一种聚氨酯粘合剂及其制备方法和在重组竹制备中的应用、重组竹与流程

1.本发明涉及重组竹生产技术领域，尤其涉及聚氨酯粘合剂及其制备方法和在重组竹制备中的应用、重组竹。


背景技术：

2.重组竹是90年代开始研究的新产品，它具有竹材利用率高，加工性能好，物理力学性能优良，工艺简单，外表美观成本低廉等优点。
3.目前市面上重组竹生产使用的粘合剂主要为脲醛类(公开号为cn108624265a和cn107325242a)或酚醛类(公开号为cn106520039a和cn105153981a)，其原料都有甲醛成分，在实际应用中会缓慢释放有害气体甲醛，从而危害人体健康，这两类粘合剂相比较，酚醛类的甲醛释放量小于脲醛类的，但仍难以满足人们的环保需求。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种聚氨酯粘合剂，与固化阶段的重组竹的烘烤温度、时间相匹配，将本发明提供的聚氨酯粘合剂用于制备重组竹时，无需改变重组竹现有的生产线，生产的重组竹无甲醛释放且力学性能优良。
5.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
6.本发明提供了一种聚氨酯粘合剂的制备方法，包括以下步骤：
7.将聚氨酯和封闭剂进行共混，得到聚氨酯粘合剂；
8.所述聚氨酯为六亚甲基二异氰酸酯和/或甲苯二异氰酸酯。
9.优选的，所述聚氨酯和封闭剂的质量比为10：7；
10.所述共混的温度为60～80℃，时间为3～4h。
11.本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的聚氨酯粘合剂。
12.本发明还提供了上述技术方案所述聚氨酯粘合剂或上述技术方案所述制备方法得到的聚氨酯粘合剂在重组竹制备中的应用。
13.优选的，所述应用的方法包括以下步骤：
14.将聚氨酯粘合剂与水混合，得到胶水；
15.采用所述胶水浸泡竹丝，进行上胶，得到湿竹丝；
16.将所述湿竹丝进行烘干和含水率平衡，得到干竹丝；
17.将所述干竹丝置于模具中进行铺装，然后压制，得到竹板；
18.将所述竹板进行固化，脱模后得到重组竹；
19.所述固化的温度为130～150℃，保温时间为10～12h
20.优选的，所述胶水中聚氨酯粘合剂和水的质量比为10：(7～9)。
21.优选的，所述上胶的温度为20～28℃，时间为12～20min；上胶量为12～18％。
22.优选的，所述烘干的温度为45～70℃；所述干竹丝的含水率为8.0～12.0％。
23.优选的，所述竹板的密度为0.95～1.15g/cm3。
24.本发明还提供了一种重组竹，所述重组竹中的粘合剂为上述技术方案所述聚氨酯粘合剂或上述技术方案所述制备方法得到的聚氨酯粘合剂。
25.本发明提供了一种聚氨酯粘合剂的制备方法，包括以下步骤：将聚氨酯和封闭剂进行共混，得到聚氨酯粘合剂；所述聚氨酯为六亚甲基二异氰酸酯和/或甲苯二异氰酸酯。本发明采用的聚氨酯粘合剂，具有耐高温、耐冻融、粘合强度高无甲醛等优点。将聚氨酯粘合剂用于制备重组竹，在重组竹固化固化过程中与毛竹细胞壁的纤维素分子中的羟基基团交联反应，从而起到粘接竹丝纤维的作用；同时固化剂与毛竹细胞壁的中的羟基反应产物，对重组竹具有防腐防虫的作用；无需改变重组竹现有的生产线，生产的重组竹粘合强度高、无甲醛释放，且具有良好的力学性能。
26.此外，竹中的纤维素是d
‑
葡萄糖以β
‑
1，4糖苷键组成的大分子多糖，分子量为50000～2500000，相当于300～15000个葡萄糖基，每个葡萄糖基有2位、3位和6位三个自由羟基，纤维素分子可以发挥其他粘合剂配方中的扩链剂或交联剂的作用，聚氨酯粘合剂中存在的二异氰酸酯基团与竹中的羟基基团直接反应，可以显著提高所述聚氨酯粘合剂对重组竹的粘合效果，使重组竹粘合的更为紧密。
27.实施例测试结果表明，本发明所得重组竹甲醛释放量远远低于最严格的美国加州的carb标准；此外本发明提供的重组竹密度为1.08～1.12g/cm3，密度高；弹性模量为9950～12745mpa，静曲强度为102.8～114.0mpa，力学性能优良。
