洲有了商品酪素,胶粘剂的商品化生产渐趋发达。19世纪末20世纪初,人工合成树脂进入胶粘剂领域。30年代木材工业开始使用酚醛及脲醛树脂胶,导致木材制品的制作在工艺上和结构上的深刻变化,以后又促进了人造板,特别是刨花板工业的发展。70年代以来,世界合成树脂胶产量占胶粘剂总量的80%以上,其中木材工业用胶粘剂尤占重要地位。70年代日本的木工用胶占胶粘剂生产总量的75%,1978年美国用于木材工业的脲醛及酚醛树脂占热固性树脂总产量的37%。把多聚甲醛加入尿素水溶液(第一次用量)中,加热至60℃,用氢氧化钠调节pH值至7;把此混合物回流20分钟,用甲酸调节pH值至5,再回流30分钟,随之用40%氢氧化钠溶液中和,再加入尿素(第二次用量),并用甲酸溶液调节pH值至5.8;加热回流直至粘度达11.5厘泊(20℃)即可得到本胶粘剂。

          木材胶粘剂说明:使用时,首先特性极性木材系极性物质,其表面具有部分不饱和状态的极性基因,胶粘剂也只有带极性基因,才能造成异性基因互相吸引而对木材表面产生牢固的胶合力。适当的润湿性,即对木材等物体表面的粘附和扩散作用。胶液润湿性与其表面张力、内聚力大小有关,表面张力越小,内聚力越小,其粘附、扩散作用越大。反之则越小。但润湿性过大,易被木材吸收而造成缺胶及耗胶量过大。不同的胶合材料应采用相应的浓度和粘度。适当的酸碱度(pH)强酸强碱的胶粘剂都会降低木材的力学性质,强酸尤甚。适当的分子量与分子量分布针对胶粘剂的不同用途调整(或设计)所要求的分子量范围及分子量分布,可以提高胶粘强度和加速固化。

       木材胶粘剂说明:木质胶接材料与制品已经成为木质材料与制品的主体,故此胶粘剂和胶接技术在木材加工业占有非常重要地位,木质胶接材料质量的提高和新产品的开发都离不开胶粘剂和胶接技术的进步。着眼于木质材料和制品的发展趋势,在把握木材胶粘剂的低成本化和环保化特点的前提下,从我国木材胶粘剂使用现状、急需解决的关键技术问题和未来发展的角度。介绍木材加工业胶粘剂的应用、存在的问题和未来发展趋势,主要阐述醛类胶粘剂、非甲醛类聚氨酯胶粘剂、乳液胶粘剂及生物基胶粘剂的生产应用情况、开发研究现状、发展趋势等问题,为木材Jjn'r业的发展和技术进步及可持续发展提供借鉴。


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        木材胶粘剂说明:木材加工业是胶粘剂使用量最大的行业,使用胶粘剂的主要制品有人造板、集成材、浸渍纸、地板、复合门、家具和木制品等,其中人造板消耗的胶粘剂量最大。201 2年我国人造板产量已经达到2.23{5m3,产量占世界的60%。随着木质原料结构的变化、环保要求的提高以及生产技术进步,木材加工业对胶粘剂的品种和质量提出更高要求。1 我国木材胶粘剂状况1.1木材加工业胶粘剂用量依据2012年人造板产量测算胶粘剂的使用量,人造板总产量2.23亿m3,其中胶合板10 981万m3、纤维板5 800.35万m3、刨花板2 349.55万m3、其他人造板3205万m3(其中细木工板1 8887m3)。各种人造板胶粘剂用量,纤维板中高密度纤维板用胶量在180~240kg/m3,中密度纤维板用胶量在1 50~1 90 kg/m3,平均以1 80 kg/m3计算,胶粘剂固体含量按50%计;刨花板中多层压机用胶量在1 30~1 50 kg/m3,单层和连续压机用胶量在90一1 20 kg/m3,平均以1 20 kg/m3计算,固体含量按65%计i胶合板用胶量以87.36 kg/m3,固体含量按50%计;细木工板用胶量以26 kg/m3计算,固体含量按50%计;其他人造板用胶量以1 20 kg/m3计算,固体含量按65%计。计算结果201 2年仅人造板用胶量即达2 492.4万t,折合成固体胶粘剂为131 2 2万t。强化木地板产销量2.1 1亿m2,所用浸渍纸的用胶量中耐磨纸为1 00 g/m 2左右、装饰纸用胶量在70~80g/m 2,底层平衡纸用胶量在160~1 80 g/m 2,合计每平方米地板用胶量在330~360 g/m2,取平均值350g/m 2,折合固体胶73 850 t。此外还有其他地板用胶,再加上集成材、复合门、家具和木制品用胶,木材加工业总用胶量远远超过1 400万t。在这些木材加工用胶粘剂中,纤维板和刨花板主要使用脲醛树脂胶粘剂(UF)和三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂(三聚氰胺用量占尿素用量的1%~1 5%)(UMF]:胶合板和细木工板主要使用脲醛树脂胶粘剂,其中多层实木复合地板基材和水泥模板使用三聚氰胺一尿素共缩合胶粘剂(MUF);集装箱底板和竹材胶接主要使用酚醛树脂胶粘剂(PF);集成材主要使用水性高分子异氰酸酯胶粘剂(API)j复合门、家具和木制品制造多使用聚醋酸乙烯酯(PVAc)和醋酸乙烯一丙烯酸共聚乳液胶粘剂,以及封边用乙烯一醋酸乙l文i烯类(EVA)热熔胶粘剂。在这些胶粘剂中脲醛树脂胶粘剂的用量在90%以上。 

