CN101081892B

CN101081892B - Gb/t 9846.3-2004e0级胶合板用低毒脲醛树脂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN101081892B
Application number: CN200710072516A
Authority: CN
Inventors: 顾继友; 朱丽滨
Original assignee: Northeast Forestry University
Current assignee: Northeast Forestry University
Priority date: 2007-07-16
Filing date: 2007-07-16
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2027-07-16
Also published as: CN101081892A

Abstract

GB/T 9846.3-2004E0级胶合板用低毒脲醛树脂及其制备方法和应用，它涉及一种脲醛树脂及其制备方法和应用。本发明解决了现有低摩尔比脲醛树脂贮存稳定性差及脲醛树脂胶粘剂预压时间长，胶合强度下降的问题。本发明的脲醛树脂由下列成分按下述配比制成：甲醛：100重量份、聚乙烯醇：1～1.5重量份、增强剂：3.75～6重量份、碱性催化剂：2000～2500ml、酸性催化剂：600～800ml，甲醛与尿素和增强剂的摩尔数和之比为0.97～0.98∶1；它通过改变尿素和甲醛的摩尔比，并将增强剂分两次加入，控制反应过程中的pH值和反应温度制备而成。本发明的脲醛树脂在胶粘剂中的应用。本发明的低毒脲醛树脂具有游离甲醛含量低、成本低廉、贮存期长及良好的预压性能和胶合强度的优点，制备方法具有工艺简洁、成本低的优点。

Description

GB/T 9846.3-2004E0级胶合板用低毒脲醛树脂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种脲醛树脂及其制备方法和应用，尤其涉及一种E0级胶合板用低毒脲醛树脂及其制备方法和应用。

背景技术

我国人造板产量已经超过6000万m³，成为世界上最大的人造板生产国。人造板工业的发展离不开胶黏剂，年生产1万m³胶合板需1000吨胶黏剂。脲醛树脂胶黏剂由于其成本低廉、原料来源丰富、固化胶层无色、操作性能好，以及良好的胶接性能等一系列优点，在人造板工业中得到广泛应用。也是木材加工业中使用量最大的合成树脂胶粘剂，占该行业胶粘剂使用量的80％以上。但是，脲醛树脂胶接制品在生产和使用过程中释放出的游离甲醛对环境造成的污染，成为严重的社会问题，尤其随着人民生活水平不断提高和广大消费者环保意识的增强以及环保法规的制定与实施，使用E0级人造板产品成为发展的必然趋势。据报道，日本市场及欧美一些特殊应用场所(如医院、幼儿园)必须使用E0级板材，我国于2002年1月公布了“室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量”强制标准GB18580-2001。随着中国出口产品不断增加，美国、欧盟、日本等国对中国出口产品提出了非常严格的要求。新出台的国家推荐性标准中，除浸渍胶膜纸饰面人造板产品外，细木工板、刨切单板、装饰单板贴面人造板、体育馆用木质地板、单板层积材五种产品的甲醛释放量标准均增加了E0级新标准(GB/T 9846.3-2004E0级标准：甲醛释放量≤0.5mg/L)，强化木地板新国标正在报批阶段，针对甲醛释放量指标也制定了E0级标准。这意味着只有采取先进的生产工艺，生产出符合“环保、健康、安全”的胶黏剂已是国内外广阔市场的需求，也是促进脲醛树脂产业发展的必由之路。

为了降低脲醛树脂的毒性，最有效的途径是降低甲醛与尿素摩尔比，但摩尔比太低，会引起其他负效应，如树脂的水溶性下降，贮存稳定性降低，固化时间延长，胶合强度下降等。

发明内容

本发明的目的是为解决现有低摩尔比脲醛树脂贮存稳定性差及脲醛树脂胶粘剂预压时间长，胶合强度下降的问题；而提供的一种GB/T 9846.3-2004E0级胶合板用低毒脲醛树脂及其制备方法和应用。本发明通过合理控制原料的计量配比和聚合反应条件(如反应温度、反应pH值、反应终点等)来控制聚合物的最终结构，合成的脲醛树脂在甲醛与尿素和增强剂摩尔比小于1的条件下，配合使用复合固化体系，具有良好的贮存稳定性，胶接强度及预压性能。