具体实施方式
28.本发明提供了一种聚氨酯粘合剂的制备方法，包括以下步骤：
29.将聚氨酯和封闭剂进行共混，得到聚氨酯粘合剂；
30.所述聚氨酯为六亚甲基二异氰酸酯和/或甲苯二异氰酸酯。
31.在本发中，若无特殊说明，所述制备方法中各组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。
32.本发明将聚氨酯和封闭剂进行共混，得到聚氨酯粘合剂。
33.在本发明中，所述聚氨酯为六亚甲基二异氰酸酯和/或甲苯二异氰酸酯。在本发明中，当所述聚氨酯为六亚甲基二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯时，本发明对所述六亚甲基二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯的比例关系没有特殊限定，采用任意比例均可。
34.在本发明中，所述封闭剂优选为己内酰胺。
35.在本发明中，所述聚氨酯和封闭剂的质量比优选为10：7。
36.在本发明中，所述共混的温度优选为60～80℃，更优选为62～78℃；时间优选为3～4h，更优选为3.2～3.8h。
37.在本发明中，所述共混优选在搅拌的条件下进行。在本发明中，所述搅拌的速率优选为1500～2000rpm，更优选为1600～1900rpm。
38.本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的聚氨酯粘合剂。
39.本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的聚氨酯粘合剂或上述技术方案所述聚氨酯粘合剂在重组竹制备中的应用。
40.在本发明中，所述应用的方法优选包括以下步骤：
41.将聚氨酯粘合剂与水混合，得到胶水；
42.采用所述胶水浸泡竹丝，进行上胶，得到湿竹丝；
43.将所述湿竹丝进行烘干和含水率平衡，得到干竹丝；
44.将所述干竹丝置于模具中进行铺装，然后压制，得到竹板；
45.将所述竹板进行固化，脱模后得到重组竹；所述固化的温度为130～150℃，保温时间为10～12h。
46.在本发明中，若无特殊说明，所述各组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。
47.本发明将聚氨酯粘合剂与水混合，得到胶水。
48.在本发明中，所述聚氨酯粘合剂为上述技术方案所述聚氨酯粘合剂或上述技术方案所述制备方法得到的聚氨酯粘合剂，在此不再赘述。在本发明中，所述水优选为去离子水。在本发明中，所述胶水中聚氨酯粘合剂和水的质量比优选为10：(7～9)，更优选为10：(7.5～8.5)。本发明对所述聚氨酯粘合剂与水的混合的方式没有特殊要求，采用本领域熟知的混合方式即可。
49.得到胶水后，本发明采用所述胶水浸泡竹丝，进行上胶，得到湿竹丝。
50.在本发明中，所述竹丝优选为碳化或非碳化竹丝，本发明对所述竹丝的直径没有特殊要求，本领域熟知的用于制备重组竹的竹丝均可。在本发明中，所述竹丝粗细均匀，无杂质及腐朽。在本发明中，所述竹丝的含水率优选为8～12％，更优选为9～11％。本发明通过控制竹丝的含水率，有利于后续上胶，进而有利于得到高质量的重组竹。
51.本发明对所述胶水的用量没有特殊要求，能够将竹丝完全浸没为准。在本发明中，所述上胶的温度优选为20～28℃，更优选为22～26℃；时间优选为12～20min，更优选为15～18min。在本发明中，所述上胶的上胶量优选为12～18％，更优选为13～17％，进一步优选为14～16％。在本发明中，所述上胶量％＝(上胶后湿材重量
‑
上胶前干材重量)
×
胶水固含量。本发明通过控制上胶的温度有利于胶水更好的浸入竹丝。本发明通过控制上胶量有利于获得较好的粘合强度。