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       木材胶粘剂说明:胶粘剂的出现,不仅对节约木材及简化生产工艺具有重要作用,还可把金属或塑料等不同性能的材料与木质材料胶粘,制成各种性能的复合材料,从而发挥木材的独特功能,提供某些特殊的用途。1.2木材加工业使用胶粘剂品种及性能 “……r…脲醛树脂是在合成树脂中价格最低廉的品种,作 ;为木材胶粘剂具有胶接性能优良、工艺操作性能好、 i鎏;无色等特点,是室内用胶接材料制品的主要胶种。脲 ;鬻醛树脂的主要问题是胶接制品的耐水煮性能差,不适 i制合建筑结构材料胶接使用;胶接制品持续释放游离甲 i醛问题,经过多年的开发研究,环保型低甲醛释放脲 i……醛树脂胶粘剂技术已成熟并在人造板生产中大面积推广应用;脲醛树脂存在的最大问题是其合成时工艺变异性大,当合成温度和酸碱度稍有变化时所合成树脂的性能即发生变化,为保持性能稳定需要精准合成控制技术。酚醛树脂作为木材胶粘剂具有优异耐环境老化性能,适合制造建筑与车船结构材料,因甲醛和苯酚反应生成产物结构稳定,合成工艺控制相对于脲醛树脂容易。

       木材胶粘剂说明:。胶粘剂的出现,不仅对节约木材及简化生产工艺具有重要作用,还可把金属或塑料等不同性能的材料与木质材料胶粘,制成各种性能的复合材料,从而发挥木材的独特功能,提供某些特殊的用途。酚醛树脂存在的主要问题是传统的酚醛树脂游离酚、游离醛和碱含量高,游离酚的毒性远大于甲醛,碱含量过高会招致木材老化;另外,传统的酚醛。 树脂固化温度高、固化速度慢、对被胶接木材的含水黼i 率要求高(小于7%),固化温度高和固化时间长,导i究{ 致木材压缩率大,影响出材率,还影响生产效率,木i銎l 质原料含水率过低其消耗的干燥能耗大。低分子质量i及l 酚醛树脂主要作为浸渍单板和木(竹)丝用,制造竹;寰{ 材人造板和增强改性木材。这类酚醛树脂存在的主要} { 问题是游离酚含量过高,环保性能不好,多为强碱性i i颜色深并影响处理材的尺寸稳定性。{ { 三聚氰胺一尿素共缩合树脂因三聚氰胺的加入有效i练;地解决了脲醛树脂的耐沸水煮性能差和游离甲醛释放;凌i问题,虽然多次循环耐湿热老化性能不如酚醛树脂,l ;但能达到准耐水等级(28 h水煮一干燥一水煮),并且; ;成本远低于酚醛树脂。近年来,在多层实木复合地板r基材、水泥模板、实木拼接、模压托盘、纤维模压门皮等胶接制品中使用,提高了木材胶接制品的性能,拓展了木质胶接材料的应用范围,是非常具有发展前景的木材胶粘剂品种。

