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單寧膠粘劑是什么?

作者:化工綜合網(wǎng)發(fā)布時間:2021-11-23分類:膠粘劑瀏覽:88


導(dǎo)讀:植物單寧與甲醛(或乙醛)在催化劑(酸或堿及少量金屬離子)作用下,通過亞甲基橋與多聚黃酮類化合物分子中A環(huán)的反應(yīng)位置鍵合,生成一種不溶性聚合物,聚合物與增強(qiáng)劑(苯酚、間苯二酚、酚醛或...

植物單寧與甲醛(或乙醛)在催化劑(酸或堿及少量金屬離子)作用下,通過亞甲基橋與多聚黃酮類化合物分子中A環(huán)的反應(yīng)位置鍵合,生成一種不溶性聚合物,聚合物與增強(qiáng)劑(苯酚、間苯二酚、酚醛或脲醛等)共聚,再加入填充劑(木粉、可可粉等),即可制成熱固性或冷固性單寧膠粘劑。它可以部分代替酚醛膠或苯酚—間苯二酚膠,用于室外級膠合板、刨花板、層積木和指接木的生產(chǎn)。

簡史

1918年姆克科伊(J.P.McCoy)提出單寧可作為酚醛縮合的一種成分的見解。1932~1942年摩根(G.J.Morgan)、菲利浦斯(R.Philips)等先后用單寧研制過各種模塑材料。1950年達(dá)爾頓(L.K.Dalton)用亞硫酸鹽處理黑荊樹單寧、桉樹皮單寧,以降低粘度,制成的樹脂優(yōu)于脲醛樹脂。1957年普洛姆里伊(K.F.Plomley)和希利斯(W.R.Hillis)等人用黑荊樹單寧和紅樹皮單寧制成室外級膠合板用的膠粘劑。1961年安德森(A.B.Anderson)等人研制成刨花板用松樹皮單寧膠粘劑。1971年南非聯(lián)邦的博克瑟斯與舒克斯股份有限公司(Boxes&Shooks ltd.)取得黑荊樹單寧膠的專利權(quán),并開始用于刨花板生產(chǎn)。1975年以來,賽阿伊門(H.M.Saayman)、皮茲(A.Pizzi)等先后對單寧膠的質(zhì)量問題進(jìn)行研究,提出不少改進(jìn)方案,使單寧膠推廣應(yīng)用取得很大成效。

中國在1949年以前,徐僖等人曾利用五倍子單寧制成熱塑材料。1976年湖南一家木材廠曾試用紅根栲膠作脲醛樹脂填充劑、酚醛樹脂促固劑和濕法纖維板的施膠劑。1977年張英伯等研制落葉松單寧膠并進(jìn)行刨花板生產(chǎn)應(yīng)用試驗,取得良好結(jié)果。

20世紀(jì)70~80年代,單寧膠特別是黑荊樹單寧膠代替酚醛膠已取得很大成就,南非聯(lián)邦生產(chǎn)船用膠合板、室外級刨花板、瓦楞紙板、指接木等已全部使用黑荊樹單寧膠。澳大利亞、新西蘭、芬蘭、巴西、印度、馬來西亞等也大量使用單寧膠作木工膠粘劑。

性質(zhì)

單寧膠以含縮合類單寧的栲膠為主要原料??s合類單寧從化學(xué)結(jié)構(gòu)上分間苯二酚型(如黑荊樹單寧、6745木單寧)和間苯三酚型(如落葉松單寧)單寧(見圖)。縮合類單寧由黃酮體化合物聚縮而成。黃酮體化合物包括黃烷-3-醇、黃烷-3,4-二醇和羥基芪。在兩個芳香核之間以碳直鏈相連。黃烷醇分子直鏈有三個碳(C6·C3·C6 型)。羥基芪的直鏈有兩個碳(C6·C2·C6 型)。黑荊樹單寧中主要的黃酮體化合物是(—)-菲瑟亭醇和(—)-刺槐亭醇,黑荊樹單寧由這類化合物聚縮而成聚合度不同的單寧,其分子量在600以上,平均分子量為1250。

單寧與甲醛作用時,通過亞甲基橋(—CH2—)與A環(huán)的反應(yīng)活性基(4,6位或4,8位)鍵合生成聚合物,由不溶直至不熔,這是制膠的基本原理。

單寧膠的理化性質(zhì)包括以下內(nèi)容:

粘度

隨栲膠含固量、栲膠中高分子的樹膠量、膠的溫度、pH值等變化而改變。單寧膠主要缺點是粘度高,影響施膠??赏ㄟ^化學(xué)處理,降低膠的含固量或添加粘度低的樹脂加以改進(jìn)。

膠凝時間

不同單寧在不同pH值條件下反應(yīng)活性差別較大。35%濃度的黑荊樹、紅樹和輻射松單寧,pH值6時的膠凝時間分別為56、13和3分鐘,說明單寧的反應(yīng)速度輻射松>紅樹>黑荊樹。

甲醛用量

單寧所需的甲醛量很少。黑荊樹單寧需3~4%(作刨花板膠粘劑需6~8%),紅樹單寧需4%,輻射松單寧需6%的甲醛作交聯(lián)劑。

從性質(zhì)上講,單寧膠應(yīng)與合成樹脂性質(zhì)相同。如粘度適中,生活力長,有足夠的陳化時間,膠合質(zhì)量達(dá)到合成樹脂的標(biāo)準(zhǔn)等。

