一种具有改进的冷压粘着性的无醛刨花板及其制备方法与流程

本发明涉及刨花板制备，具体涉及一种具有改进的冷压粘着性的无醛刨花板及其制备方法。

背景技术：

1、传统人造板行业中最常用的胶粘剂是脲醛胶、酚醛胶、三聚氰胺-甲醛胶粘剂等，由于这些胶粘剂都采用甲醛作为生产原料，其制备的人造板在实际使用过程中都存在甲醛释放的问题，造成室内空气污染。而使用pmdi作为胶粘剂则不存在甲醛释放的问题，消除了甲醛的潜在健康危害，而且异氰酸酯胶粘剂的粘接强度更高、耐水性更好、更不易变形。但pmdi本身并没有粘性，导致在与木质刨花颗粒混合后，颗粒彼此之间没有粘着性，而在实际生产中，冷压后形成的板坯需要经过一系列非连续传送装置才能到达热压工段，在此过程中需要冷压后的板坯具有一定定型能力，即冷压后木制颗粒彼此要有粘着性，这样板坯在传送过程中能保持形状和表面的完整，不开裂、不散落、不断裂，在热压工艺后才能得到表面平整、外形完好的板材。因此，在使用pmdi制备刨花板时，常常需混入一定量的增粘剂来提高木质颗粒与pmdi混合后混合物的粘着性，以达到板坯能顺利通过不连续传送装置最终得到完整无损板材的目的。

2、但在刨花板生产过程中，尤其是在使用气流铺装或者钻石辊铺装时，如果施胶后的刨花颗粒粘接成团或者刨花中含有大量绒毛状纤维物(主要是来源于磨碎的树皮)，会导致堵塞气流铺装中的筛网或者导致钻石辊难以分离团状物，影响正常生产、降低刨花板质量，所以理想情况是施胶后的刨花既有一定的粘性来使绒毛状纤维粘着在一起成大颗粒，防止气流铺装中挂网堆积，又可以在冷压前保持刨花间具有良好的松散性，不互相粘连结成团，只在冷压后混合物颗粒间的粘着性增强，具有一定保持原型的内聚力，即成型强度，不会轻易散落、断裂。

3、而目前在以pmdi作为胶粘剂制备刨花板方向的公开专利中，还没有相关专利能同时兼顾以上问题，现有公开专利中局限于能够给异氰酸酯胶粘剂与刨花颗粒混合物提供粘着性方面，而没有兼顾在混合物刨花颗粒在冷压前，需要有较好的松散性。例如专利cn109321178 a中公开了一种可以提高pmdi刨花板板坯成型强度的胶粘剂，该胶粘剂组分包含丙烯酸酯共聚物乳液、乙酰柠檬酸三丁酯、聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯山梨醇酯等，通过丙烯酸酯共聚乳液中含有的官能团与pmdi中的nco基团发生预聚反应形成网状交联结构和自粘力，可有效提高pmdi刨花板的板坯成型强度。专利us008895643b2中公开了一种水性分散体用于在pmdi与木质颗粒材料的混合体系中作为增粘剂，该水性分散体不仅可以提高施胶后混合物颗粒间的粘着性，还可以提高板材的内结合强度，该水性分散体可以是pud分散体、聚乙烯醇树脂、乙烯酯聚合物、丙烯酸(酯)聚合物、橡胶树脂等。专利cn104960064 b中公开了一种可以与异氰酸酯反应的接枝多元醇，该接枝多元醇包含与异氰酸酯反应性组分和聚合物颗粒，所述接枝多元醇能赋予木质颗粒复合制品制备过程中优秀的冷粘着性，并能与异氰酸酯反应使得制备的木质颗粒复合制品的物理性能有较大提高。但目前所公开的类似上述公开专利中所述的用于在异氰酸酯刨花板中提供冷粘着性的增粘剂组分，都只是限定于给木质颗粒复合制品制备过程中提供冷压粘着性，或者除此之外，能够同时提高木质颗粒复合制品最终成板板材的物理性能(比如内结合力、弹性模量、防潮性等)，并没有考虑到当木质颗粒材料比如刨花，其绒状颗粒含量较高时或增粘剂的粘性很高时，在气流铺装工艺中产生的筛网堵塞问题，或采用分级较多的钻石辊铺装时产生的刨花结团，分级困难造成生产停顿等问题。

