新型混合膠粘劑

陳玲

BASF公司表示，已開發(fā)出一種創(chuàng)新的膠粘劑體系，可提高刨花板生產(chǎn)的效率。該膠粘劑稱為Kauranat MS 1001。

StephanWeink?tz博士是總部位于德國路德維希港（Ludwigshafen）的主要樹脂生產(chǎn)商BASF SE公司的木材體系首席科學(xué)家（Principal Scientist for Wood Systems）。

Weink?tz博士解釋說：“Kauranat MS 1001是一種創(chuàng)新的基于聚二苯基甲烷二異氰酸酯（PMDI）產(chǎn)品，專門開發(fā)用于與氨基樹脂協(xié)同作用。因此，由脲醛樹脂（UF）和Kauranat MS 1001組成的膠粘劑體系使板材制造商能夠?qū)⒐に囁俣忍岣?0%或更多。與相應(yīng)的純氨基樹脂相比，該混合體系的固化性能得到改善。使用脲醛樹脂（UF）和標準聚二苯基甲烷二異氰酸酯（PMDI）的混合體系代替純脲醛樹脂（UF），可以將熱壓時間縮短5%～10%。這種方式已經(jīng)在木質(zhì)板材行業(yè)中使用了好幾年，盡管這種加速的基本原理尚未完全了解。乍一看，兩種膠粘劑類型（脲醛樹脂（UF）和聚二苯基甲烷二異氰酸酯（PMDI））表現(xiàn)完全不同，似乎不能合在一起。脲醛樹脂（UF）是一種極性和水溶性樹脂。相反，聚二苯基甲烷二異氰酸酯（PMDI）是非極性的并且不與水混溶。然而，它們確實有協(xié)同作用。動態(tài)掃描量熱法（Dynamic Scanning Calorimetry，DSC）測量顯示脲醛樹脂（UF）/聚二苯基甲烷二異氰酸酯（PMDI）混合體系的固化比純脲醛樹脂（UF）的固化可在更低的溫度下開始，表明更高的反應(yīng)性（圖1）?！?/p>

基于這些發(fā)現(xiàn)，BASF公司決定啟動一個研發(fā)項目，目的是增強這一已知效果。

Weink?tz博士還指出：“先決條件非常好，因為BASF公司本身擁有兩種膠粘劑技術(shù)的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售設(shè)施。這種獨特的情況有助于項目實施各個階段。木材膠粘劑技術(shù)的長期經(jīng)驗和應(yīng)用知識對于評估研究結(jié)果的實際適用性非常重要;而且與客戶一起規(guī)劃和執(zhí)行測試。另一個優(yōu)勢是BASF公司可以依賴幾種氨基樹脂和異氰酸酯生產(chǎn)設(shè)施，縮短了產(chǎn)品上市時間。該項目的早期階段主要是加深對脲醛樹脂（UF）/聚二苯基甲烷二異氰酸酯（PMDI）協(xié)同作用的理解，因為這是開發(fā)改進的混合膠粘劑體系新概念的必要前提條件。在實驗室中已經(jīng)研究了許多概念。最有希望的是進一步改進和擴大。可以以這樣的方式改善異氰酸酯組分：固化反應(yīng)的開始轉(zhuǎn)移到甚至更低的溫度（圖2）。本發(fā)明的特征在于當(dāng)使用標準脲醛樹脂（UF）（例如BASF公司的Kaurit?膠）作為對應(yīng)物時，通過新的異氰酸酯組分額外活化脲醛樹脂（UF）（見下圖）。在許多實驗室測試中反復(fù)證明了提高的固化速度。實驗室規(guī)模的刨花板生產(chǎn)證實，觀察到的固化速度也導(dǎo)致熱壓時間顯著縮短。在3個獨立的試驗中，通過使用改進的脲醛樹脂（UF）/聚二苯基甲烷二異氰酸酯（PMDI）混合膠粘劑體系代替純脲醛樹脂（UF）膠粘劑，可以更快地生產(chǎn)標準刨花板（E1，P2）。生產(chǎn)速度提高了20%以上（見下面的圖3）?！?/p>

