一种重组竹材用阻燃胶粘剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及阻燃胶粘剂制备技术领域，尤其涉及一种重组竹材用阻燃胶粘剂及其制备方法和应用。

背景技术：

我国竹资源丰富，竹子与木材相比具有强度高、韧性好的特点，是结构材料的理想原料。重组竹是指将竹材加工成长条状，经干燥、浸胶和模压成型的人造竹制型材。重组竹在不打乱纤维排列方向、保留基本特性的前提下，使其密度增大、强度增高、尺寸稳定性能得到显著提高，既节约了优质木材的使用，又提高了竹材的产品附加值。木质材料在使用时，防火阻燃性能是保证安全的关键。《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》(gb20286-2006)强制性规定了公共场所及住宅的装饰装修制品及组件的阻燃性能等级。重组竹材所用的胶粘剂对阻燃性有直接影响。中国专利cn105461873a公开了一种重组装饰材科技木，该发明将阻燃和胶粘分两步工艺处理，虽也有阻燃处理，但含有甲醛，环保性不够高。经试验，德国胶王jowat木工胶粘合的重组竹材发生火灾时冒黑烟并有滴落。此外，现有重组竹材用胶粘剂的阻燃性难以满足实际需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种重组竹材用阻燃胶粘剂及其制备方法和应用，所述重组竹材用阻燃胶粘剂具有优异的阻燃性能，且环保性高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种重组竹材用阻燃胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：

将聚醚、多苯基多次甲基多异氰酸酯和第一溶剂混合，得到第一主料；

将有机锡催化剂和第二溶剂混合，得到催化剂溶液；

将所述第一主料和催化剂溶液混合，进行第一聚合反应，得到胶液；

将油溶性酚醛树脂、氢氧化铝粉末和第三溶剂混合，得到第二主料；

将所述胶液和第二主料混合，进行第二聚合反应，得到重组竹材用阻燃胶粘剂。

优选的，所述聚醚为dep-560dh；所述多苯基多次甲基多异氰酸酯为pm200、mr-200或m-20s，所述多苯基多次甲基多异氰酸酯中nco的质量含量为31.0±1％；所述第一溶剂为二氯乙烷。

优选的，所述聚醚、多苯基多次甲基多异氰酸酯和第一溶剂的质量比为(40～50)：(40～45)：(20～25)。

优选的，所述有机锡催化剂为t120；所述第二溶剂为二氯乙烷；所述有机锡催化剂与第二溶剂的质量比为1:1。

优选的，所述第一主料与催化剂溶液的质量比为100:(0.2～0.5)；所述第一聚合反应的温度为10～40℃，时间为40～80min。

优选的，所述油溶性酚醛树脂的型号为2402或1303；所述氢氧化铝粉末的粒度为1250目，且300目过筛率≥99.9％，含水量为0.10±0.02％；所述第三溶剂为二氯乙烷。

优选的，所述油溶性酚醛树脂、氢氧化铝粉末和第三溶剂的质量比为(45～50):(55～60):(40～45)。

优选的，所述胶液和第二主料的质量比为(100～110):(330～360)；所述第二聚合反应的温度为10～40℃，时间为60～120min。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的重组竹材用阻燃胶粘剂。

本发明提供了上述技术方案所述重组竹材用阻燃胶粘剂在重组竹材中的应用。

本发明提供了一种重组竹材用阻燃胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：将聚醚、多苯基多次甲基多异氰酸酯和第一溶剂混合，得到第一主料；将有机锡催化剂和第二溶剂混合，得到催化剂溶液；将所述第一主料和催化剂溶液混合，进行第一聚合反应，得到胶液；将油溶性酚醛树脂、氢氧化铝粉末和第三溶剂混合，得到第二主料；将所述胶液和第二主料混合，进行第二聚合反应，得到重组竹材用阻燃胶粘剂。本发明使用多苯基多次甲基多异氰酸酯作为胶粘成分，其粘性高，能够提高阻燃胶粘剂的胶粘效果；本发明以氢氧化铝作为阻燃成分，在所述第二聚合反应过程中，氢氧化铝转化为三氧化二铝，赋予胶粘剂较好的阻燃效果。因此，本发明所述阻燃胶粘剂具有良好的胶粘效果和阻燃效果，且所制备的重组竹材用阻燃胶粘剂在灭火时冒白烟没有滴落，无黑烟产生，能够达到结构材使用要求。

