木材胶黏剂用复配阻燃粉、使用其的阻燃木材胶黏剂及难燃胶合板的制作方法

1.本发明涉及木材胶黏剂用复配阻燃粉、使用其的阻燃木材胶黏剂及难燃胶合板，属于阻燃剂制备技术领域。


背景技术：

2.目前，木材胶黏剂用阻燃剂按照使用方法可以分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。添加型阻燃剂是通过机械混合加入木材胶黏剂中，使胶黏剂具有阻燃性能。常见的添加型阻燃剂为有机氮系化合物、有机磷系化合物、有机溴系化合物和无机的二氧化硅、三氧化二锑、氢氧化铝、氢氧化镁等化合物。反应型阻燃剂是指引入单体，与木材胶黏剂反应，使之具有阻燃性能。然而，反应型阻燃剂的价格较为昂贵，且合成要求较高。添加型阻燃剂也存在有机化合物价格高、烟毒性不达标，无机化合物阻燃效果差，影响胶黏剂的胶合性能等问题。
3.因此，开发一种阻燃性能好、价格低廉、无毒无害的木材胶黏剂用阻燃剂对于木材行业的发展具有重要意义。镁基阻燃剂具有抑烟、无毒、无害、热稳定性好、阻燃效果佳等优点，表现出良好前景。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明提供了一种木材胶黏剂用复配阻燃粉、使用其的阻燃木材胶黏剂及难燃胶合板，本发明提供的复配阻燃粉由片状六方晶体的氢氧化镁(mg(oh)2)和簇状长纤维晶体的碱式硫酸镁(5mg(oh)2·
mgso4·
3h2o)复配而成。该阻燃粉遇热后分解成水蒸气和氧化镁。水蒸气无毒无害，能够吸收热量的同时，稀释可燃物浓度，氧化镁会覆盖在木材表面，隔绝空气，阻止火焰蔓延。同时，复配阻燃粉的两种晶体均采用动态水热法合成，晶体尺寸小，易与木材胶黏剂分散均匀。此外，复配的阻燃粉原料来源广，成本低廉，有利于大规模推广。
5.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
6.一种木材胶黏剂用复配阻燃粉，由片状六方晶体的氢氧化镁(mg(oh)2)和簇状长纤维晶体的碱式硫酸镁(5mg(oh)2·
mgso4·
3h2o)按质量比为0～1:1～0复配而成，优选比例为7～9:3～1，且两种晶体均采用动态水热法合成；
7.所述片状六方晶体的氢氧化镁由氧化镁水热反应制备得到，其尺寸在100nm～500nm之间；
8.所述簇状长纤维晶体的碱式硫酸镁由氧化镁与硫酸镁水热反应制备得到，其尺寸在30μm～80μm。
9.进一步地，本发明所述氢氧化镁及碱式硫酸镁采用的制备原料氧化镁均独立地选择为轻烧氧化镁，氧化镁质量分数不低于80％，活性不低于35％，作为优选，活性不低于60％。
10.进一步地，本发明所述片状六方晶体的氢氧化镁的水热反应条件为：反应温度为120℃～180℃，反应时间为1h～6h，搅拌速率为200rpm～1000rpm，水与固体反应化合物的质量比例不小于8。
11.进一步地，本发明所述簇状长纤维晶体的碱式硫酸镁的水热反应条件为：反应温度为180℃～220℃，反应时间为1～6h，轻烧氧化镁中氧化镁与硫酸镁的摩尔比例为5:1～9:1，搅拌速率为200rpm～1500rpm，水与固体反应化合物的质量比不小于10。
12.本发明还提供了一种采用上述复配阻燃粉的阻燃木材胶黏剂，由上述复配阻燃粉与木材胶黏剂搅拌混匀后得到阻燃木材胶黏剂，所述复配阻燃粉质量为木材胶黏剂质量的5％～30％。
13.进一步地，本发明所述木材胶黏剂选自脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、大豆蛋白胶黏剂、木质素胶黏剂、淀粉胶黏剂中任意一种以上混合。