配方應(yīng)用

單寧膠可分熱固(100℃以上固定)和冷固(20~30℃固定)兩類。

熱固膠配方

熱固又分室內(nèi)和室外兩級。單寧代替苯酚制成的膠,主要用來制造室外級刨花板、膠合板、層積板、瓦楞紙板。冷固膠用于指接木和工藝品(如樂器等)制件的粘接。

膠合板用單寧膠的配方

①室內(nèi)級膠。黑荊樹單寧(份重)100,水100,氫氧化鈉(1.15)、椰子殼粉(10~15)、多聚甲醛(10)。這種膠質(zhì)量優(yōu)于脲醛樹脂,但成本較高。②室外級膠。配方如下:

單寧膠

單寧—酚醛—甲醛樹脂100份(其中單寧50%)

面粉(200目)

20份

木粉(200目)

5份

水 25份

甲醛(37%)2.5份

膠合條件

單板(松木)

單板含水 6~8%

施膠量 200克/立方米

加壓溫度 120℃

壓力 9.87×105帕

加壓時間 1分/毫米厚度

膠合板性質(zhì)

木材破壞率(干)90~100%

濕強(qiáng)度(12小時煮沸)59.22×105~69.09×105帕(60~70千克/平方厘米)

木材破壞率(濕)40~70%

商品化的用于室外級的黑荊樹單寧膠,已有很大改進(jìn),單寧代替苯酚量已達(dá)90%左右,膠的質(zhì)量符合要求。配方如下:

改性黑荊樹栲膠 36.4(份重)

脲醛加強(qiáng)劑 6.78

多聚甲醛 4.10

水 41.22

消泡劑 0.15

防霉劑 0.40

椰子殼粉 6.75

膠的粘度 0.23帕秒

pH 4.8~5.1(使用時)

生活力 5小時

刨花板用單寧膠(室外級)的配方 室外級膠配方如下:

黑荊樹栲膠 95.0(份重)

水 138.0

氫氧化鈉 1.6

增強(qiáng)樹脂 5.0(烘干重)

多聚甲醛 15.0

膠的粘度(25℃)0.015~0.02帕秒

膠壓條件

溫度 160℃

壓力 13.82×105帕

樹脂固體(表層)14%(芯層)10%

板的質(zhì)量

容重 700千克/立方厘米

質(zhì)量 加壓浸泡厚度增加<12%,符合ASO115—1968要求

冷固膠配方

以單寧為原料制成具有高度活性的、交聯(lián)度高的冷固化膠粘劑是80年代才發(fā)展起來的。1978年皮茲(A.Pizzi)推薦一種快速冷固單寧膠。先取90份含固66.7%的黑荊樹栲膠,9.6份38%甲醛,30份甲醇和0.3份消泡劑,在室溫下混合。于76℃下加熱回流10~15分鐘,在pH4.5時,保持回流120分鐘,然后加30份99%的間苯二酚和30份水,將溫度降到62℃,再加2.4份25%氫氧化鈉溶液,混合物再回流60分鐘,蒸出過量的甲醇,冷卻、貯存。

使用時,上述樹脂加16份96~97%粉狀多聚甲醛,7份椰子殼粉(200目),7份木粉(200目),1份工業(yè)滲潤劑,加適量水使粘度達(dá)到0.26~0.30帕秒。

用上述冷固單寧膠膠接木片,膠的干燥剪切強(qiáng)度為5508.9千帕(799磅/平方英寸),木材破壞率100%。達(dá)到商用苯酚—間苯二酚—甲醛冷固膠的標(biāo)準(zhǔn)。

標(biāo)準(zhǔn)

單寧膠應(yīng)符合酚醛膠(室外級)和脲醛膠(室內(nèi)級)標(biāo)準(zhǔn)。用作膠合板標(biāo)準(zhǔn)可分A級(相當(dāng)于72小時煮沸)、B級(6小時煮沸)、C級(抗熱水)和D級(抗冷水)。

趨勢

縮合類單寧(特別是黑荊樹單寧)能代替苯酚制成膠粘劑。膠的優(yōu)點是:固化時間短、涂膠性能好、熱壓時間短、耐水性良好;膠的毒性小、無腐蝕作用;制造容易、成本低。這種膠已取得巨大成功,其使用價值和經(jīng)濟(jì)效果已受到世界各國木材加工業(yè)的關(guān)注和重視。

由于世界性的石油產(chǎn)品成本增高,苯酚價格昂貴,而人造板用膠粘劑的量有增無減,因而促使人們從再生資源開發(fā)質(zhì)優(yōu)價廉的制膠材料(如單寧)。利用再生資源生產(chǎn)膠粘劑,對于石油資源缺乏、石化產(chǎn)品短缺而又需發(fā)展木材加工業(yè)的發(fā)展中國家有著重要意義。在開發(fā)利用中,對生長快、含量高、性能好、成本低的黑荊樹單寧應(yīng)予高度重視。

中國需要大力發(fā)展人造板工業(yè),與之相應(yīng)的膠粘劑也要加快發(fā)展。因此,今后利用國內(nèi)自然條件和加工能力,通過大力發(fā)展黑荊樹,每年提供大量黑荊樹單寧用來制膠,對人造板工業(yè)的發(fā)展將起到重要的保證作用。

標(biāo)簽:單寧膠粘劑什么


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