本发明所述方法在制备过程中无需添加甲醛，所得阻燃胶粘剂没有甲醛释放，具有高度的环保性，本发明的方法环保且制备工艺简单。

附图说明

图1为本发明制备重组竹材用阻燃胶粘剂的流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供了一种重组竹材用阻燃胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：

将聚醚、多苯基多次甲基多异氰酸酯和第一溶剂混合，得到第一主料；

将有机锡催化剂和第二溶剂混合，得到催化剂溶液；

将所述第一主料和催化剂溶液混合，进行第一聚合反应，得到胶液；

将油溶性酚醛树脂、氢氧化铝粉末和第三溶剂混合，得到第二主料；

将所述胶液和第二主料混合，进行第二聚合反应，得到重组竹材用阻燃胶粘剂。

在本发明中，若无特殊说明，所需制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。

本发明将聚醚、多苯基多次甲基多异氰酸酯和第一溶剂混合，得到第一主料。在本发明中，所述聚醚优选为dep-560dh；所述聚醚的羟值优选为56±3mgkoh/g，水分含量优选≤0.05％。在本发明中，所述多苯基多次甲基多异氰酸酯优选为pm200、mr-200或m-20s，所述多苯基多次甲基多异氰酸酯中nco的质量含量优选为31.0±1％；所述第一溶剂优选为二氯乙烷；所述二氯乙烷优选为净水级二氯甲烷。在本发明中，所述聚醚、多苯基多次甲基多异氰酸酯和第一溶剂的质量比优选为(40～50)：(40～45)：(20～25)，更优选为(42～48)：(41～43)：(22～24)。在本发明中，盛装多苯基多次甲基多异氰酸酯和聚醚的容器必须充氮，且每次打开容器后，需用氮气排除容器内的空气，然后再密封。

在本发明中，所述聚醚、多苯基多次甲基多异氰酸酯和第一溶剂混合的过程优选为将聚醚置于反应釜中，进行减压脱气至物料中无气泡产生；然后充氮气恢复常压，降温冷却至65℃，加入第一溶剂搅拌均匀，再加入多苯基多次甲基多异氰酸酯搅拌均匀。在本发明中，所述减压脱气的温度优选为85～90℃，时间优选为60～120min。本发明对所述搅拌的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。在所述混合的过程中，保证不与水接触；反应釜和产品容器需要保持干燥无水。

在本发明中，完成所述混合后，优选将所得物料进行保温后，依次进行充氮和冷却，得到第一主料。在本发明中，所述保温的温度优选为65℃，保温时间优选为6h；所述保温在搅拌条件下进行，本发明对所述搅拌的转速没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可；所述冷却优选冷却至40℃以下。本发明对所述冷却的过程没有特殊的限定，自然冷却即可。在所述保温过程中，聚醚、多苯基多次甲基多异氰酸酯和第一溶剂进行物理混合，排除气相湿气。

得到第一主料后，本发明将有机锡催化剂和第二溶剂混合，得到催化剂溶液。在本发明中，所述有机锡催化剂优选为t120；所述第二溶剂优选为二氯乙烷；所述有机锡催化剂与第二溶剂的质量比优选为1:1。

在本发明中，所述有机锡催化剂和第二溶剂混合的过程优选为将第二溶剂加入塑料桶(聚丙烯或聚乙烯材质)内，然后加入有机锡催化剂，充氮密封后摇晃5～10min使物料混合均匀。本发明对所述摇晃的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程能够将物料混合均匀即可。

得到催化剂溶液后，本发明将所述第一主料和催化剂溶液混合，进行第一聚合反应，得到胶液。在本发明中，所述第一主料与催化剂溶液的质量比优选为100:(0.2～0.5)。在本发明中，所述第一主料和催化剂混合的过程优选为将第一主料和催化剂混合，充氮后搅拌均匀。本发明对所述搅拌的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。

在本发明中，所述第一聚合反应的温度优选为10～40℃，更优选为20～30℃；时间优选为40～80min，更优选为50～60min。在所述第一聚合反应过程中，在有机锡催化剂的催化作用下，第一主料中聚醚的羟基与多苯基多次甲基多异氰酸酯反应，生成多种聚氨酯。