14.本发明还提供了一种采用上述阻燃木材胶黏剂的难燃胶合板，该难燃胶合板采用上述阻燃木材胶黏剂辊涂单板，施胶量为200～350g/m2，经组坯后，陈化0.5h～48h，冷压0.5h～4h后割芯修补，再热压0.1～0.5h，热压单位压力为1～1.5mpa，热压温度为90℃～190℃，后刮腻子、砂光、贴面制得难燃胶合板。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
16.(1)本发明制备的氢氧化镁为片状六方晶体，尺寸在100nm～500nm之间，其晶格完整，分散性良好，易于与胶黏剂混合均匀，可以填充于木材胶黏剂内部的空穴，从而胶层的耐水性和拉伸强度得到提升；制备的碱式硫酸镁为5mg(oh)2·
mgso4·
3h2o，其具有簇状长纤维晶型，尺寸在30μm～80μm，具有高模量、高强度、无毒、发烟量小等优点，填充于木材胶黏剂中，能有效改善胶层的撕裂强度和抗裂性能；受热后，氢氧化镁晶体可以释放出水蒸气，稀释燃烧区域的可燃物和助燃物浓度，分解产物mgo会覆盖在木材表面，阻止火焰蔓延，从而发挥出阻燃、抑烟的作用。碱式硫酸镁晶体也可以受热分解出水蒸气和mgo，发挥类似作用。
17.(2)本发明采用一步反应法制备片状六方晶体的氢氧化镁和碱式硫酸镁，即利用轻烧氧化镁与水在动态水热条件下合成氢氧化镁，利用硫酸镁、轻烧氧化镁和水在动态水热条件下合成碱式硫酸镁；两反应的原子利用率高，符合绿色化学原则；
18.(3)相较于单一组分的阻燃粉，复配的阻燃粉通过两种粒径的搭配，能使其在木材胶黏剂中保持较高的添加量，同时能发挥出纳米级氢氧化镁的填充作用和微米级碱式硫酸镁的增韧作用，从而削弱阻燃粉对胶黏剂性能的不利影响。
附图说明
19.图1为本发明实施例1制得的片状六方晶体的sem图谱。
20.图2为本发明实施例1制得的片状六方晶体的xrd图谱。
21.图3为本发明实施例1制得的簇状长纤维晶体的sem图谱。
22.图4为本发明实施例1制得的簇状长纤维晶体的xrd图谱。
23.图5为本发明对比例1制得的氢氧化镁sem图谱。
24.图6为本发明对比例2制得的碱式硫酸镁晶体sem图谱。
25.图7为本发明对比例4中普通氢氧化镁的sem图谱。
具体实施方式
26.下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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。
27.实施例1
28.一种难燃胶合板的制备方法如下：
29.(1)称取100g轻烧氧化镁(mgo质量分数为85％，活度40％)，1000g水，加入水热反应釜中，在140℃、搅拌速率为400rpm的条件下，反应4h；反应后的产物经过洗涤、过滤，烘干后得到片状六方晶体，如图1所示。经过xrd表征(图2)发现，该晶体的衍射峰与pdf卡片中的氢氧化镁吻合；
30.(2)称取100g轻烧氧化镁(mgo质量分数为85％，活度65％)，36g硫酸镁，2040g水，加入水热反应釜中，在200℃、搅拌速率为600rpm的条件下，反应4h；反应后的产物经过洗涤、过滤、烘干后得到簇状长纤维晶体，如图3所示；经过xrd表征(图4)发现，该晶体的衍射峰与pdf卡片中的碱式硫酸镁513相晶型基本吻合(5mg(oh)2·
mgso4·
3h2o)；