        木材胶粘剂说明:三聚氰胺树脂具有优异的耐热性,主要用于浸渍纸的生产。因三聚氰胺树脂固化后脆性大,作为浸渍纸用胶粘剂都要进行增韧改性,常用的改性剂有己内l酰胺、丙三醇、二甘醇、蔗糖、聚乙烯醇等,经特殊l蠛i增韧改性后用于预油漆纸(柔性装饰纸)的制造。在i文i制造低压短周期浸渍纸时,为了降低成本,先浸渍脲i醛树脂,然后在其外部浸渍三聚氰胺树脂。低压短周i i期三聚氰胺浸渍纸是刨花板贴面和强化地板制造的主r…’r…~要覆面装饰材料。; 水性高分子异氰酸酯胶粘剂主要用于制造集成l斯l 材,国内实木制品所用的集成板材生产、集成方材和|妻i 集成梁主要使用API胶粘剂。依据所用木材材质不同以i”i 及耐水耐热等级要求不同,主剂乳液的性能差异较i 大,还有固化交联剂的异氰酸酯性能不同,加入量亦不同。存在的问题是适用期有待改进,还有适合于胶接高密度硬阔叶木材的品种不多。聚醋酸乙烯酯乳液胶粘剂主要用于家具制造和装饰贴面,产品性能和价格差异较大,既有高性能品种,也有淀粉改性固含量在20%左右的低端品种。用于薄木贴面时为了提高胶接性能与脲醛树脂复合后使用,使用高性能乳液时还可加入30%~40%的面粉,以防止透胶。在复合门生产中用于聚氯乙烯装饰薄膜胶贴的主要是丙烯酸改性乳液。

        木材胶粘剂说明:木材胶粘剂的发展趋势近30年来,随着我国经济的快速发展,木材加工业也获得飞速发展。我国人造板生产量占到世界的60%,使用人造板的制品家具、地板和复合门大量出口,这些材料和制品都与胶粘剂密切相关。特别是我国木质原料供应结构已经发生了根本变化,大量的速生材和小径材靠传统的机械加工手段已经不能满足使用要求,然而利用胶粘剂和胶接技术,将由这类原料制备的小木板方、单板、刨花、纤维及木丝等加工成大规格的方材、板材和模压制品,有效地解决了木质材料供应问题。因此,木质胶接材料的生产、新产品的开发和技术进步极大地依托胶粘剂技术的进步。2.1木材胶粘剂开发研究及应用我国自上世纪70年代末既开始开发低甲醛释放脲醛树脂胶粘剂,于80年代初成功开发出E2级刨花板用脲醛树脂胶,如东北林业大学开发的DN一1号和中国林科院开发的NQ一80,N80年代末东北林业大学又推出E1级刨花板用低毒性脲醛树脂胶DN一6号。80年代中期东北林业大学开发出F2级特种无臭胶合板用脲醛树脂胶DN一2号,90年代后期推出E1极胶合板用脲醛树脂胶JN一90。随着我国干法纤维板生产的发展90年代末期东北林业大学推出E2和E1级纤维板用脲醛树脂胶MN一90。2003年在总结前期各类低甲醛释放脲醛树脂胶应用工作的基础上,结合国家自然基金项目和国际合作项目,推出系列低甲醛释放脲醛树脂胶如纯尿素与甲醛合成的NQ一21、三聚氰胺改性的NQ一22、三聚氰胺改性低成本的NQ一23,以及与之配套的增强复合固化剂体系。这些脲醛树脂胶粘剂的推广应用以及技术扩散,有效地推动了我国人造板产品的环保化。