4、而在实际生产pmdi型无醛刨花板时，常常遇到增粘剂的粘性过高导致施胶后刨花粘接成大团，或使用的刨花原料中含较多的树皮磨碎后形成的绒毛状物质导致堵塞筛网使生产卡顿，降低了生产效率。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种在以多异氰酸酯制备无醛刨花板生产中施胶后刨花的具有改善的冷压粘着性的制备工艺，能够在冷压前保持木质单元材料的松散性，且不会对木质颗粒复合板材的力学性能和其他性能产生负面影响。

2、本发明的另一目的在于提供这种具有改进冷压粘着性的无醛刨花板。

3、为实现以上发明目的，本发明采用如下的技术方案：

4、一种具有改进冷压粘着性的无醛刨花板的制备方法，包括以下步骤：

5、1)将多异氰酸酯、聚合物乳液、任选的水与木质刨花混合，形成混合物；

6、2)将步骤1)形成的混合物铺装成型，再冷压成具有定型能力的板坯，再进行高温热压工艺，最终得到无醛刨花板；

7、其中，所述的聚合物乳液包含疏水改性无机纳米粒子，所述聚合物乳液以占绝干木质刨花总重量0.5％-10％的加入量施加到木质刨花表面。

8、本发明中，聚合物乳液可以与多异氰酸酯以任意先后顺序单独施用，也可以混合后同时施用于木质刨花材料表面。其中，所述绝干木质刨花通常是指水含量低于1％的木质刨花。

9、本发明中，所述聚合物乳液的加入量占绝干木质刨花(含水量小于1wt％)总重量的0.5％-10％，例如0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％、10％等，优选为1％～5％。在所述添加量范围内，聚合物乳液没有对压制后所得的木质复合板材的力学性能有任何负面不利影响。

10、本发明中，将聚合物乳液、多异氰酸酯和木质刨花的混合物铺装成型，在一定压力下冷压成具有一定定型能力的板坯，再进行高温热压，最终得到无醛刨花板。其中，铺装成型、冷压和高温热压的工艺没有特别的限制，均可参考现有技术，例如参考cn 109321178a。

11、本发明的聚合物乳液、多异氰酸酯与木质刨花的混合物在冷压前保持施胶后的刨花间良好的松散性，而在受到大于0.01mpa的压力后才会表现出混合物颗粒间的粘着性，这种粘着性足以保证冷压后的混合物板坯以完整外观顺利达到后续的热压成型工段，本发明中，这种性能称为冷压粘着性，其测试方法将在下文中详细说明。

12、本领域技术人员可以理解的是，除了多异氰酸酯、聚合物乳液和水，还可以将蜡乳液、杀菌剂或内脱模剂等组分施加到木质刨花中，这是本领域技术人员根据刨花板的加工性能等可以常规选择的。

13、本发明中，所述聚合物为由含碳碳双键的单体经自由基聚合后得到的均聚物或共聚物；优选地，所述含碳碳双键的单体选自乙烯类、乙酸乙烯类、(烷基)丙烯酸或丙烯酸酯(烷基)类、苯乙烯类单体中的一种或多种；更优选地，所述含碳碳双键的单体选自c2～c8的乙烯、乙酸乙烯和(烷基)丙烯酸或丙烯酸酯(烷基)单体中的至少两种或两种以上。

14、一个优选的实施方案中，所述聚合物乳液包含：以乳液组分的总重量计30％至70％重量百分比的碳碳双键共聚物，优选地，所述共聚物选自聚烷基丙烯酸烷基酯共聚物、烷基苯乙烯-烷基丙烯酸酯共聚物、烷基丙烯酸烷基酯-醋酸乙烯共聚物中的一种或一种以上的混合物；更优选地，40％至60％重量百分比的烷基丙烯酸烷基酯-醋酸乙烯共聚物。