本发明的GB/T 9846.3-2004E0级胶合板用低毒脲醛树脂(简称为UF)由甲醛(可选用37％工业品级)、尿素(可选用98％纯度)、聚乙烯醇、增强剂、碱性催化剂和酸性催化剂按下述配比制成：甲醛：100重量份、聚乙烯醇：1～1.5重量份、增强剂：3.75～6重量份、碱性催化剂：2000～2500ml、酸性催化剂：600～800ml，甲醛与尿素和增强剂的摩尔数和之比为0.97～0.98∶1；所述的增强剂为三聚氰胺，碱性催化剂为质量百分比浓度30％的氢氧化钠，酸性催化剂为质量百分比浓度40％的甲酸。

本发明GB/T 9846.3-2004E0级胶合板用低毒脲醛树脂制备方法的步骤如下：一、将100重量份的甲醛溶液加入反应釜，开动搅拌器，搅拌速度为300～600r/min，用碱性催化剂调整其pH值为8.2～8.6；二、向经步骤一处理后的反应液中加入1～1.5重量份的聚乙烯醇和尿素总量50％的第一批尿素，升温至75℃～85℃，保温反应30min，再升温至85℃～95℃，用酸性催化剂调整其pH值为5.2～5.5，然后加入第一批增强剂进行缩聚反应，至粘度为17～20s时停止反应，其中所述的增强剂为三聚氰胺，第一批增强剂加入量为总尿素加入量的3～5％，甲醛与尿素和增强剂的摩尔数和之比为0.97～0.98∶1；三、将经步骤二处理后的反应液降温至65℃～80℃，用碱性催化剂调整其pH值为5.4～5.6，加入尿素总量25％的第二批尿素，反应至反应液粘度为23～30s；四、用碱性催化剂调整反应液的pH值为7.0～7.5，加入尿素总量25％的第三批尿素及剩余的增强剂，反应10～15min后，降温冷却出料，即得到E0级胶合板用低毒脲醛树脂。

本发明的脲醛树脂在胶粘剂中的应用，所述的胶粘剂由100重量份的脲醛树脂(简称为UF)、20重量份的面粉、2.5～7重量份的复合固化剂制成，其中所述的复合固化剂为氯化铵、过硫酸铵、盐酸、尿素中的两种或两种以上按任意比的混合。

本发明的低毒脲醛树脂具有游离甲醛含量低、成本低廉、贮存期长以及良好的预压性能和胶合强度的优点。制备方法不需要真空脱水，具有工艺简洁、成本低的优点。

具体实施方式

具体实施方式一：本发明实施方式的GB/T 9846.3-2004E0级胶合板用低毒脲醛树脂(简称为UF)由甲醛(可选用37％工业品级)、尿素(可选用98％纯度)、聚乙烯醇、增强剂、碱性催化剂和酸性催化剂按下叙配比制成：甲醛：100重量份、聚乙烯醇：1～1.5重量份、增强剂：3.75～6重量份、碱性催化剂：2000～2500ml、酸性催化剂：600～800ml，甲醛与尿素和增强剂的摩尔数和之比为0.97～0.98∶1；所述的增强剂为三聚氰胺，碱性催化剂为质量百分比浓度30％的氢氧化钠，酸性催化剂为质量百分比浓度40％的甲酸。