該首席科學(xué)家表示，在這些成功試驗之后，新的異氰酸酯基組分于2018年9月作為Kauranat MS 1001推出。他指出，該試點客戶從那時起就定期使用Kauranat MS 1001。

Kauranat MS 1001的儲存穩(wěn)定性與標準聚二苯基甲烷二異氰酸酯（PMDI）的儲存穩(wěn)定性相同（超過6個月）。粘度也較低（100 mPa·s），這是該組分的處理和配料的另一個優(yōu)點。

Weink?tz博士指出：“對于已經(jīng)使用具有標準聚二苯基甲烷二異氰酸酯（PMDI）的混合體系的客戶，Kauranat MS 1001代表了一種直接銷售的解決方案?？梢允褂孟嗤拇鎯团淞舷到y(tǒng)，因為新產(chǎn)品只是取代了標準聚二苯基甲烷二異氰酸酯（PMDI）?；旌象w系的2個組分（選擇的脲醛樹脂（UF）和Kauranat MS 1001）可以單獨使用，也可以在使用前混合，后者是首選。Kauranat MS 1001的主要任務(wù)是激活脲醛樹脂（UF）。作為附加作用，其還通過形成聚脲網(wǎng)絡(luò)對最終板材的內(nèi)結(jié)合強度和耐水性做出積極貢獻?！?/p>

脲醛樹脂（UF）與Kauranat MS 1001的比例通常在100∶3和100∶10之間（指固體）。例如，用于刨花板芯層的典型混合體系配方是7%的Kaurit膠337（相對木材實體干物質(zhì)）和0.4%Kauranat MS 1001（相對木材實體干物質(zhì)），并且還包括常用添加劑，例如銨固化劑和石蠟乳液。最終刨花板的甲醛釋放量主要取決于所用的脲醛樹脂（UF），即表層的脲醛樹脂（UF）和芯層混合膠粘劑體系的脲醛樹脂（UF）組分。

Kauranat MS 1001本身不會顯著影響甲醛釋放量。然而，新的混合膠粘劑體系特別適用于低釋放量板材，例如CARB 2或F4星板材。甲醛與尿素摩爾比較低的脲醛樹脂（UF）排放潛力較低，可以用于芯層。由于通常認為這些樹脂的反應(yīng)性較低，如果在沒有異氰酸酯組分的情況下使用，它們的使用會導(dǎo)致較低的速度和/或較差的物理力學(xué)性能。在Kauranat MS 1001存在的情況下，這些缺點得到了補償。Kauranat MS 1001具有使脲醛樹脂（UF）活化的特性，可加快固化速度;并且由于其含有聚異氰酸酯而改善了板材性能。

Weink?tz博士指出：“Kauranat MS 1001的一個重要優(yōu)點是其可以像混合體系中的標準聚二苯基甲烷二異氰酸酯（PMDI）一樣使用。因此，該產(chǎn)品可以在運行中的工廠中進行測試，并且可以在沒有大量投資的情況下用于常規(guī)生產(chǎn)。生產(chǎn)過程可以很容易地擴大規(guī)模，從而滿足預(yù)期的增長需求。通過加深對脲醛樹脂（UF）/聚二苯基甲烷二異氰酸酯（PMDI）協(xié)同作用的理解，建立了可以開發(fā)新想法的基礎(chǔ)。第一個想法證明非常有前途，并且已經(jīng)發(fā)展成為可銷售的產(chǎn)品。在相同的甲醛釋放水平下，生產(chǎn)率可以提高;或者可以降低排放水平，保持生產(chǎn)速度。因此，Kauranat MS 1001有助于板材生產(chǎn)商提高生產(chǎn)效率并滿足排放要求?！?b8400063684>