15、本发明中，所述聚合物可以由以下单体组分经自由基聚合得到：苯乙烯、醋酸乙烯酯、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸芳基酯及其混合物；还可以包含一种或多种含2个及以上官能团的交联单体，例如包括但不限于含一个或多个碳碳双键或羟基或羧基或酰胺基或酸酐基团的(烷基)丙烯酸烷基(烷基)酯丙烯酸及其混合物，交联剂组分的加入可以提高材料的强度和韧性，但不是必需添加的组分。

16、所述聚合物乳液的制备可以通过在聚合物乳液制备反应前或反应过程中将改性无机纳米粒子加入到聚合反应体系中，这时的改性无机纳米粒子还可以起到稳定乳液的作用，即“pickering乳液”，也可以在聚合反应完成后，通过物理共混的分散到聚合物乳液中，不论通过哪种方式，都能达到本发明所预期的应用效果。

17、其中，所述的聚合物乳液能够为多种形态和树种的木质刨花材料提供良好的粘着性，这种粘着性在承受一定压力(>0.01mpa)后更为明显，并在预压前能够保持良好的松散性，适合于采用分级较细的钻石辊铺装、气流铺装等铺装方式，当所用的刨花单元材料含细粉或绒毛状颗粒(长宽小于1mm)量较多时，使用本发明的制备方法能有效防止气流铺装时产生的筛网堵塞，或者细粉团聚导致热压后木质复合制品表面出现瑕疵等问题。

18、在一些具体的实施方案中，所述的疏水改性无机纳米粒子选自疏水改性纳米二氧化硅颗粒、疏水改性纳米金属氧化物颗粒中的任一种；优选地，所述疏水改性无机纳米粒子的粒径大小在1nm-100nm之间。

19、在一些具体的实施方案中，疏水改性二氧化硅颗粒(粒子)可以包含各种偶联剂(例如硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂等)改性纳米二氧化硅粒子、聚合物接枝改性纳米二氧化硅粒子、有机酸改性纳米二氧化硅粒子、醇酯改性纳米二氧化硅粒子等；疏水改性纳米金属氧化物颗粒(粒子)，可以包含例如疏水改性纳米氧化锌粒子、疏水改性纳米氧化铝粒子、疏水改性纳米fe2o3粒子等，疏水改性的方式可以选自烷基酸改性、有机硅改性、聚乙二醇改性、表面活性剂改性或其他任意方式改性来达到改变表面亲疏水性目的的方式。以上疏水改性无机纳米粒子的方式不局限于以上举例的方式，其他任何以改变无机纳米粒子表面亲疏水性为目的的方式都属于本发明所列举要求范围内。

20、在一些具体的实施方案中，所述疏水改性无机纳米粒子可以在聚合物乳液聚合过程前加入，也可以在聚合过程中加入，还可以在聚合反应完成后加，无论是哪种加入方式，改性无机纳米粒子可以稳定在聚合物乳液中，长时间储存下(室温放置时间超过6个月)不会分层。

21、在一些具体的实施方案中，以聚合物乳液的总质量计，所述聚合物乳液包含以下组分：

22、1)30％至70％重量百分比的由一种或多种含碳碳双键的单体经自由基聚合后得到的聚合物，优选选自聚醋酸乙烯聚合物、聚(甲基)丙烯酸酯聚合物、丁二烯-苯乙烯聚合物、聚醋酸乙烯-(甲基)丙烯酸酯聚合物、水性pud分散体等中的一种或多种混合物；

