异氰酸酯胶黏剂在木材工业中的应用

详细讲述了湿固化型异氰酸酯胶黏剂在木材行业中的应用,及其研究现状。

异氰酸酯增强尿素-乙二醛树脂的结构与性能研究

为提升尿素-乙二醛树脂(UG)的耐水性能,本研究在UG树脂中添加高活性的异氰酸酯(MDI)共混制备了异氰酸酯/尿素-乙二醛(MDI-UG)木材胶黏剂。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振波谱仪(NMR)和X射线光电子能谱(XPS)对其固化结构进行表征,通过差式扫描量热分析(DSC)、动态热机械分析(DMA)和扫描电镜(SEM)对其固化性能进行分析,以MDI-UG混合体系制备胶合板并测定其力学性能。结果表明UG树脂中含有的活泼氢基团与异氰酸酯反应形成新的氨基甲酸酯;与UG树脂相比,MDI-UG树脂的固化温度降低且热稳定性提高;采用扫描电镜下可观测到MDI-UG树脂的固化颗粒更加密集且交联支化程度明显提高;当MDI的添加量为3%且乙二醛与尿素的摩尔比为1.3:1时,所制得胶合板的热水湿状剪切强度达到0.72 MPa,表明MDI的引入显著改善了UG树脂的耐水性,而且充分发挥了UG树脂优异的环保性能和异氰酸酯的高强度特点。

预聚体对无溶剂聚氨酯胶黏剂耐蒸煮性能的影响

本文合成了系列聚氨酯预聚体,将其用于制备双组分无溶剂聚氨酯胶黏剂,并利用红外光谱和核磁共振波谱证明预聚体和胶黏剂的结构。通过控制变量法研究了聚氨酯预聚体的异氰酸酯基质量分数(ω_(NCO))、多元醇分子量、R值(胶黏剂中-OH和-NCO基团的摩尔比)对胶黏剂黏度和耐蒸煮性能的影响。结果表明,在ω_(NCO)为17%时,预聚体黏度较低,聚氨酯胶黏剂经水煮后的剥离力较高。当ω_(NCO)一定时,随着多元醇分子量减小,预聚体黏度增大,聚氨酯胶黏剂水煮前后的剥离力增加。在多元醇分子量为1 609 g/mol,ω_(NCO)为17%,R值为2.5时,水煮前后耐蒸煮聚丙烯流延膜层剥离力最高分别达到6.30 N和4.37 N。将该预聚体与多种B组分混合获得一系列聚氨酯胶黏剂,均满足国家标准GB/T 41168-2021对铝塑复合膜耐蒸煮性能的需求。

复合变性淀粉制备淀粉基异氰酸酯胶黏剂的研究

研究了复合变性玉米淀粉制备Ⅰ、Ⅱ型淀粉基水性高分子-异氰酸酯(API)胶黏剂的工艺。选择复合变性淀粉乳液、二元酸、聚乙烯醇、多异氰酸酯的用量作为影响因素,以压缩、拉伸剪切强度为评价目标,通过正交试验优化出满足日本JISK 6806-1995指标要求的Ⅰ、Ⅱ型淀粉基API胶黏剂的配方,对影响胶黏剂理化性能的因素进行了系统分析。验证实验证明,所优化出的最佳配方具有明显的生产可操作性,交联剂多异氰酸酯可不经封闭直接使用,完全能够满足现有的木材胶合制品生产工艺的要求。

异氰酸酯—脲醛树脂复合胶黏剂的热性能

利用异氰酸酯对脲醛树脂进行了改性,制备复合胶黏剂,并采用DSC和TGA研究了异氰酸酯—脲醛树脂复合胶黏剂程序温度下的热量变化和热质量损失规律,讨论了异氰酸酯与脲醛树脂复合比例以及固化剂种类对复合胶黏剂体系热性能的影响。试验结果表明:异氰酸酯能够加速脲醛树脂固化反应,提高复合胶黏剂的热稳定性,在不同比例条件下,异氰酸酯与脲醛树脂混合比例为1/7时热稳定性最好,异氰酸酯复合胶黏剂最适宜的固化剂为氯化铵与甲酸混合物。

热压型淀粉基水性异氰酸酯木材胶黏剂的研制

对利用复合变性玉米淀粉,制造热压型淀粉基水性高分子——异氰酸酯胶黏剂(API)进行了系统的研究。以复合变性淀粉乳液、二元酸、聚乙烯醇、PMDI为主要影响因素,以拉伸剪切强度为评价目标,通过正交试验优化出满足日本JISK6806—1995指标要求的热压型淀粉基API的配方,对影响胶黏剂理化性能的因素进行了系统分析。经验证性试验证明:所优化出的配方具有明显的生产可操作性,交联剂PMDI可不经封闭直接使用,完全能够满足现有的木材胶合制品生产工艺的要求。