在本发明中，盛装催化剂溶液和胶液的容器必须充氮，且每次打开容器后，需用氮气排除容器内的空气，然后再密封。

本发明将油溶性酚醛树脂、氢氧化铝粉末和第三溶剂混合，得到第二主料。在本发明中，所述油溶性酚醛树脂的型号优选为2402或1303；所述油溶性酚醛树脂在使用前优选粉碎为粒径2～3mm的颗粒。

在本发明中，所述氢氧化铝粉末的粒度优选为1250目，且300目过筛率优选≥99.9％，含水量(质量含量)优选为0.10±0.02％；所述第三溶剂优选为二氯乙烷。在本发明中，所述油溶性酚醛树脂、氢氧化铝粉末和第三溶剂的质量比优选为(45～50):(55～60):(40～45)，更优选为(46～48):(56～58):(42～44)。本发明利用氢氧化铝作为阻燃成分，在第二聚合反应过程中遇热生成三氧化二铝，实现胶粘剂阻燃隔热目的。

在本发明中，所述油溶性酚醛树脂、氢氧化铝粉末和第三溶剂混合的过程优选为将第三溶剂加入反应釜，加入油溶性酚醛树脂，于室温搅拌40～60min，完全溶解后加入氢氧化铝粉末，搅拌混合40～80min。本发明对所述搅拌的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程能够将物料混合均匀即可。

得到第二主料后，本发明将所述胶液和第二主料混合，进行第二聚合反应，得到重组竹材用阻燃胶粘剂。在本发明中，所述胶液和第二主料的质量比优选为(100～110):(330～360)，更优选为(102～108):(340～350)。

本发明对所述胶液和第二主料混合的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程能够将物料混合均匀即可。在本发明中，当所述胶液的使用量低于第二主料质量的0.4％时，可在生产车间混合胶液后装桶运到现场，当所述胶液得的使用量≥第二主料质量的0.4％时，优选在现场配制胶液。

在本发明中，所述第二聚合反应的温度优选为10～40℃，更优选为20～30℃；时间优选为60～120min，更优选为80～100min；在所述第二聚合反应过程中，所述油溶性酚醛树脂与第一聚合反应生成的多种聚氨酯反应，得到酚醛树脂/聚氨酯复合物，即阻燃胶粘剂。

图1为本发明制备重组竹材用阻燃胶粘剂的流程图，如图1所示，本发明首先将含有聚醚、多苯基多次甲基多异氰酸酯和第一溶剂的第一主料与有机锡催化剂溶液进行第一聚合反应，得到胶液；然后将含有油溶性酚醛树脂、氢氧化铝粉末和第三溶剂的第二主料与胶液进行第二聚合反应，得到重组竹材用阻燃胶粘剂。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的重组竹材用阻燃胶粘剂。本发明所述重组竹材用阻燃胶粘剂的固化干燥胶层自身氧指数为32～34。

本发明提供了上述技术方案所述重组竹材用阻燃胶粘剂在重组竹材中的应用。本发明对所述应用的方法没有特殊的限定，按照本领域熟知的方法应用即可。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下实施例中，以质量份数表示各个原料的用量，对原料的具体量级不进行具体限定，即原料的用量为“kg”或“g”均可；

以下实施例中，所用聚醚dep-560dh的羟值为56±3mgkoh/g，水分含量≤0.05％；所用pm200(或mr-200，或m-20s)中nco的质量含量为31.0±1％，所用氢氧化铝粉末的粒度为1250目，且300目过筛率≥99.9％，含水量为0.10±0.02％；

实施例1

将45份聚醚dep-560dh加入反应釜，升温至90℃，减压脱气约120min，至物料中基本无气泡产生；充氮气恢复常压，并在此过程中降温冷却至65℃，加入25份二氯乙烷搅拌均匀，再加入40份pm200(多苯基多次甲基多异氰酸酯)搅拌均匀，于65℃物理混合6h；充氮、冷却至40℃以下，得到第一主料；

将1份二氯乙烷加入聚丙烯材质的塑料桶内，然后加入1份t120，充氮密封后摇晃10min使物料混合均匀，得到催化剂溶液；

将100份第一主料和0.5份催化剂溶液混合，充氮后搅拌，在25℃进行第一聚合反应80min，得到胶液；

将40份二氯乙烷加入反应釜，加入预先粉碎到3mm的50份油溶性酚醛树脂(2402)，于室温搅拌60min，完全溶解后加入60份氢氧化铝粉末，搅拌混合80min，得到第二主料；