         木材胶粘剂说明:随着我国人造板产量的猛增,出现产品同质化和应用面窄的问题,为了提高人造板产品性能,扩大应用范围,东北林业大学于2005年推出系列三聚氰胺一尿素共缩合树脂胶粘剂,如纤维板用MUF—D20、刨花板用MUF—B20币n胶合板用MUF-J20,这类胶粘剂分别用于防潮刨花板、模压托盘、多层实木复合地板基材、水泥模板、实木拼接与同质薄木贴面、高性能纤维板生产。这类胶粘剂的推广应用,提升了木质原料胶接制品的性能,拓展了木质胶接材料的应用范围。在国家“九五”攻关项目支持下,南京林化所开展了快速固化酚醛树脂的开发研究,东北林业大学也推出低游离酚低游离醛中温快速固化酚醛树脂胶DPF。由于中国木质胶接材料主要用于家具制造和建筑室内装饰装修,酚醛树脂用量不像国外以建筑结构材为主那么大。在竹材胶接(竹胶合板、重组竹)和集装箱底板制造中使用的酚醛树脂依托跨国公司技术支撑的多。经过多年开发研究,东北林业大学开发出系列异氰酸酯类胶粘剂,如刨花板用异氰酸酯树脂胶YQJ—A、湿固化异氰酸酯胶粘剂YQJ—S、可乳化异氰酸酯胶粘剂YQJ—E、水性高分子~异氰酸酯胶粘剂API—D、湿固化热熔胶粘剂YQJ—R、水性高分子复合型胶粘剂WPC—N以及木材加工用异氰酸酯外脱膜剂YQT—W。这类非甲醛胶粘剂由于成本高,目前仅水性高分子一异氰酸酯胶粘剂API—D得到推广应用。关于集成材用水性高分子一异氰酸酯胶粘剂在国内应用,最早起源干跨国公司,后经国内研发和引进,已有~批企业在生产。API类胶粘剂产品性能差异较大,国内绝大多数产品仅适合于软质木材胶接,另一问题是夏天适用期不至lJ30mino乳液类胶粘剂高端产品集中在跨国公司,普通乳液国内企业都能生产,应用量较大的是淀粉和聚乙烯缩醛改性聚醋酸乙烯酯乳液,还有醋酸乙烯、丙烯酸、丙烯酸丁酯、叔碳酸酯等多元共聚乳液的生产和应用也较多,高性能聚氨酯乳液和丙烯酸类乳液因价格贵应用量并不大。近来在国家自然基金支持下,东北林业大学研发的醋酸乙烯酯一苯乙烯核壳乳液胶粘剂胶接的木材可耐受2 h沸水煮沸。为应对化石资源锐减,考虑胶粘剂制备原料的可持续发展问题,自上个世纪80年代后美国首先开发研究将其丰富的大豆蛋白质资源用作木材胶粘剂,日本和美国开发木质纤维原料液化用作胶粘剂,美国2000年后为应对加利福尼亚州对醛类胶粘剂甲醛释放限量问题而开发淀粉改性脲醛树脂胶粘剂。我国自2000年后也相继开展这方面的研发工作,已有大豆蛋白胶粘剂、淀粉改性胶粘剂和核桃壳等液化物胶粘剂推向市场。但是,大豆蛋白质基和淀粉基木材胶粘剂还有很多关键技术没有获得突破,例如固体含量低仅为30%左右,导致热压时间长而影响生产效率,热压温度高而影响板材出材率:黏度大,不适合刨花板和纤维板使用,仅用于胶合板;另外,我国的大豆蛋白资源并不丰富,淀粉还涉及粮食安全问题,因此这2类胶粘剂在近期内不可能大面积推广应用。来源于可再生生物质资源的木材胶粘剂,作为未来确保木材胶粘剂的可持续发展具有潜在的开发应用前景。2.2木材胶粘剂的发展趋势木质原料本身是可再生的绿色资源,经过加工制造的木质胶接材料理应具有绿色环保性能,为此木材胶粘剂的绿色环保性是其今后开发研究的主题。特别是将可再生的生物质资源经化学修饰和改性加工转化成木材胶粘剂具有广阔的发展前景。提高木材胶粘剂的性能,解决其对不同胶接对象的胶接工艺适应性,拓展木材胶粘剂的功能,是我国今后木材胶粘剂开发研究需要努力解决的问题。重视胶粘剂使用时的调配胶问题。通过胶粘剂的调配,可以调整胶粘剂对胶接工艺的适应性,如黏度、固含量、固化速度、预压性能;还可以调整胶接性能,如胶接强度、防霉和胶接耐久性以及解决功能化问题。