范德輝

（廣東金毅玩具材料有限公司，廣東東莞 523900）

近年來，隨著經(jīng)濟發(fā)展和社會進步，人們的環(huán)保和健康意識顯著提升，越來越關(guān)注其居住環(huán)境對健康的影響。膠合板是家具常用材料之一，是由木段旋切成單板或由木方刨切成薄 木，再用膠黏劑膠合而成的三層或多層的板狀材料。國內(nèi)膠合板使用的膠黏劑主要是以脲醛樹脂、酚醛樹脂和三聚氰胺樹脂為主[1-2]。這幾種膠黏劑均為醛類膠黏劑，其最突出 的問題是釋放出甲醛，而甲醛是強致癌物，對人們的身體健康有相當大的危害[3-4]。因此，膠合板中甲醛釋放問題受到人們的密切關(guān)注。同時，國家對人造板的甲醛含量要求也愈發(fā)嚴格[5]。已 經(jīng)廢止的國標GB 18580—2001《室內(nèi)裝飾裝修材料人造板及其制 品中甲醛釋放限量》將膠合板的環(huán)保等級分為E1、E2兩個級別。新版強制性國標GB 18580—2017《室內(nèi)裝飾裝修材料人造板及其制品中甲醛釋放限量》于2018年5月1日正式實施，取消了E2級的限量標識，僅保留E1級限量標識，對膠合板的環(huán)保性能提出了更高的要求[6]。因此，解決甲醛釋放量問題和生產(chǎn)環(huán)保綠色膠合板產(chǎn)品關(guān)系到膠合板產(chǎn)業(yè)的生存和發(fā)展。

1 技術(shù)路線

膠黏劑的黏結(jié)作用主要依靠物理吸附和化學反應。膠合板中的物理吸附作用主要是黏結(jié)樹脂薄膜受熱融化，嵌入木板的縫隙中，產(chǎn)生“鉚釘效應”，形成機械膠合；膠合板中的化學反應是指膠黏劑中的羧基和木材中的羥基發(fā)生化學反應，形成高強度的化學鍵。因此，在膠黏劑的黏結(jié)作用中，同時存在物理吸附和化學反應，兩者相輔相成。聚乙烯為非極性材料，為了改善其黏結(jié)性能，使用不飽和單體對聚乙烯進行接枝改性；為了改善聚乙烯的浸潤性，引入彈性體和在聚乙烯分子鏈上引入極性基團的方法進行改性；提高了聚乙烯的極性和浸潤性。因此，本研究的思路就是在膠黏劑中加入改性聚乙烯，在體系中引入聚烯烴類彈性體和聚氨酯，來達到提高膠黏劑的黏結(jié)強度和持黏性的目的[7]。

2 實驗方法

2.1 主要原料與儀器設備

實驗用到的主要原料與儀器設備如表1和表2所示。

表1 的主要原料

表2 主要儀器與設備

2.2 樣品制備

2.2.1 官能化改性聚乙烯的制備

（1）稱取78.3%w的高密度聚乙烯，20%w低密度聚乙烯，1.5%w馬來酸酐單體（不飽和接枝單體），0.2%w雙-2，5-己烷（引發(fā)劑），加入到雙螺桿擠出造粒，充分混合。上述低密度聚乙烯為乙烯和a-烯烴的共聚物，密度為0.91~0.94g/cm3，熔融指數(shù)為2~18g/10min。

（2）雙螺桿擠出機的溫度控制為160~230℃，螺桿轉(zhuǎn)速控制為250~450r/min，螺桿長徑比L∶D≥40∶1，官能化改性聚乙烯經(jīng)過反應型雙螺桿擠出機造粒而成，其接枝率0.5%~1.4%w。

2.2.2 黏結(jié)劑的制備

（1）稱取55%w低密度聚乙烯、30%w官能化改性聚乙烯，攪拌反應20min以上。

（2）在上述物料中加入5%w聚氨酯，再加入10%w聚烯烴類彈性體，它的組分中乙烯單體含量大，密度為0.85~0.89g/cm3，攪拌反應30min。

（3）在上述物料中加入0.1%w受阻酚型季戊四醇酯。

（4）上述原料充分反應30min，采用雙螺桿擠出機實施塑化共混工藝擠出造粒。其雙螺桿擠出機的溫度控制為130~230℃，螺桿轉(zhuǎn)速控制為280~420r/min，螺桿長徑比L∶D≥40∶1。