具体实施方式二：本实施方式甲醛与尿素和增强剂的摩尔数和之比为0.972～0.978∶1。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式甲醛与尿素和增强剂的摩尔数和之比为0.975∶1。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式中GB/T 9846.3-2004E0级胶合板用低毒脲醛树脂制备方法的步骤如下：一、将100重量份的甲醛溶液加入反应釜，开动搅拌器，搅拌速度为300～600r/min，用碱性催化剂调整其pH值为8.2～8.6；二、向经步骤一处理后的反应液中加入1～1.5重量份的聚乙烯醇和尿素总量50％的第一批尿素，升温至75℃～85℃，保温反应30min，再升温至85℃～95℃，用酸性催化剂调整其pH值为5.2～5.5，然后加入第一批增强剂进行缩聚反应，至粘度为17～20s时停止反应，其中所述的增强剂为三聚氰胺，第一批增强剂加入量为总尿素加入量的3～5％，甲醛与尿素和增强剂的摩尔数和之比为0.97～0.98∶1；三、将经步骤二处理后的反应液降温至65℃～80℃，用碱性催化剂调整其pH值为5.4～5.6，加入尿素总量25％的第二批尿素，反应至反应液粘度为23～30s；四、用碱性催化剂调整反应液的pH值为7.0～7.5，加入尿素总量25％的第三批尿素及剩余的增强剂，反应10～15min后，降温冷却出料，即得到E0级胶合板用低毒脲醛树脂。

具体实施方式五：本实施方式在反应过程中使用的碱性催化剂为质量百分比浓度30％的氢氧化钠。其它与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：本实施方式在步骤二中的酸性催化剂为质量百分比浓度40％的甲酸。其它与具体实施方式四相同。

具体实施方式七：本实施方式中GB/T 9846.3-2004E0级胶合板用低毒脲醛树脂制备过程如下：将甲醛溶液1156kg加入反应釜，开动搅拌器，用氢氧化钠调整其pH值为8.4，加入14kg聚乙烯醇，436kg尿素，升温至78℃～83℃，保温反应30min后，升温至90℃～95℃，用甲酸调整其pH值为5.5，加入44kg三聚氰胺，缩聚到粘度为18～19s，降温至68℃～78℃，用氢氧化钠调整pH值为5.5，加入218kg尿素，反应至粘度为23～30s，调整其pH值为7.3，加入218kg尿素及17.5kg三聚氰胺，反应15min后，降温冷却出料。

具体实施方式八：本实施方式中GB/T 9846.3-2004E0级胶合板用低毒脲醛树脂制备过程如下：将甲醛溶液1156kg加入反应釜，开动搅拌器，用氢氧化钠调整其pH值为8.5，加入14kg聚乙烯醇，436kg尿素，升温至78℃～83℃，保温反应30min后，升温至90℃～95℃，用甲酸调整其pH值为5.3，加入26kg三聚氰胺，缩聚到所需的粘度后，降温至68℃～78℃，用氢氧化钠调整pH值为5.4，加入218kg尿素，反应至终点，调整其pH值为7.3，加入218kg尿素及17.5kg三聚氰胺，反应15min后，降温冷却出料。

具体实施方式九：本实施方式中脲醛树脂应用在胶粘剂中，所述的胶粘剂由100重量份的脲醛树脂(简称为UF)、20重量份的面粉、2.5～7重量份的复合固化剂制成，其中所述的复合固化剂为氯化铵、过硫酸铵、盐酸、尿素中的两种或两种以上按任意比的混合。

本实施方式中脲醛树脂胶粘剂是采用常规方法制备的。

利用下述试验证明本发明的效果，具体内容如下：

采用具体实施方式七方法合成的低毒脲醛树脂生产三层杨木胶合板。

按下述配比采用常规方法调胶：低毒脲醛树脂(简称为UF)：100份、面粉：20份、复合固化剂：5份(用量根据季节变化做相应调整)。施胶量为280～320g/m²(双面)。