52.上胶后，本发明优选还包括对上胶后得到的竹丝进行悬挂淋干，得到湿竹丝。在本发明中，所述悬挂淋干的时间优选为20～40min，更优选为30min。
53.得到湿竹丝后，本发明将所述湿竹丝进行烘干和含水率平衡，得到干竹丝。
54.在本发明中，所述烘干的温度优选为45～70℃，更优选为50～65℃。本发明对所述烘干的时间没有特殊要求，根据干竹丝的含水率确定。在本发明中，所述干竹丝的含水率优选为8.0～12.0％，更优选为9～11％。本发明优选在干燥窑中进行所述烘干。所述烘干过程中，本发明优选使竹丝均匀分布，以利于鼓风并保持湿度均匀。
55.本发明优选在平衡房中进行所述含水率平衡。在本发明中，所述含水率平衡的时间优选为3～10天，更优选为5～7天。含水率平衡后所得干竹丝的含水率优选为8.0～12.0％，更优选为9～11％。
56.得到干竹丝后，本发明将所述干竹丝置于模具中进行铺装，然后压制，得到竹板。
57.本发明对所述模具的形状没有特殊要求，根据实际需求选择合适的模具即可。本发明对所述铺装的过程没有特殊要求，采用本领域熟知的铺装过程即可。本发明对所述压制的过程没有特殊要求，优选满足压制后竹板的密度为0.95～1.15g/cm3即可。所述压制前，本发明优选再次检查干竹丝的含水率，确保干竹丝含水率在8.0～12.0％；同时确保每
根竹丝重量相差不超过10％，单根竹丝各点重量均匀。
58.得到竹板后，本发明将所述竹板进行固化，脱模后得到重组竹。
59.在本发明中，所述固化的温度为130～150℃，优选为135～145℃；保温时间优选为10～12h，更优选为10.5～11.5h。本发明所述固化过程中，聚氨酯粘合剂发生开环进行交联反应，通过控制固化的温度和时间，使得重组竹内部反应完全，从而获得较高的粘合强度。
60.本发明对所述脱模的过程没有特殊要求，采用本领域熟知的脱模过程即可。在本发明的实施例中，所述脱模的温度优选≤35℃，更优选为20～35℃。
61.本发明还提供了一种重组竹，所述重组竹中的粘合剂为上述技术方案所述聚氨酯粘合剂或上述技术方案所述制备方法得到的聚氨酯粘合剂。
62.在本发明中，所述重组成的制备方法优选按照上述技术方案所述应用中的方法进行。
63.下面结合实施例对本发明提供的聚氨酯粘合剂在制备重组竹中的应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
64.实施例1
65.将50kg六亚甲基二异氰酸酯、55kg甲苯二异氰酸酯和70kg的己内酰胺置于反应釜中，于65℃、搅拌速率为1650rpm条件下搅拌3.7h进行共混，得到聚氨酯粘合剂。
66.实施例2
67.将105kg六亚甲基二异氰酸酯和70kg的己内酰胺置于反应釜中，于70℃、搅拌速率为1800rpm条件下搅拌3.5h进行共混，得到聚氨酯粘合剂。
68.实施例3
69.将100kg甲苯二异氰酸酯和70kg的己内酰胺置于反应釜中，于75℃、搅拌速率为1750rpm条件下搅拌3.3h进行共混，得到聚氨酯粘合剂。
70.应用例1
71.向23.5kg实施例1提供的聚氨酯粘合剂中加19.0kg的去离子水，将所得胶水完全浸泡竹丝(含水率为9.0％)进行上胶，上胶温度为24℃，时间控制在12min，上胶量为15％，将所得竹丝悬挂淋干，时间控制在30min，得到湿竹丝；
72.将所得湿竹丝通过干燥窑进行烘干，温度控制在55℃；然后将所得竹丝放到平衡房进行含水率平衡，时间控制在3天，得到干竹丝(含水率为12.0％)；
73.每根干竹丝重量一致，单根干竹丝各点重量均匀，将含水率在12.0％的干竹丝进行铺装，并进行压制，压制时原料含水率为12.0％，以密度为1.08g/cm3为目标值压制，得到竹板；
74.将所述竹板在135℃固化10h，最后于22℃脱模得原色样的重组竹。
75.应用例2
76.向22.5kg实施例2提供的聚氨酯粘合剂中加17.5kg的去离子水，将所得胶水完全浸泡竹丝(含水率为9.5％)进行上胶，上胶温度为25℃，时间控制在14min，上胶量为16％，将所得竹丝悬挂淋干，时间控制在35min，得到湿竹丝；
