無醛膠黏劑 科學還是謊言

築宅屋 人氣:2.84W

  記得幾年前在地板行業的時候,幫實木地板企業形象做銷售話術和培訓教材,針對多層複合地板和強化複合地板這兩大類主要競品,要突出實木地板最大的產品優勢,就是純天然、無甲醛、所以更安全環保。在話術和教材中,有這樣一句堪稱“金科玉律”般的話:無醛不成膠,有膠必有醛。是說膠黏劑是人造板的甲醛釋放之源,只要你是人造板,就會用到膠黏劑,而只要用到膠黏劑,就一定存在甲醛。所以,無論多層複合地板與強化複合地板號稱自己有多環保,無論是E1還是E0,因爲他們所使用的基材分別是人造板(膠合板和中密度纖維板),就一定會有甲醛釋放,在環保性能上一定比不過純實木地板。

無醛膠黏劑 科學還是謊言

  幾年後的今天,無論是地板行業還是全屋定製行業,使用人造板材作爲基材的品牌們,都響亮地喊出了“無醛”的口號,直接否定了“無醛不成膠,有膠必有醛”這一曾經的金科玉律,理直氣壯地表示:我們所使用的人造板材,使用的是“無醛膠”,所以,我們的產品是無醛的!還有說法是,我們所使用的人造板,生活過程中根本不用膠!

  那麼,今天我們就在這裏掰一掰,人造板生產用膠那些事兒。

  本文主要回答以下問題:

  1、人造板生產所用到的膠有哪些種?

  2、有真正的“無醛膠”存在嗎?

  3、MDI膠到底是何方神聖,好在哪裏?

  4、不用膠生產人造板,你信不信?

  01

  先從最基礎的問題說起,人造板生產所用到的膠有哪些種?

  加工人造板使用的膠黏劑主要有:脲醛樹脂膠、酚醛樹脂膠、三聚氰胺膠,都是以甲醛爲原料而製成的。

  脲醛樹脂膠 UF

  以甲醛和尿素爲主要原料全稱爲脲醛樹脂粘合劑,簡稱脲醛膠、脲甲醛樹脂,製成品爲不溶、不熔化的半透明固體,顏色比較淺。脲醛樹脂膠是一種性能好、價格低廉、製造簡便、應用廣泛的膠黏劑,特點是:耐弱酸弱鹼、絕緣性能好,主要缺點是不耐水,遇潮遇熱就容易分解,同時初粘差、收縮大、脆性大、耐侯性(指對溫溼度壓力變化下的穩定性)較差。脲醛樹脂膠主要用於中(高)密度纖維板生產

  酚醛樹脂膠 PF

  是由苯類與醛類在催化劑存在下經縮聚反應制得,製成品可以爲液體、粉狀及膠膜三種。酚醛樹脂膠的特點是化學穩定性高、膠合強度高、耐水、耐油、耐磨、耐腐蝕、耐老化、耐熱性好(長期使用情況下可耐120度高溫)、絕緣性能好,強度高。

  三聚氰胺樹脂膠(MF)

  是由三聚氰胺和甲醛縮聚而成,液體三聚氰胺膠爲乳白色均勻粘性物,固化後的三聚氰胺膠爲無色透明、富有光色。三聚氰胺的特點是化學活性高、熱穩定性好、耐沸水性,耐化學藥品性和電絕緣性好。其中在耐熱性和耐水性方面,均優於酚醛樹脂膠和脲醛樹脂膠。三聚氰胺主要用於膠合板生產。

  這三種膠黏劑中,脲醛樹脂膠(UF)的用量最大。隨着人們安全環保意識的增強,甲醛釋放所帶來的危害越來越受到人們的關注,膠粘劑的無醛革新是零醛釋放的核心,開發無甲醛或低遊離甲醛型膠粘劑成爲大家居行業的發展趨勢。

  02

  那麼,有真正的無醛膠存在嗎?