水性异氰酸酯木材胶黏剂耐久性研究

通过红外、热重和压剪强度分析,对水性异氰酸酯（API）木材胶黏剂在加速老化处理1~7个周期（A1~A7）和湿热老化处理1~7个周期（H1~H7）的耐久性进行了研究。红外分析表明：未处理的API胶膜（S）含有大量的异氰酸酯基团,A1~A7的API胶膜中异氰酸酯基团全部消失,H1~H3的API胶膜中仍有异氰酸酯吸收峰存在,但强度减弱,H4~H7的异氰酸酯基团消失。热重分析结果表明：A1~A4胶膜的初期热稳定性优于H1~H4,5~7个周期热稳定性几乎相同。在相同质量损失下,加速老化处理API胶膜更稳定,A1~A7降解活化能不完全相同,即降解速度不同;而H1~H7胶膜的活化能几乎相同。2种处理方法胶合制品的压剪强度随时间延长逐渐降低,加速老化处理到第3个周期压剪强度仅为5.32MPa,湿热老化处理到第5个周期压剪强度降为6.92 MPa,均达不到国家标准。

淀粉基水性异氰酸酯木材胶黏剂老化机理研究

将淀粉基水性异氰酸酯木材胶黏剂用于结构胶合木的胶接并进行加速老化处理,通过Ra-man、13C-NMR及GPC分析老化过程中发生的化学及物理变化,以揭示该胶黏剂老化机理。结果表明:在胶膜加速老化过程中异氰酸酯基发生了化学反应,有胺生成随后又分解,而与聚异氰酸酯(PMDI)交联的复合变性淀粉的结构未见改变。加速老化后的胶黏剂中聚乙烯醇(PVA)的高分子链被切断,形成低分子溶于水中,而其他成分没有溶出与降解。

微波-Fenton氧化处理木质素对异氰酸酯胶黏剂的性能影响

文章研究了微波-Fenton氧化作用对木质素分子结构的影响,并将处理后的木质素用于改性异氰酸酯(MDI)人造板胶黏剂。结果表明,微波-Fenton氧化处理后的木质素分子量均有下降趋势,甲氧基含量降低了16.82%,酚羟基含量增加了24.95%,与MDI的反应活性得到提高。随着木质素添加量的增大,胶合板的力学性能呈现先增后减的规律。总体上,MDIL_(F-M)的静曲强度(MOR)、弹性模量(MOE)和内结合强度(IB)值均大于MDI-L_(0),填料含量为3%时,MDI-L_(F-M)改性MDI胶所制板材的MOR、MOE和IB分别达到88.01 MPa、10247 MPa和1.82 MPa。

木材用大豆油基异氰酸酯胶黏剂的制备与表征

以大豆油为原料制备多元醇,代替传统的聚醚多元醇,合成木材用单组分室温湿固化型植物油基异氰酸酯胶黏剂。使用FTIR、TG和DTG对胶黏剂的结构和热稳定进行分析,讨论大豆油基多元醇的羟值、用量和NCO/OH比例对胶黏剂贮存期、胶接强度和热稳定性等性能的影响。结果表明:当羟值为69mgKOH·g-1、SOP/PEG摩尔比为20%、R=7、固含量为80%时,制备的异氰酸酯胶黏剂最终CPS达到21.06MPa,贮存期大于3个月,湿循环CPS达到12.04MPa,比PEG/PAPI体系提高26.01%,热稳定也有显著提高。

异氰酸酯改性大豆油基木材胶黏剂的制备与性能

环氧大豆油丙烯酸酯(Acrylated Epoxidized Soybean Oil,AESO)具有原料来源丰富、环境友好、耐水性好等优点,以AESO为原料制备新型无醛木材胶黏剂是降低当前甲醛系胶黏剂用量的重要途径。针对AESO同时含双键、羟基和环氧基的结构特点,以六亚甲基二异氰酸酯(Hexamethylene Diisocyanate,HDI)为改性剂、过氧化苯甲酸叔丁酯为自由基引发剂,制备了改性大豆油基木材胶黏剂及其杨木胶合板材,分析了胶黏剂的化学结构、流变性、固化行为、胶合机理及其对胶合板物理力学性能的影响。结果表明:HDI改性后的胶黏剂具有更高的交联密度、内聚力和胶接力,其杨木胶合板的耐水胶合强度可达1.18 MPa;HDI可与AESO的羟基、环氧基反应生成氨基甲酸酯结构,同时HDI的加入降低了AESO树脂的黏度和最大固化温度,提高了胶黏剂的加工性能;HDI改性显著提高胶合板的物理力学性能(P<0.05),当HDI与AESO的质量比为1∶9时,胶合板的横向静曲强度和弹性模量分别为57.6和5920 MPa,且板材在120°C下2 h不开裂。该研究为以生物质大豆油为原料制备无醛胶黏剂提供了一种可行路径,有利于木材工业的绿色与可持续发展。

