新型混合胶粘剂

陈玲

BASF公司表示，已开发出一种创新的胶粘剂体系，可提高刨花板生产的效率。该胶粘剂称为Kauranat MS 1001。

StephanWeink?tz博士是总部位于德国路德维希港（Ludwigshafen）的主要树脂生产商BASF SE公司的木材体系首席科学家（Principal Scientist for Wood Systems）。

Weink?tz博士解释说：“Kauranat MS 1001是一种创新的基于聚二苯基甲烷二异氰酸酯（PMDI）产品，专门开发用于与氨基树脂协同作用。因此，由脲醛树脂（UF）和Kauranat MS 1001组成的胶粘剂体系使板材制造商能够将工艺速度提高20%或更多。与相应的纯氨基树脂相比，该混合体系的固化性能得到改善。使用脲醛树脂（UF）和标准聚二苯基甲烷二异氰酸酯（PMDI）的混合体系代替纯脲醛树脂（UF），可以将热压时间缩短5%～10%。这种方式已经在木质板材行业中使用了好几年，尽管这种加速的基本原理尚未完全了解。乍一看，两种胶粘剂类型（脲醛树脂（UF）和聚二苯基甲烷二异氰酸酯（PMDI））表现完全不同，似乎不能合在一起。脲醛树脂（UF）是一种极性和水溶性树脂。相反，聚二苯基甲烷二异氰酸酯（PMDI）是非极性的并且不与水混溶。然而，它们确实有协同作用。动态扫描量热法（Dynamic Scanning Calorimetry，DSC）测量显示脲醛树脂（UF）/聚二苯基甲烷二异氰酸酯（PMDI）混合体系的固化比纯脲醛树脂（UF）的固化可在更低的温度下开始，表明更高的反应性（图1）。”

基于这些发现，BASF公司决定启动一个研发项目，目的是增强这一已知效果。

Weink?tz博士还指出：“先决条件非常好，因为BASF公司本身拥有两种胶粘剂技术的研发、生产和销售设施。这种独特的情况有助于项目实施各个阶段。木材胶粘剂技术的长期经验和应用知识对于评估研究结果的实际适用性非常重要;而且与客户一起规划和执行测试。另一个优势是BASF公司可以依赖几种氨基树脂和异氰酸酯生产设施，缩短了产品上市时间。该项目的早期阶段主要是加深对脲醛树脂（UF）/聚二苯基甲烷二异氰酸酯（PMDI）协同作用的理解，因为这是开发改进的混合胶粘剂体系新概念的必要前提条件。在实验室中已经研究了许多概念。最有希望的是进一步改进和扩大。可以以这样的方式改善异氰酸酯组分：固化反应的开始转移到甚至更低的温度（图2）。本发明的特征在于当使用标准脲醛树脂（UF）（例如BASF公司的Kaurit?胶）作为对应物时，通过新的异氰酸酯组分额外活化脲醛树脂（UF）（见下图）。在许多实验室测试中反复证明了提高的固化速度。实验室规模的刨花板生产证实，观察到的固化速度也导致热压时间显著缩短。在3个独立的试验中，通过使用改进的脲醛树脂（UF）/聚二苯基甲烷二异氰酸酯（PMDI）混合胶粘剂体系代替纯脲醛树脂（UF）胶粘剂，可以更快地生产标准刨花板（E1，P2）。生产速度提高了20%以上（见下面的图3）。”

该首席科学家表示，在这些成功试验之后，新的异氰酸酯基组分于2018年9月作为Kauranat MS 1001推出。他指出，该试点客户从那时起就定期使用Kauranat MS 1001。

Kauranat MS 1001的储存稳定性与标准聚二苯基甲烷二异氰酸酯（PMDI）的储存稳定性相同（超過6个月）。粘度也较低（100 mPa·s），这是该组分的处理和配料的另一个优点。

Weink?tz博士指出：“对于已经使用具有标准聚二苯基甲烷二异氰酸酯（PMDI）的混合体系的客户，Kauranat MS 1001代表了一种直接销售的解决方案。可以使用相同的存储和配料系统，因为新产品只是取代了标准聚二苯基甲烷二异氰酸酯（PMDI）。混合体系的2个组分（选择的脲醛树脂（UF）和Kauranat MS 1001）可以单独使用，也可以在使用前混合，后者是首选。Kauranat MS 1001的主要任务是激活脲醛树脂（UF）。作为附加作用，其还通过形成聚脲网络对最终板材的内结合强度和耐水性做出积极贡献。”

脲醛树脂（UF）与Kauranat MS 1001的比例通常在100∶3和100∶10之间（指固体）。例如，用于刨花板芯层的典型混合体系配方是7%的Kaurit胶337（相对木材实体干物质）和0.4%Kauranat MS 1001（相对木材实体干物质），并且还包括常用添加剂，例如铵固化剂和石蜡乳液。最终刨花板的甲醛释放量主要取决于所用的脲醛树脂（UF），即表层的脲醛树脂（UF）和芯层混合胶粘剂体系的脲醛树脂（UF）组分。

Kauranat MS 1001本身不会显著影响甲醛释放量。然而，新的混合胶粘剂体系特别适用于低释放量板材，例如CARB 2或F4星板材。甲醛与尿素摩尔比较低的脲醛树脂（UF）排放潜力较低，可以用于芯层。由于通常认为这些树脂的反应性较低，如果在没有异氰酸酯组分的情况下使用，它们的使用会导致较低的速度和/或较差的物理力学性能。在Kauranat MS 1001存在的情况下，这些缺点得到了补偿。Kauranat MS 1001具有使脲醛树脂（UF）活化的特性，可加快固化速度;并且由于其含有聚异氰酸酯而改善了板材性能。

Weink?tz博士指出：“Kauranat MS 1001的一个重要优点是其可以像混合体系中的标准聚二苯基甲烷二异氰酸酯（PMDI）一样使用。因此，该产品可以在运行中的工厂中进行测试，并且可以在没有大量投资的情况下用于常规生产。生产过程可以很容易地扩大规模，从而满足预期的增长需求。通过加深对脲醛树脂（UF）/聚二苯基甲烷二异氰酸酯（PMDI）协同作用的理解，建立了可以开发新想法的基础。第一个想法证明非常有前途，并且已经发展成为可销售的产品。在相同的甲醛释放水平下，生产率可以提高;或者可以降低排放水平，保持生产速度。因此，Kauranat MS 1001有助于板材生产商提高生产效率并满足排放要求。”