  有。無醛膠黏劑,即不以甲醛及分解產生甲醛的物質爲直接原料製備的膠黏劑。

  在現代人造板工業中,MDI技術正迅速成爲“無甲醛添加”的一種解決方案。MDI膠,可謂當前人造板行業最主流、技術最成熟、使用最廣泛的無醛膠。(詳見本文第3部分)。

  除了MDI膠外,見於技術文獻的其它無醛膠還有:

  1、生物質膠黏劑

  非糧澱粉基膠黏劑。澱粉是一種天然膠黏劑,早在中國古代就有了廣泛的應用。澱粉廣泛分佈於植物中,來源廣泛,價格低廉,是生產膠黏劑的理想原料。但澱粉基木材膠黏劑的膠合強度比較低,耐水性不足;澱粉乳液不穩定、易凝沉、易結晶,且在使用過程中易黴變,不能直接應用於人造板生產。這就要求在澱粉膠黏劑的製備中對澱粉進行改性,改性後的澱粉具有良好的黏合性能,並且無毒環保。

  目前人造板行業使用的都是與聚乙烯醇、丙烯酸及異氰酸酯復配後的澱粉基膠黏劑。

  2、改性大豆蛋白基膠黏劑

  大豆蛋白基無甲醛膠黏劑最早由美國研製成功,但其膠合強度不高,尤其是耐水性能較差、且成本較高。目前使用的大豆蛋白基膠黏劑大多經過物理、化學或生物改性,提高耐水解性、改善膠合強度及防黴變。

  3、木質素基環保膠黏劑

  目前木質素在膠黏劑中的應用主要有2種方式:一種是木質素直接作爲膠黏劑;另一種是木質素改性膠黏劑。在衆多植物基生物質資源中,木質素儲量僅次於纖維素。資源豐富、綠色環保是木質素能夠應用於膠黏劑行業的巨大優勢,但同時木質素分子量大、分子結構複雜,又導致其應用受到限制。

  說到無醛板,必然會說到MDI無甲醛膠。的確,相對於上述這些“無醛膠”,MDI是技術最成熟的一種,爲衆多人造板企業的無甲高端產品生產所使用。

  03

  MDI膠,這個人造板第一網紅,到底好在哪裏呢?

  MDI的化學名稱是二苯基甲烷二異氰酸酯。MDI分類較多,主要有:

  (1)異氰酸酯(MDI),指單一的異氰酸酯。

  (2)可聚合異氰酸酯(PMDI),指一定比例二苯基甲烷二異氰酸酯與多苯基多亞甲基多異氰酸酯的混合物,PMDI,就是人造板生產使用的膠粘劑,也有人直接稱之爲MDI膠。

  (3)可乳化異氰酸酯(EMDI)。

  異氰酸酯膠黏劑除了不含甲醛的優勢外,由於本身結構具有很強的極性和活潑性,可以與木材發生反應,從而在木材和膠層間形成化學鍵,並且能夠與木材中的水分反應。因此,用異氰酸酯製得的板材膠接強度高,且耐水性好。

  與傳統的膠黏劑相比,MDI膠用於人造板生產,除了無甲醛添加外,優點在於:耐水、耐候性能優良,尤其是在隔熱、隔音、耐磨、耐油、彈性等方面有其它合成材料無法比擬的優點,化學性質十分穩定,不易揮發變質,具有很強的穩定性。與傳統膠黏劑相比,要取得同樣的膠黏效果,MDI膠的施膠量更少、並可以覆蓋定向結構板OSB/1~OSB/4全等級的板材生產,同時,苯、TVOC的釋放量也趨於零。

  MDI膠看似是建材界的“新面孔”,但實際上它在國防、生化、航天、輕工、化工、石油、紡織、交通、汽車、醫療等各個高精尖領域都有十分廣泛的應用,例如潛艇的外殼、航天器材重要部件、萊卡纖維、甚至植入人體的藥物載體等,都有MDI膠的身影。因其優異的安全性和穩定性,MDI甚至被應用在人造血管、心臟瓣膜這類人造製造方面。

  04

  不用膠生產人造板,你信不信?