山梨醇基非异氰酸酯聚氨酯胶黏剂的制备与表征

聚氨酯胶黏剂是木材工业生产中的一类重要胶黏剂,但由于其原料的毒害及湿敏性问题,以及人们环保意识的提升,使得寻求不使用异氰酸酯的生物质原料制备非异氰酸酯聚氨酯(NIPU)成为研究热点。基于此,本研究采用生物质山梨醇与碳酸二甲酯(DMC)反应后再聚合己二胺(HMDA)制备了NIPU树脂木材胶黏剂,并探讨了不同催化剂,以及最优催化剂的不同添加比例对树脂胶合性能的影响。利用液相色谱/质谱(LC-MS)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)研究了树脂结构以及催化剂对树脂结构的影响;通过差式扫描量热仪(DSC)和热重分析(TG)研究了树脂的固化过程以及热稳定性。结果表明:山梨醇、DMC和HMDA三者共同反应成功制备了具有氨基甲酸酯结构的NIPU树脂,在添加催化剂NaHCO_(3)之后,氨基甲酸酯结构中的C=O吸收峰增强,氨基峰减弱,说明更多胺参与缩聚,促进了反应的进行。DSC和TG测试结果也证明添加NaHCO_(3)为催化剂后树脂固化反应更完全,固化后的树脂热稳定性增强。同时胶合板测试结果表明当催化剂NaHCO_(3)的添加量为山梨醇固体质量的7.5%时,所制备NIPU树脂粘接性能最佳,其干强度、24 h冷水湿强度和3 h 63℃温水湿强度分别为2.19,0.92和0.82 MPa,满足国家标准GB/T 9846—2015《普通胶合板》对二类板(强度≥0.7 MPa)的标准要求。

一种新型环保非异氰酸酯聚氨酯丙烯酸酯胶黏剂制备工艺

利用乙二胺(EDA)对碳酸丙烯酯(PC)的胺解开环反应制备非异氰酸酯聚氨酯(NIPU)单体,通过NIPU的端位羟基(—OH)与丙烯酰氯(AC)发生酯化反应,合成同时具有氨基甲酸酯键(—NHCOO—)和碳碳双键(C=C)的非异氰酸酯聚氨酯丙烯酸酯(NIPUA)单体。将合成的NIPUA单体与丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸(AA)等丙烯酸类化合物在过氧化苯甲酰(BPO)和N,N-二甲基苯胺(DMP)作用下发生加聚反应,制备出一种新型非异氰酸酯聚氨酯丙烯酸酯胶黏剂,并继续固化。利用红外光谱对合成产物的结构进行表征,结果表明,该胶黏剂在一定的条件下能发生C=C双键的加聚固化反应。通过研究单因素对胶黏剂固化性能的影响,获得胶黏剂固化的最佳工艺。

异氰酸酯胶黏剂的改性及研究进展

综述了异氰酸酯胶黏剂的优缺点,介绍了当今对异氰酸酯胶黏剂改性的物理改性和化学改性方法,并针对物理改性中的共混改性、填充改性以及化学改性中的交联改性的方法分别进行了详细的介绍;同时对近几年来国内外针对异氰酸酯胶黏剂改性的最新研究动态进行了阐述分析,最后对今后异氰酸酯胶黏剂改性的研究发展前景做出了展望。

水性高分子异氰酸酯胶黏剂胶合制备三层实木复合地板初探

采用水性高分子异氰酸酯胶黏剂,以柞木、赛鞋木豆(乌金木)和橡胶木3种木材单板为表板制备杨木芯的三层实木复合地板。结果表明:赛鞋木豆(乌金木)和橡胶木的胶合性能良好,而柞木性能较差,分析认为与柞木木材表面性能以及胶合工艺等有关。