77.将所得湿竹丝通过干燥窑进行烘干，温度控制在50℃；然后将所得竹丝放到平衡房进行含水率平衡，时间控制在5天，得到干竹丝(含水率为11.0％)；
78.每根干竹丝重量一致，单根干竹丝各点重量均匀，将含水率在11.0％的干竹丝进
行铺装，并进行压制，压制时原料含水率为11.0％，以密度为1.10g/cm3为目标值压制，得到竹板；
79.将所述竹板在138℃固化9h，最后于25℃脱模得原色样的重组竹。
80.应用例3
81.向21.0kg实施例3提供的聚氨酯粘合剂中加17.5kg的去离子水，将所得胶水完全浸泡竹丝(含水率为10％)进行上胶，上胶温度为23％℃，时间控制在16min，上胶量为15.5％，将所得竹丝悬挂淋干，时间控制在40min，得到湿竹丝；
82.将所得湿竹丝通过干燥窑进行烘干，温度控制在70℃；然后将所得竹丝放到平衡房进行含水率平衡，时间控制在8天，得到干竹丝(含水率为10.0％)；
83.每根干竹丝重量一致，单根干竹丝各点重量均匀，将含水率在10.0％的干竹丝进行铺装，并进行压制，压制时原料含水率为10.0％，以密度为1.11g/cm3为目标值压制，得到竹板；
84.将所述竹板在140℃固化8h，最后于28℃脱模得深色样碳化的重组竹。
85.应用例4
86.向20.0kg实施例2提供的聚氨酯粘合剂中加17.0kg的去离子水，将所得胶水完全浸泡竹丝(含水率为9.8％)进行上胶，上胶温度为22℃，时间控制在18min，上胶量为16.5％，将所得竹丝悬挂淋干，时间控制在45min，得到湿竹丝；
87.将所得湿竹丝通过干燥窑进行烘干，温度控制在65℃；然后将所得竹丝放到平衡房进行含水率平衡，时间控制在10天，得到干竹丝(含水率为9.0％)；
88.每根干竹丝重量一致，单根干竹丝各点重量均匀，将含水率在9.0％的干竹丝进行铺装，并进行压制，压制时原料含水率为9.0％，以密度为1.12g/cm3为目标值压制，得到竹板；
89.将所述竹板在145℃固化7h，最后于32℃脱模得深色样碳化的重组竹。
90.对比应用例1
91.向20.0kg酚醛树脂粘合剂(太尔化工南京有限公司生产)中加17.8kg的去离子水，将所得胶水完全浸泡竹丝(含水率为9.8％)进行上胶，上胶温度为24.5％℃，时间控制在15min，上胶量为15.0％，将所得竹丝悬挂淋干，时间控制在40min，得到湿竹丝；
92.将所得湿竹丝通过干燥窑进行烘干，温度控制在65℃；然后将所得竹丝放到平衡房进行含水率平衡，时间控制在8天，得到干竹丝(含水率为11.0％)；
93.每根干竹丝重量一致，单根干竹丝各点重量均匀，将含水率在11.0％的干竹丝进行铺装，并进行压制，压制时原料含水率为11.0％，以密度为1.12g/cm3为目标值压制，得到竹板；
94.将所述竹板在142℃固化8h，最后于29℃脱模得深色样碳化的重组竹。
95.性能测试：
96.参照ly/t 1984
‑
2011检测弹性模量、静曲强度、吸水厚度膨胀率和含水量；参照gb18580
‑
2017检测甲醛释放量标准，对应用例1～4和对比应用例1制备的重组竹进行性能检测，结果如表1所示。
97.表1实施例1～4重组竹的性能
[0098][0099]
中欧日美甲醛释放量标准对比见报2。
[0100]
表2中欧日美甲醛释放量标准对比
[0101][0102][0103]
由表1和表2可知，本发明所得重组竹甲醛释放量远远低于最严格的美国加州的carb标准；此外本发明提供的重组竹密度为1.08～1.12g/cm3，密度高；弹性模量为9950～12745mpa，静曲强度为102.8～114.0mpa，力学性能优良。采用本发明提供的聚氨酯粘合剂制备的重组竹符合国家标准要求，可广泛用于室内装修、家具加工、户外建材、户外地板等。
[0104]
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。