31.(3)将上述制备的晶体按照质量比氢氧化镁：碱式硫酸镁＝7:3的比例配置后，加入酚醛胶黏剂中，添加量为15％；酚醛胶黏剂手工涂胶，施胶量为200g/m2；陈化0.5h，冷压2h后割芯修补，再热压0.2h，热压温度为160℃、压力1.5mpa，后刮腻子、砂光、贴面制得难燃胶合板。
32.实施例2
33.一种难燃胶合板的制备方法如下：
34.(1)称取107g轻烧氧化镁(mgo质量分数为80％，活度35％)，1000g水，加入水热反应釜中，在180℃、搅拌速率为200rpm的条件下，反应3h；反应后的产物经过洗涤、过滤，烘干后得到氢氧化镁晶体；
35.(2)称取95g轻烧氧化镁(mgo质量分数为90％，活度50％)，36g硫酸镁，2040g水，加入水热反应釜中，在220℃、搅拌速率为600rpm的条件下，反应3h；反应后的产物经过洗涤、过滤、烘干后得到碱式硫酸镁晶体；
36.(3)将上述制备的晶体按照质量比氢氧化镁：碱式硫酸镁＝9:1的比例配置后，加入脲醛胶黏剂中，添加量为20％；胶黏剂手工涂胶，施胶量为280g/m2。陈化2h，冷压1h后割芯修补、再热压0.5h，热压温度为90℃、压力1.1mpa后刮腻子、砂光、贴面制得难燃胶合板。
37.实施例3
38.一种难燃胶合板的制备方法如下：
39.(1)称取100g轻烧氧化镁(mgo质量分数为85％，活度40％)，1000g水，加入水热反应釜中，在120℃、搅拌速率为600rpm的条件下，反应6h；反应后的产物经过洗涤、过滤，烘干后得到氢氧化镁晶体；
40.(2)称取100g轻烧氧化镁(mgo质量分数为85％，活度60％)，66g硫酸镁，1890g水，加入水热反应釜中，在180℃、搅拌速率为1200rpm的条件下，反应6h；反应后的产物经过洗涤、过滤、烘干后得到碱式硫酸镁晶体；
41.(3)将上述制备的晶体按照质量比氢氧化镁：碱式硫酸镁＝8:2的比例配置后，加入大豆蛋白胶黏剂中，添加量为10％；胶黏剂手工涂胶，施胶量为300g/m2。陈化0.5h，冷压
4h后割芯修补，再热压0.3h，热压温度为160℃、压力1mpa，后刮腻子、砂光、贴面制得难燃胶合板。
42.对比例1
43.一种难燃胶合板的制备方法如下：
44.(1)称取100g轻烧氧化镁(活度40％)，1000g水，加入水热反应釜中，在100℃、搅拌速率为400rpm的条件下，反应6h；反应后的产物经过洗涤、过滤，烘干后得到氢氧化镁晶体，如图5所示。
45.(2)称取100g轻烧氧化镁(活度60％)，36g硫酸镁，2040g水，加入水热反应釜中，在200℃、搅拌速率为600rpm的条件下，反应4h；反应后的产物经过洗涤、过滤、烘干后得到簇状长纤维晶体；
46.(3)将上述制备的晶体按照质量比氢氧化镁：碱式硫酸镁＝7:3的比例配置后，加入酚醛胶黏剂中，添加量为15％；酚醛胶黏剂手工涂胶，施胶量为200g/m2；陈化0.5h，冷压2h后割芯修补，再热压0.2h，热压温度为160℃、压力1.5mpa，后刮腻子、砂光、贴面制得难燃胶合板。
47.对比例2
48.一种难燃胶合板的制备方法如下：
49.(1)称取100g轻烧氧化镁(活度40％)，1000g水，加入水热反应釜中，在140℃、搅拌速率为400rpm的条件下，反应4h。反应后的产物经过洗涤、过滤，烘干后得到片状六方晶体；
50.(2)称取100g轻烧氧化镁(活度60％)，36g硫酸镁，2040g水，加入水热反应釜中，在160℃、搅拌速率为600rpm的条件下，反应4h；反应后的产物经过洗涤、过滤、烘干后得到的晶体，如图6所示；
