CN101225285B - 高效捕醛胶的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效捕醛胶的制造方法，该捕醛胶由重量配比为甲醛50份，尿素53～130份，助剂A 0.5～1份，助剂B 0.06～0.2份的原料制备而成。反应过程中尿素分多次加入，使原料依次在中性或弱酸性介质、弱碱性介质、中性至弱酸性介质、弱碱性介质中反应。本发明的优点是，所制备的捕醛胶其游离甲醛含量低，仅为0.03％～0.1％，利用本发明捕醛胶用量为脲醛树脂用量5％～25％与摩尔比1.05～1.15的普通脲醛树脂混合使用，可使人造板甲醛释放量降低50％～80％，达到环保E1级、E0级人造板标准要求，且显著提高了人造板各项物理力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种醛类胶粘剂，尤其是涉及一种应用于人造板的高效捕醛胶的制造方法。
背景技术
2006年我国人造板产量已达7428.56万m3，其中纤维板产量为2466.6万m3(比2005年增23％)，为世界第一。由于脲醛树脂胶的粘接强度高、价格低、水溶性好、颜色浅、固化快等优势，脲醛树脂胶在人造板胶粘剂总用量(约410万t/a，100％计)中占90％以上，而在纤维板中比例更高。人造板作为室内装修及家具制造的主要原材料得到了广泛应用。在过去，甲醛被公认为是癌症的可能诱因，而目前，国内外的科学家已证实，甲醛可以通过DNA的表达调控，影响细胞凋亡，对生物大分子(蛋白质、DNA)造成氧化损伤等机制，引进组织细胞癌变。因人造板中所含的脲醛树脂胶存在着游离甲醛高、耐老化性差、耐水性差的缺点，在当今环保安全意识日益增强的情况下，如何降低人造板甲醛释放量，克服其耐老化性差、耐水性差等缺点，已是一个刻不容缓的问题。
目前国内外生产环保E1级人造板的工艺及路线大体分两种类型：采用低摩尔比单一组分胶粘剂技术及主胶和除醛胶双组分低摩尔比技术。欧洲和亚太地区，主要通过低摩尔比的技术来降低游离甲醛；北美地区，则主要通过采用低摩尔比的双组分技术来降低游离甲醛。
而国内主要通过单一组分的低摩尔比配方胶粘剂来降低游离甲醛。许多研究和生产均表明，要降低人造板的甲醛释放量，首先是改进脲醛胶的生产与应用技术。如尿素分批投料，改变投料摩尔比，调整反应的温度、pH值与制板热压条件等。降低脲醛胶的生产中甲醛/尿素(F/U)摩尔比是最有效的方法，但会造成胶的分子结构发生变化；而尿素分批投料会造成树脂分子量分布差别增大，均会使胶接性能跟着下降。一般认为F/U＝1.2-1.4时，人造板既有较低的甲醛释放量，又有较高的机械性能。但使用摩尔比过高的脲醛胶生产的人造板，其甲醛释放量往往达不到E1级。而降低脲醛树的摩尔比，但随之而来的是树脂水溶性下降、贮存期缩短、固化时间延长，使用这样的脲醛树脂生产人造板时，人造板的物理力学性能、耐水性及耐老化性能均有所下降。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用超低摩尔比配方及特殊工艺制备而成，具有低游离甲醛含量，有较强的捕醛效果，同时具有一定粘结力，与E2级脲醛树脂配合使用，可生产出符合GB18580-2001《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》E1级标准要求的人造板，同时各项物理力学性能均显著提高的高效捕醛胶及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
本发明捕醛胶包括以下重量配比的组分：甲醛50份，尿素53～130份，助剂A 0.5～1份，助剂B 0.06～0.2份。
本发明捕醛胶的制造方法，包括甲醛一次投入，在一定温度下，尿素分四次加入将所述原料混合，使其依次在中性或弱酸性介质、弱碱性介质、中性至弱酸性介质、弱碱性介质中反应。
另外，为实现本发明目的，本发明捕醛胶的制造方法还必须利用上述原料、工艺依次进行以下步骤：
①在反应釜中，开动搅拌，加入甲醛、助剂A，升温至45℃～60℃，保温20～30分钟。
②检测pH值，调pH＝8.0～8.3，加入第一次尿素，继续升温至85℃～95℃，保温20～40分钟。
③检验pH值，用甲酸调pH＝4.5～5.0，继续反应，直至粘度达到80℃～85℃，涂-4杯，10～15秒。
④加入助剂B，检验pH，调pH值＝6.0～7.0，加入第二次尿素；80℃～90℃保温反应，直至粘度达到80℃～83℃，涂-4杯，11～20秒，加入助剂B、氢氧化钠溶液调pH＝7.8～8.2，加入第三次尿素，60～70℃保温50～70分钟。
⑤加入第四次尿素，温度降至43℃～45℃时，重新升温至50℃～55℃，保温20～40分钟后，降温。
⑥降温至40℃～45℃时，用氢氧化钠溶液调pH＝7.8～8.5，出料备用。
其中，第一次至第四次尿素加入量分别为尿素总量的：5％～35％、0％～25％、10％～50％、30％～60％。