将100份胶液加入搅拌釜，再加入330份第二主料，搅拌均匀，在25℃进行第二聚合反应80min，得到重组竹材用阻燃胶粘剂。

性能测试

1)根据gb/t17657-2013、gb/t17657-2013、gb/t17657-2013和gb/t17657-2013记载的方法，对实施例1制备的重组竹材用阻燃胶粘剂进行性能测试，结果表明，该阻燃胶粘剂的静曲强度286mpa，弹性模量29330mpa，抗拉强度230mpa，甲醛释放量为0.1mg/l；

2)将实施例1制备的重组竹材用阻燃胶粘剂用喷灯、氧气焊或在锅炉的炉膛里进行燃烧，发现离开火源时阻燃胶粘剂即可熄灭，不易燃烧，阻燃性能优异，根据gb/t5454-1997记载的方法测得实施例1制备的阻燃胶粘剂的极限氧指数为33；

3)将实施例1制备的重组竹材用阻燃胶粘剂在沸水中煮沸8小时，不开裂不变形不膨胀，说明该阻燃胶粘剂热稳定性优异，根据gb/t17657-2013记载的方法，测得实施例1制备的阻燃胶粘剂的内结合强度为3.76mpa，说明该阻燃胶粘剂的胶粘性能优异。

实施例2

将42份聚醚dep-560dh加入反应釜，升温至90℃，减压脱气约120min，至物料中基本无气泡产生；充氮气恢复常压，并在此过程中降温冷却至65℃，加入25份二氯乙烷搅拌均匀，再加入40份mr-200(多苯基多次甲基多异氰酸酯)搅拌均匀，于65℃物理混合6h；充氮、冷却至40℃以下，得到第一主料；

将1份二氯乙烷加入聚丙烯材质的塑料桶内，然后加入1份t120，充氮密封后摇晃10min使物料混合均匀，得到催化剂溶液；

将100份第一主料和0.2份催化剂溶液混合，充氮后搅拌，在25℃进行第一聚合反应80min，得到胶液；

将40份二氯乙烷加入反应釜，加入预先粉碎到3mm的50份油溶性酚醛树脂(2402)，于室温搅拌40min，完全溶解后加入60份氢氧化铝粉末，搅拌混合80min，得到第二主料；

将110份胶液加入搅拌釜，再加入360份第二主料，搅拌均匀，在25℃进行第二聚合反应85min，得到重组竹材用阻燃胶粘剂。

按照实施例1的方法对本实施例制备的重组竹材用阻燃胶粘剂进行性能测试，结果表明，实施例2制备的阻燃胶粘剂的静曲强度为278mpa，弹性模量28000mpa，抗拉强度210mpa，甲醛释放量为0.1mg/l；极限氧指数为32，内结合强度为4.21mpa。

实施例3

将50份聚醚dep-560dh加入反应釜，升温至90℃，减压脱气约120min，至物料中基本无气泡产生；充氮气恢复常压，并在此过程中降温冷却至65℃，加入20份二氯乙烷搅拌均匀，再加入40份m-20s(多苯基多次甲基多异氰酸酯)搅拌均匀，于65℃物理混合6h；充氮、冷却至40℃以下，得到第一主料；

将1份二氯乙烷加入聚丙烯材质的塑料桶内，然后加入1份t120，充氮密封后摇晃10min使物料混合均匀，得到催化剂溶液；

将100份第一主料和0.3份催化剂溶液混合，充氮后搅拌，在30℃进行第一聚合反应80min，得到胶液；

将40份二氯乙烷加入反应釜，加入预先粉碎到3mm的45份油溶性酚醛树脂(1303)，于室温搅拌40min，完全溶解后加入55份氢氧化铝粉末，搅拌混合80min，得到第二主料；

将110份胶液加入搅拌釜，再加入330份第二主料，搅拌均匀，在30℃进行第二聚合反应90min，得到重组竹材用阻燃胶粘剂。

按照实施例1的方法对本实施例制备的重组竹材用阻燃胶粘剂进行性能测试，结果表明，实施例3制备的阻燃胶粘剂的静曲强度为226mpa，弹性模量19070mpa，抗拉强度188mpa，甲醛释放量为0.1mg/l；极限氧指数为34，内结合强度为3.52mpa。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。