51.(3)将上述制备的晶体按照质量比氢氧化镁：碱式硫酸镁＝7:3的比例配置后，加入酚醛胶黏剂中，添加量为15％；酚醛胶黏剂手工涂胶，施胶量为200g/m2；陈化0.5h，冷压2h后割芯修补，再热压0.2h，热压温度为160℃、压力1.5mpa，后刮腻子、砂光、贴面制得难燃胶合板。
52.对比例3
53.一种难燃胶合板的制备方法如下：
54.(1)称取100g轻烧氧化镁(mgo质量分数为85％，活度40％)，1000g水，加入水热反应釜中，在100℃、搅拌速率为400rpm的条件下，反应4h；反应后的产物经过洗涤、过滤，烘干后得到氢氧化镁；
55.(2)称取100g轻烧氧化镁(mgo质量分数为85％，活度65％)，36g硫酸镁，2040g水，加入水热反应釜中，在160℃、搅拌速率为600rpm的条件下，反应4h；反应后的产物经过洗涤、过滤、烘干后得到碱式硫酸镁；
56.(3)将上述制备的晶体按照质量比氢氧化镁：碱式硫酸镁＝7:3的比例配置后，加入脲醛胶黏剂中，添加量为15％。胶黏剂稠度增大，粘性下降，无法辊胶。
57.对比例4
58.一种难燃胶合板的制备方法如下：
59.(1)选择普通氢氧化镁，如图7所示；
60.(2)直接添加硫酸镁和氧化镁；
61.(3)按照质量比氢氧化镁：(硫酸镁和氧化镁)＝7:3的比例配置后，加入酚醛胶黏剂中，添加量为15％；酚醛胶黏剂手工涂胶，施胶量为200g/m2；陈化0.5h，冷压2h后割芯修补，再热压0.2h，热压温度为160℃、压力1.5mpa。胶合板开胶。
62.表1实施例1-3与对比例1-2中制得的难燃胶合板理化性能测试结果，其中对比例3胶黏剂无法辊胶，对比例4胶合板直接开胶。理化性能测试按照gb/t 18101-2013《难燃胶合板》中要求测试；xrd表征采用日本理学ultima vi型完成；形貌测试采用蔡司sigma 300完成。
63.表1各实施例及对比例制得的难燃胶合板理化性能测试结果
64.项目ii类胶合强度/mpathr
600s
/mjsmogra(m2/s2)tsp
600s
/m2实施例10.9612.825.636.1实施例20.7611.223.338.7实施例31.0213.626.440.9对比例10.5615.137.250.5对比例20.6214.635.152.8
65.根据gb/t 18101-2013《难燃胶合板》的要求，ii类胶合板需要通过63
±
3℃热水浸渍实验后胶合强度≥0.7mpa(杨木)，600s总放热量thr
600s
≤15mj(难燃b1-c级要求)；产烟特性中烟气生成速率指数smogra≤30m2/s2，600s总烟气生成量tsp
600s
≤50m2。由上表测试数据可以看出，本发明实施例1-4均满足潮湿条件下使用的难燃胶合板b1-c级要求。
66.由实施例1-3可以看出，氢氧化镁片状六方晶体和碱式硫酸镁簇状长纤维晶体按照合适的比例添加，制得的胶合板均表现出良好的胶合性能和阻燃性能。
67.由实施例1和对比例1可以看出，氧化镁水热反应温度过低，制得的氢氧化镁为棱柱结构，其粒径大，分散性差，不易于酚醛胶黏剂混合均匀，从而影响板材的胶合性能。
68.由实施例1和对比例2可以看出，氧化镁和硫酸镁的反应温度过低，制得的碱式硫酸镁晶体为片状球体，其比表面积大，具有一定的吸湿性，容易在酚醛胶黏剂中成团，导致板材的胶合性能下降。
69.由实施例1和对比例3可以看出，水热温度过低，形成的氢氧化镁晶体易团聚，说明表明能高，易吸水。且碱式硫酸镁晶体的空隙多，保水性提高。二者与胶黏剂混合后，会吸收胶中水，导致胶的稠度增加，粘度下降，无法辊胶。