热压工艺：预压压力0.8MPa，预压时间30min；

热压温度110℃～120℃；热压压力1.0～1.2MPa，热压时间1min/mm。

所合成的低毒脲醛树脂的性能指标：

pH值 8.0～9.0

固体含量(％) 55±2

涂-4杯粘度(s)(25℃) 25～35

固化时间(s) 80～100

贮存期(d) ＞30

适用期(h) ＞4

游离甲醛含量(％) ＜0.1(常温，未脱水)

胶合板胶合强度甲醛释放量参见表1，可见甲醛释放量符合GB/T9846.3-2004E0级标准。

表1

Claims

1.一种GB/T 9846.3-2004E0级胶合板用低毒脲醛树脂，其特征在于它由甲醛、尿素、聚乙烯醇、增强剂、碱性催化剂和酸性催化剂按下述配比制成：甲醛：100重量份、聚乙烯醇：1～1.5重量份、增强剂：3.75～6重量份、碱性催化剂：2000～2500ml、酸性催化剂：600～800ml，甲醛与尿素和增强剂的摩尔数和之比为0.97～0.98∶1；所述的低毒脲醛树脂是按照以下步骤进行制备的：一、将100重量份的甲醛溶液加入反应釜，开动搅拌器，搅拌速度为300～600r/min，用碱性催化剂调整其pH值为8.2～8.6；二、向经步骤一处理后的反应液中加入1～1.5重量份的聚乙烯醇和尿素总量50％的第一批尿素，升温至75℃～85℃，保温反应30min，再升温至85℃～95℃，用酸性催化剂调整其pH值为5.2～5.5，然后加入第一批增强剂进行缩聚反应，至粘度为17～20s时停止反应，其中所述的增强剂为三聚氰胺，第一批增强剂加入量为总尿素加入量的3～5％，甲醛与尿素和增强剂的摩尔数和之比为0.97～0.98∶1；三、将经步骤二处理后的反应液降温至65℃～80℃，用碱性催化剂调整其pH值为5.4～5.6，加入尿素总量25％的第二批尿素，反应至反应液粘度为23～30s；四、用碱性催化剂调整反应液的pH值为7.0～7.5，加入尿素总量25％的第三批尿素及剩余的增强剂，反应10～15min后，降温冷却出料，即得到E0级胶合板用低毒脲醛树脂。

2.根据权利要求1所述的GB/T 9846.3-2004E0级胶合板用低毒脲醛树脂，其特征在于增强剂为三聚氰胺。

3.根据权利要求1所述的GB/T 9846.3-2004E0级胶合板用低毒脲醛树脂，其特征在于碱性催化剂为质量百分比浓度30％的氢氧化钠。

4.根据权利要求1所述的GB/T 9846.3-2004E0级胶合板用低毒脲醛树脂，其特征在于酸性催化剂为质量百分比浓度40％的甲酸。

5.根据权利要求1所述的GB/T 9846.3-2004E0级胶合板用低毒脲醛树脂，其特征在于甲醛与尿素和增强剂的摩尔数和之比为0.972～0.978∶1。

6.根据权利要求1所述的GB/T 9846.3-2004E0级胶合板用低毒脲醛树脂，其特征在于甲醛与尿素和增强剂的摩尔数和之比为0.975∶1。

7.根据权利要求1所述的GB/T 9846.3-2004E0级胶合板用低毒脲醛树脂的制备方法，其特征在于在反应过程中使用的碱性催化剂为质量百分比浓度30％的氢氧化钠，酸性催化剂为质量百分比浓度40％的甲酸。

8.如权利要求1所述的GB/T 9846.3-2004E0级胶合板用低毒脲醛树脂在胶粘剂中的应用，其特征在于脲醛树脂应用在胶粘剂中，所述的胶粘剂由100重量份的脲醛树脂、20重量份的面粉、2.5～7重量份的复合固化剂制成。

9.根据权利要求8所述的GB/T 9846.3-2004E0级胶合板用低毒脲醛树脂在胶粘剂中的应用，其特征在于复合固化剂为氯化铵、过硫酸铵、盐酸、尿素中的两种或两种以上按任意比的混合。