人造板用无机胶黏剂种类及特点

导读:
人造板产品的生产和使用与高性能环保胶黏剂息息相关,无机胶黏剂便应运而生。

无机胶黏剂价格低廉, 环保无污染、粘结强度高,而且具有耐火、耐老化、防水、防虫等优点,可使易燃木质人造板成为耐火材料, 并可赋予其无醛、防水、防霉、防腐、防虫蛀、防老化、防冻等性能。国内外研究者不断探究无机胶黏剂代替有机胶黏剂生产人造板,无机胶黏剂在人造板工业中正越来越受到人们的关注和重视。

人造板用无机胶黏剂种类及特点

1 硅酸盐无机胶黏剂

硅酸盐无机胶黏剂是以水玻璃为胶料,加入适量固化剂和填料调和制备。水玻璃的模数会影响胶黏剂的胶结性能,一般模数越大,其粘结力越强,更易于硬化成膜,但是会使水玻璃黏度增大,可操作性变差。研究表明,模数(水玻璃中SiO2和Na2O的物质的量之比,用m 表示)为2.4~2.8的水玻璃综合性能最佳。固化剂主要包括氟硅酸盐、硼酸盐、氢氧化铝等,其目的是加快胶黏剂固化时间或改变固化条件;填料则需要本身具有较高的耐热、耐水性和机械强度,主要是为了增加胶黏剂黏稠度、降低胶黏剂固化时的收缩率等,常见的填料有氧化硅、莫来石、凹凸棒土、碳化硅、氮化硅、云母粉等。

硅酸盐无机胶黏剂按照固化条件和应用方式,可分为气干型、水固型和反应型。通常人造板工业中所说的硅酸盐胶黏剂,主要是指反应型硅酸盐胶黏剂,具有耐温性好、粘结强度高、粘结应力小和操作性好等特点。张新荔等利用单因素试验法和正交试验法优选出了反应型硅酸盐无机胶黏剂的最佳配方(质量分数)为钠水玻璃73.4%、二氧化硅13.3%、氧化镁7.8%、氧化铝3.0%、氧化锌2.4%,且以氧化物为硬化剂的硅酸盐胶黏剂具有比较均匀的固化形貌,在所研究的温度范围(30~ 800 ℃)内,胶黏剂的热稳定性良好。采用该无机胶黏剂胶合杨木胶合板的胶合强度达到GB/T 9846.3—2004 《普通胶合板通用技术条件》中Ⅲ类板的要求0.7 MPa, 但耐水性较差,24 h吸水率高达31.0%。在此基础上,左迎峰等采用聚乙烯醇(PVA)与硅酸钠进行交联处理, 24 h吸水率降至13.0%,耐水性显著提高。

2 氧化镁无机胶黏剂

氧化镁无机胶黏剂最典型的就是氯氧镁水泥,是以煅烧菱镁矿石所得的轻烧氧化镁为胶结剂,氯化镁为调和剂与水按照一定物质的量之比调配而成的一种气硬性胶凝材料。氯氧镁水泥的黏结性好,与一些有机或无机材料如锯木屑、木粉、秸秆碎料和玻璃纤维等均有很强的黏结力。氯氧镁水泥还具有环境友好、耐磨性好、防火耐热性好、碱性弱、收缩性低等优点,其pH值仅波动在8~9.5之间,与木质材料和玻璃纤维胶合时不会对其造成较大腐蚀而影响性能,而且氯氧镁水泥的主要成分氧化镁是耐火常用氧化物之首,耐火度达2 800 ℃, 即使与植物纤维等可燃材料复合,也可耐500 ℃以上高温。另一种原料氯化镁也使氯氧镁水泥具有优异的防火性能,它的熔点仅118 ℃,在高于熔点的环境下就会分解释放氯气,使火焰迅速熄灭。

陈茂、李新功等人以杨木刨花和氯氧镁水泥为主要原料,通过冷压成型工艺制备了无机杨木刨花板,静曲强度高达21.5 MPa,总热释放量和总生烟量显著低于普通杨木刨花板,具有优异的阻燃性能。但是氯氧镁水泥耐水性差,在潮湿的环境下, 制品表面的游离氯化镁易吸收空气中的水分,从而出现返卤泛霜等问题,影响制品强度,尤其在空气湿度较大的南方,返卤现象更为严重。为解决氯氧镁水泥的返卤问题,曹永敏等人通过大量的试验得出,可以采用控制原料质量、选择合理的原料配比、采用科学先进的生产工艺、添加改性剂、进行表面处理等方法来抑制氯氧镁水泥制品的返卤。李创等人则认为要从根本上解决制品的返卤泛霜问题,只能更换调和剂,选用不含氯离子的可溶性盐溶液取代氯化镁水溶液;因此,硫氧镁水泥应运而生,硫氧镁水泥是由轻烧氧化镁粉与一定浓度的硫酸镁溶液拌合组成的MgO-MgSO4-H2O三元体系胶凝材料。由于硫酸镁对氧化镁的溶解和水化作用不及氯化镁,使得硫氧镁水泥强度不及氯氧镁水泥,但是不会出现返卤泛霜等问题。

3 硫酸盐无机胶黏剂

用来制造人造板的硫酸盐无机胶黏剂有硫铝酸盐水泥、石膏胶凝材料等,其中主要以石膏胶凝材料应用较多。石膏胶凝材料分为天然石膏和化学石膏两类,天然石膏主要是天然盐湖中化学沉积作用的产物,而化学石膏是化工生产过程中所生成的化工副产品,主要成分都是生石膏(CaSO4·2H2O)和硬石膏(CaSO4)。生石膏在110~150 ℃加热变成烧石膏(CaSO4·1/2H2O),又称半水石膏。半水石膏加水拌合即还原成生石膏而固化, 可作为胶黏剂使用,它固化速度快、无毒、低廉,但是没有硅酸盐无机胶黏剂和氧化镁无机胶黏剂强度高,通常在半水石膏拌合时加入木竹纤维或者秸秆纤维,能显著地提高石膏胶黏剂的强度,主要用来制作天花板和装饰墙板等。常见的石膏胶凝人造板还有纸面石膏板、矿渣石膏板等,这些产品在使用过程中不仅质量轻而且具有良好的防火阻燃、隔热隔音、抗震性和装饰性等优点,并可以调节室内的空气湿度,提高居住舒适度;但是其耐水性差、强度不高的缺点使石膏制品在某些场合中的应用受到了较大的限制。为解决上述问题,国内外许多研究者开展了大量的掺合料配制石膏复合胶凝材料的研究,力求从根本上解决石膏制品强度和耐水性较低的问题。马保国等将粉煤灰、矿粉、水泥等掺入石膏胶凝体系,以改变石膏晶体间的接触形态,来提高其力学强度、改善其耐水性能,取得了显著成效。

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