黏結(jié)劑的制備工藝流程，如圖1所示。

圖1 黏結(jié)劑的制備工藝流程圖

2.2.3 環(huán)保膠合板制備

（1）將制作桉木單板，其尺寸為：

厚×長×寬=1.8mm×350mm×350mm，含水率10%。

（2）制作黏結(jié)劑薄膜，其尺寸為：

厚×長×寬=0.045mm×350mm×350mm。

（3）取一張桉木單板為底板，鋪上一張上述步驟（2）制得的黏結(jié)劑薄膜。

（4）取第二張桉木單板，選取纖維與底板纖維垂直的方向鋪裝，再鋪上一張上述步驟（2）制得的黏結(jié)劑薄膜。

（5）取第三張桉木單板，選取纖維與第二張單板纖維垂直的方向鋪裝，鋪裝完畢，進行熱壓成型。熱壓條件：溫度160℃；壓力0.6MPa；時間5min；冷壓條件：溫度25℃；壓力0.2MPa；時間2min。

（6）熱壓后所得膠合板在室溫下進行5~8h陳放。

2.2.4 對比膠合板制備

為了便于對比，使用國內(nèi)膠合板使用的膠黏劑按照2.2.3的步驟制備對照樣板進行對比測試。對照樣板的膠黏劑使用聚乙二醇木質(zhì)塑膠黏劑與脲醛樹脂膠黏劑按1：1混合制備得到。

3 結(jié)果與討論

按照GB/T 17657—2013《人造板及飾面人造板理化性能試驗方法》的標準進行制樣，并測試環(huán)保膠合板和對照樣板的膠合強度、靜曲強度、浸漬剝離、彈性模量、冷熱循環(huán)膠合強度、甲醛釋放量。測試結(jié)果，如表3所示。

表3 膠合板性能檢測結(jié)果

由表3可看出，使用本方法合成的黏結(jié)劑制成的膠合板其膠合強度遠超Ⅱ類普通膠合板國家標準；其冷熱循環(huán)膠合強度通過耐氣候Ⅰ類測試，浸漬剝離也遠超Ⅰ類膠合板的標準；靜曲強度和彈性模量性能良好。而甲醛釋放量為0，達到國家E0標準，甲醛釋放量明顯由于對照樣。同時，黏結(jié)劑合成過程中未使用任何溶劑，也不含其他有害的揮發(fā)性物質(zhì)。

本方法合成的黏結(jié)劑其黏結(jié)強度高、黏結(jié)持久、耐水耐熱性能優(yōu)異。這是由于膠黏劑引入的聚烯烴類彈性體，能有效地降低黏結(jié)樹脂的內(nèi)聚能，從而提高對木材的浸潤性，因此能有效提高其黏結(jié)速度和初黏強度。特別的，配方中同時引入的聚氨酯大分子結(jié)構(gòu)中必定有異氰酸酯端基、酯基或醚鍵、氨基甲酸酯基、取代脲基、脲基甲酸酯基和縮二脲基，這些強極性基團能夠與木材中纖維素上的羥基發(fā)生反應，能極大地提高其黏結(jié)強度和黏結(jié)持久性。

4 結(jié)束語

本方法合成的黏結(jié)劑，改進其生產(chǎn)工藝，避免了生產(chǎn)過程中溶劑和紫外光對人體的危害，簡化了生產(chǎn)工藝，降低了生產(chǎn)周期和成本；通過改進配方，提高了聚乙烯的浸潤性，聚氨酯的加入更加提高了其黏結(jié)性能和黏結(jié)持久性。使用合成的黏結(jié)劑制備的膠合板黏結(jié)強度高、黏結(jié)持久、耐水耐熱性能優(yōu)異、無甲醛釋放，為膠合板領(lǐng)域提供了一種兼具社會和經(jīng)濟效益的黏結(jié)材料，為產(chǎn)業(yè)化提供了優(yōu)異的技術(shù)方案。