不同水性高分子异氰酸酯胶对人工林木材胶合性能的影响

采用同一类型的高分子化合物、填料和乳胶按不同配比组成2种主剂,然后与贮存期不等的交联剂组成不同的水性高分子异氰酸酯胶黏剂(API),用来黏接杉木、杨木、巨桉、尾巨桉、柠檬桉和窿缘桉等6种人工林木材试样以研究 API主剂特征和交联剂贮存时间对人工林木材胶合性能的影响。试验结果表明:1)API主剂特征显著影响6种人工林木材的胶合性能。2)随着交联剂贮存期的增长,人工林试材的胶合性能有降低趋势,但胶合杉木、杨树、巨桉和尾巨桉4 种人工林木材时仍能达到标准要求。

非异氰酸酯聚氨酯合成原理及应用研究进展

传统聚氨酯(PU)是由多异氰酸酯与多元醇化合物反应制得的高分子物质,因结构可控、性能优良,在诸多领域中有广泛应用。但由于异氰酸酯的毒性及湿敏性问题,在很大程度上限制了PU的进一步发展,寻求传统PU替代物成为大势所趋,非异氰酸酯聚氨酯(NIPU)由此应运而生。NIPU是一种不使用异氰酸酯为原料而合成的具有氨基甲酸酯结构的新型聚氨酯化合物,其具有与传统聚氨酯相似的优良性能,且由于分子链中重复结构单元可形成分子内六元环氢键结构,使得NIPU具有较优于传统聚氨酯的化学稳定性、耐水解性、耐化学性及抗渗透性等,可作为传统聚氨酯的理想替代物之一。此外,NIPU合成过程中不使用高毒害物质为原料,因而成为当前聚氨酯工业领域的重点研究内容。笔者综述了非异氰酸酯聚氨酯的合成方法、反应机理及其主要应用领域的研究现状,重点阐述了其在胶黏剂,尤其是木材胶黏剂领域中的应用研究进展。并结合木材工业产业发展状态,及当前有关生物质原料在木材胶黏剂领域的应用研究热潮,对非异氰酸酯聚氨酯胶黏剂的发展前景做出展望。

用异氰酸酯胶生产中密度纤维板的尝试

以异氰酸酯为胶黏剂,进行了2种原料的中密度纤维板(MDF)生产试验,分析其生产工艺的特点,并根据我国国标及日本相关标准,对板材的性能与甲醛释放量等指标进行检测。结果表明:用异氰酸酯制造的MDF,其各项指标均优于UF胶的MDF,是一种应用前景广阔的环保板材。

主剂pH对聚酰胺树脂型API胶黏剂性能的作用机制

针对乙烯基树脂所制备水性高分子-异氰酸酯(API)胶黏剂存在黏度大、适用期短而限制其在无醛人造板中广泛应用的问题,使用一种水性聚酰胺树脂(MPA)溶液作为主剂,与多异氰酸酯(pMDI)共混,并通过调控主剂的pH,制备一种适用期长、初始黏度小、黏度增长缓慢且具优良胶合性能的新型API胶黏剂。基于傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)、异氰酸酯基(NCO)含量分析、溶胶-凝胶测试及胶合性能评价,发现pH对API胶黏剂性能有不同影响:降低MPA主剂pH会抑制多异氰酸酯pMDI与MPA氨基及水的反应,从而有效延长API胶黏剂的适用期、促进pMDI-MPA之间的共交联,并提升其胶接耐水性能。当MPA树脂的pH从5.0降至2.5,MPA型API胶黏剂的适用期从3 h提升到22 h、“煮-干-煮”湿态胶合强度从1.42 MPa提升到1.91 MPa(增幅达34.5%)。对于相同的主剂pH,MPA型API胶黏剂的“煮-干-煮”湿态胶合强度比PVA型API胶黏剂高出25%~40%;MPA型API胶黏剂在调制后4 h内的黏度(673~3 922 mPa.s)明显低于PVA型API胶黏剂,且黏度增长较为缓慢。因此,MPA型API胶黏剂具有优良的工艺性能和胶合性能,比PVA型API胶黏剂更适于作为胶合板、刨花板等人造板的生产应用,有望成为一种新型无醛人造板用水性胶黏剂。

可水分散多异氰酸酯

可水分散多异氰酸酯是随现代工业的发展要求而研发的。它可自如地分散于水中,用于粘接木材,替代现在工业用的三醛胶黏剂;或者与含活泼氢的水性聚合物组成双组分胶黏剂,使用前分散于水性主剂中。它系非醛类环保型物质,近年发展迅速。简述国内外发展状况及其主要合成方法。重点介绍有关木材用胶黏剂的专利技术,附带简述黎明化工研究院与河南科技大学合作进行的合成实验部分结果。