23、2)0.05％-2％重量百分比的疏水改性无机纳米粒子；

24、3)余量为水。

25、在一个较佳的实施方案中，所述聚合物乳液，包含：

26、a)占聚合物乳液总重量0.1％-1％重量百分比的疏水改性无机纳米粒子；所述疏水改性无机纳米粒子选自疏水改性纳米二氧化硅或金属氧化物粒子；

27、b)占聚合物乳液总重量45％-60％重量百分比的由一种或多种含碳碳双键的单体经自由基聚合后得到的聚合物；优选地，选自聚醋酸乙烯聚合物、聚(甲基)丙烯酸酯聚合物、聚醋酸乙烯-(甲基)丙烯酸酯聚合物等中的至少任一种；

28、c)余量为水。

29、在一些具体的实施方案中，所述聚合物的玻璃化转变温度为-30℃～60℃，优选-30℃～40℃，更优选为-15℃～45℃。

30、在一个具体的实施方案中，所述聚合物的乳胶粒粒径在200nm-2000nm，优选为500nm-1500nm。

31、在一些具体的实施方案中，所述的多异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)、聚合型二苯基甲烷二异氰酸酯(pmdi)或其组合，优选为pmdi，nco基团含量为27％～33％。

32、在一些具体的实施方案中，所述聚合物乳液与多异氰酸酯的添加质量比在0.1～5：1之间，例如0.1：1、0.5：1、1：1、1.5：1、2：1、2.5：1、3：1、3.5：1、4：1、4.5：1、5：1等，优选在0.2～4：1之间，在所述添加量比值范围内，聚合物乳液没有对压制后所得的木质复合板材的力学性能有任何负面不利影响。

33、另一方面，前述的制备方法制得的具有改进冷压粘着性的无醛刨花板。

34、按照本发明所述的制备方法，施胶后的刨花按照本发明中所述的初粘性测试实验，其初粘性能够达到很好的水平，在堵筛网测试中使用常见类型但不局限于实施例和对比例中所列的刨花材料，都可以达到完全不堵网的效果。

35、本发明的无醛刨花板的制备方法与目前已公开的相关领域发明相比，提供了一种具有可调的冷压粘着性的工艺，既可以提供冷压后的板坯以很好的内聚力，还可以保持冷压前木质单元材料很好的松散性，而且不会对pmdi型木质颗粒复合制品的力学性能产生任何负面影响，可以极大地提高木质颗粒复合制品的压制速度，除了可以应用于刨花板，还可以应用于定向刨花板(osb)、颗粒板，如低密度颗粒板(ldf)、中密度颗粒板(mdf)、高密度颗粒板(hdf)等。在本发明中所述的刨花板制品可以是其他木质复合板材形式，不局限于本文所提到的和实施例中提到的这些。

36、与现有技术相比，本发明的制备方法具有以下有益效果：

37、关于以pmdi作为粘合剂的木质颗粒复合制品制备过程中，现有公布专利中只关注了需要在冷压后给木质颗粒材料提供足够的冷压粘着性，或热压后能够提供更好的力学性能或其他性能，而忽略了在采用气流铺装或分级较细的钻石辊铺装工艺中产生的刨花颗粒团聚结团，导致筛网堵塞或者分级不均等问题。本发明的无醛刨花板制备工艺解决了以上问题，并对刨花颗粒的形态和树材种类包容性较广，即使是含绒毛状颗粒较多的刨花材料也不对产生堵网问题，也不会由于粘性过大而导致板坯粘传送带，同时对热压后得到的刨花板的力学性能不会产生负面影响，本发明提供的增粘组合物提高了刨花板制备过程的稳定性，对各类刨花材料具有很好的适用性，这是目前现有公开专利中所没有涉及到的。

38、本发明的无醛刨花板的制备方法，除了可以提供给冷压后的木质颗粒材料以足够的粘性，还可以在冷压前保持施胶后的刨花间良好的松散性，阻止结团趋势，且绒毛状刨花颗粒可以粘接在一起防止由于静电吸附在筛网造成堵塞。

39、本发明的无醛刨花板的制备方法适用于绝大多数形态的木质刨花原料，可以提高无醛刨花板的生产装置运行的稳定性和生产效率，并对刨花的形态大小和木材类型的适用范围很广。