  既然大衆談醛色變,關於無醛,便有了很多傳說。我曾看到過一篇關於不用膠生產人造板、從而避免甲醛釋放的文章,解釋了所謂的“無膠膠合原理”。怎麼做的呢?言曰:透過特殊的處理方法使植物纖維表面發生活化,這種活化包括木素和碳水化合物一系列的反應,如氧化、硝化、水解、縮聚、降解以及自由基引發等……

  不太懂誒!能否舉例說明?

  比如,天然物質轉化法。就是利用某些天然物質本身所固有的或外加的某些天然成分,在特定工藝下經化學轉化而生成的具有膠黏劑作用的一些新物質,從而在熱壓條件下實現自身膠接。

  比如,氧化結合法。即加入硝酸、硝酸鹽、次氯酸鹽等氧化劑使原料表面經過氧化處理髮生活化,整個表面層被潤張和塑化,三大素經過反應形成了一個具有良好的疏鬆性、塑性和多種反應官能基的活性層,在加熱加壓條件下即可膠接成板。

  比如,漆酶活化法。透過漆酶這種氧化還原酶,催化木質材料中含有的酚羥基,迅速產生具有膠合性能的聚合物,從而使木質材料產生膠合作用。

  比如,酸催化縮聚法。透過硫酸降解纖維素和半纖維素,產生醛類物質並在熱壓條件下聚合成類似膠黏劑的聚合物,木素也能被酸降解從而引起木素的縮合反應。

  比如,鹼溶液活化法。有了酸怎麼能漏掉鹼,有研究證實,薄的木板經過3M氫氧化鈉在熱壓條件下製成的板材,其剪切強度和耐水效果與傳統的酚醛樹脂膠黏劑不分上下!

  ……

  看到這裏,反正我是笑了。我們這些人造板廠,做好產品的本事沒有,編故事的本事可是一等一。這些神話,您信嗎?再者,用了這些奇奇怪怪高深莫測的辦法,甲醛我姑且相信是沒有了,那些酸啊、鹼啊、酶啊,就能確保是安全無害的嗎。

  又看到資料說,近幾年,中國林業科學研究院木材工業研究所研發出一款非醛類熱塑性樹脂膠合板製造技術,這是木材與高分子學科交叉的研究成果,打破了膠合板用液體膠黏劑塗膠、淋膠技術製造膠合板的傳統方式,以不含甲醛的熱塑性樹脂薄膜替代常規液態膠黏劑。這個聽起來似乎還有些靠譜。

  05

  下面,靈魂拷問來了

  “天下無醛”是衆望所歸,爲什麼不都用無醛膠?

  制約無醛膠推廣使用的最根本問題,是成本和工藝兩大問題。

  成本方面,前面提到的脲醛樹脂膠、酚醛樹脂膠、三聚氰胺膠這三醛膠,技術成熟,價格便宜而被廣泛應用。然而,無醛膠不一樣,無醛膠的生產成本大概在6500元/噸左右,相當於脲醛膠的三倍。生產成本高了,必然導致了板材的價格貴,地板、木門、全屋定製產品的價格都會跟着貴,所以,無醛人造板是作爲“高端”產品存在的。不是所有人都有高端產品消費能力,有醛產品就一定會同時並存。

  工藝方面,PMDI膠技術已經成熟,但因其反應能力強、易與金屬等反應,也存在着易造成“粘鋼帶”現象、板坯表面難成型、不易貯存等難題,不是所有的人造板生產企業都能輕鬆駕馭。至於其他所謂大豆、澱粉類的無醛膠,都存在各種各樣的技術缺陷,根本不具備大規模生產和使用的條件。

  人造板的甲醛污染一直是消費者關注的熱點問題,純天然、無甲醛,純實木類的家居製品當然更好,也是首選。然而,因爲資源有限、性能缺陷、價格高企等各方面的因素,絕大多數的消費者,還是會選用以人造板爲基材的木製家居產品。怎麼樣既享受人造板產品優於實木的性能與價格,又能避免甲醛的危害,無醛膠黏劑與人造板材的結合是大勢所趨。我們看到,人造板行業在持續不斷地探索價格低廉、工藝簡單的無醛膠黏劑生產之路,我們也希望,顛覆性的革新不斷髮生,讓環保材料越來越多元化,讓人們的家居生產更加安全、環保。