70.由实施例1和对比例4可以看出，普通氢氧化镁易团聚，表面能高，不易与胶水分散均匀。且直接添加硫酸镁和氧化镁，在高温压制过程中，氧化镁水化反应加剧，形成氢氧化镁，体积膨胀明显，导致板材热压后开胶。

技术特征：
1.一种木材胶黏剂用复配阻燃粉，其特征在于，由片状六方晶体的氢氧化镁和簇状长纤维晶体的碱式硫酸镁按质量比为0～1:1～0复配而成，且两种晶体均采用动态水热法合成；所述片状六方晶体的氢氧化镁由氧化镁水热反应制备得到，其尺寸在100nm～500nm之间；所述簇状长纤维晶体的碱式硫酸镁由氧化镁与硫酸镁水热反应制备得到，其尺寸在30μm～80μm。2.根据权利要求1所述的一种木材胶黏剂用复配阻燃粉，其特征在于，所述片状六方晶体的氢氧化镁和簇状长纤维晶体的碱式硫酸镁的质量比为7～9:3～1。3.根据权利要求1所述的一种木材胶黏剂用复配阻燃粉，其特征在于，所述氢氧化镁及碱式硫酸镁采用的制备原料氧化镁均独立地选择为轻烧氧化镁，氧化镁质量分数不低于80％，活性不低于35％。4.根据权利要求3所述的一种木材胶黏剂用复配阻燃粉，其特征在于，所述氧化镁活性不低于60％。5.根据权利要求1所述的一种木材胶黏剂用复配阻燃粉，其特征在于，所述由氧化镁水热反应制备氢氧化镁的反应条件为120℃～180℃，反应1h～6h，搅拌速率为200rpm～1000rpm，水与固体反应化合物的质量比例不小于8。6.根据权利要求1所述的一种木材胶黏剂用复配阻燃粉，其特征在于，所述由轻烧氧化镁与硫酸镁水热反应制备碱式硫酸镁的反应条件为180℃～220℃，反应1～6h，轻烧氧化镁中氧化镁与硫酸镁的摩尔比例为5:1～9:1，搅拌速率为200rpm～1500rpm，水与固体反应化合物的质量比不小于10。7.一种采用权利要求1至6任一项所述木材胶黏剂用复配阻燃粉的阻燃木材胶黏剂，其特征在于，由上述复配阻燃粉与木材胶黏剂搅拌混匀后得到阻燃木材胶黏剂，所述复配阻燃粉质量为木材胶黏剂质量的5％～30％。8.根据权利要求7所述的一种阻燃木材胶黏剂，其特征在于，所述木材胶黏剂选自脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、大豆蛋白胶黏剂、木质素胶黏剂、淀粉胶黏剂中任意一种以上混合。9.一种采用权利要求7或8所述阻燃木材胶黏剂的难燃胶合板，其特征在于，该难燃胶合板采用上述阻燃木材胶黏剂辊涂单板，施胶量为200～350g/m2，经组坯后，陈化0.5h～48h，冷压0.5h～4h后割芯修补，再热压0.1～0.5h，热压单位压力为1～1.5mpa，热压温度为90℃～190℃，后刮腻子、砂光、贴面制得难燃胶合板。

技术总结
本发明公开了一种木材胶黏剂用复配阻燃粉、采用其的阻燃木材胶黏剂及难燃胶合板。本发明所述复配阻燃粉由片状六方晶体的氢氧化镁和簇状长纤维晶体的碱式硫酸镁复配而成，且两种晶体均采用动态水热法合成；采用由上述复配阻燃粉与木材胶黏剂搅拌混匀后得到的阻燃木材胶黏剂辊涂单板，经过组坯、陈化、冷压、割芯、热压、修补、砂光、贴面后制得难燃胶合板。本发明制得的复配的木材胶黏剂用阻燃粉具有阻燃效果好、原料来源广，成本低廉，环保无毒等特征，并且对木材胶黏剂的影响小，采用该阻燃粉制得的难燃胶合板的胶合性能得到有效提升。制得的难燃胶合板的胶合性能得到有效提升。制得的难燃胶合板的胶合性能得到有效提升。


技术研发人员：汪述平 魏任重 王洪松 王阳 陆铜华
受保护的技术使用者：千年舟新材科技集团股份有限公司
技术研发日：2023.05.30
技术公布日：2023/8/14