特别是，捕醛胶的原料重量配比优选为：甲醛50份，尿素80～110份，助剂A 0.6～0.8份，助剂B 0.08～0.13份，氢氧化钠适量、甲酸适量。
特别是，助剂A为一种醇类物质，优选聚乙烯醇、苯乙醇中至少一种。助剂B为胺类物质中的一种或多种，优选三乙醇胺、六亚甲基四胺中至少一种。
特别是，助剂B使用前应配制成5％～30％的水溶液。
本发明的优点是：
1、本发明捕醛胶的制造工艺简单，易于生产操作，对生产设备及工艺条件要求不高，大部分人造板企业的制胶车间无需增加设备便可生产，无需新增设备投资。
2、本发明捕醛胶，既对木质纤维具有良好的粘结力，其游离甲醛含量仅为0.03％～0.1％，有较强的捕醛效果。且原料来源广，生产成本低。
3、本发明捕醛胶，开创了人造板生产降醛措施的新局面。利用本发明捕醛胶，可依据人造板不同的物理力学性能及环保要求，灵活配制捕醛胶与脲醛树脂的添加比例即可实现。捕醛胶配制用量为脲醛树脂用量5％～25％与摩尔比1.05～1.15的普通脲醛树脂混合使用，可使甲醛释放量降低50％～80％，实现环保E1级、E0级人造板标准要求。如应用于E1级中/高密度纤维板生产，捕醛胶配制用量为脲醛树脂用量10％～20％与摩尔比1.12的脲醛树脂混合后使用，其产品质量符合GB/T11718-1999《中密度纤维板》标准优等品和GB18580-2001《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》标准E1级要求。
4、利用本发明捕醛胶配合摩尔比为1.05～1.15的脲醛树脂，生产E1级、E0级人造板如中/高密度纤维板，在确保产品质量前提下，生产成本在原基础上仅需增加25元～48元/m3。
具体实施方式
实施例1
1、原料配方：
| 原料 | 重量(kg) | 含量(％) | 备注 |
| 甲醛 | 300 | 37 | |
| 尿素 | 500 | 98 | U1＝119kgU2＝48.7kgU3＝98.6kgU4＝233.7kg |
| 苯乙醇 | 5 | 工业级 | |
| 六亚甲基四胺 | 3 | 25 | |
| 氢氧化钠 | 适量 | 30 | 调节pH值 |
| 甲酸 | 适量 | 30 | 调节pH值 |
注：甲醛与尿素的摩尔比为：0.45。
具体反应步骤包括：
①在反应釜中，加入甲醛300kg、苯乙醇5kg，升温至55℃～65℃，保温30分钟。
②检测pH值，氢氧化钠溶液调pH＝8.0～8.3，加入第一次尿素，继续升温至85～90℃，保温25分钟。
③检验pH值，用甲酸调pH＝4.5～4.8，继续反应，直至粘度达到83℃，涂-4杯，10～15秒。
④加入六亚甲基四胺水溶液1kg～2kg，检验pH，调pH值＝6.5～7.0，加入第二次尿素；80℃～88℃保温反应，直至粘度达到85℃，涂-4杯，12～20秒，加入六亚甲基四胺水溶液0.5kg～1kg、氢氧化钠溶液适量调pH＝8.0～8.3，加入第三次尿素，60℃～70℃保温50～70分钟。
⑤加入第四次尿素，温度降至45℃时，重新升温至55℃，保温20分钟后，降温。
⑥降温至40℃～45℃时，用氢氧化钠溶液调pH＝7.8～8.2，出料备用。
产品技术指标：
粘度 15～22S(T-4杯，25℃水)
固体含量 60％～75％
pH值 7.5～8.5
游离甲醛 0.03％～0.10％
密度 1.05～1.25g/cm3
外观质量 乳白色或半透明，流动性好
适用期 10～30天
捕醛胶反应时间：7小时；生产成本：1844元/吨。
实施例2
原料配方：
| 原料 | 重量(kg) | 含量(％) | 备注 |
| 甲醛 | 300 | 37 | |
| 尿素 | 565 | 98 | U1＝122kgU2＝52kgU3＝92kgU4＝299kg |
| 聚乙烯醇 | 4.5 | 17-99型 | |
| 三乙醇胺 | 2～3 | 25 | |
| 氢氧化钠溶液 | 适量 | 30 | 调节pH值 |
| 甲酸溶液 | 适量 | 30 | 调节pH值 |
注：甲醛与尿素的摩尔比为：0.40。
具体反应步骤包括：
①在反应釜中，加入甲醛300kg、聚乙烯醇4.5kg，升温至50℃～60℃，保温30分钟。
②检测pH值，氢氧化钠溶液调pH＝8.0～8.3，加入第一次尿素，继续升温至85～90℃，保温30分钟。
③检验pH值，用甲酸调pH＝4.8～5.0，继续反应，直至粘度达到83℃，涂-4杯，10～14秒。
④加入三乙醇胺水溶液1.5kg～2kg，检验pH，调pH值＝6.5～7.0，加入第二次尿素；80℃～88℃保温反应，直至粘度达到85℃，涂-4杯，11～17秒，加入三乙醇胺水溶液0.5kg～1kg、氢氧化钠溶液适量调pH＝8.0～8.3，加入第三次尿素，60℃～70℃保温50～60分钟。
⑤加入第四次尿素，温度降至45℃时，重新升温至58℃，保温30分钟后，降温。
⑥降温至40℃～45℃时，用氢氧化钠溶液调pH＝7.8～8.2，出料备用。
产品技术指标：
粘度 15～22S(T-4杯，25℃水)
固体含量 60％～75％
pH值 7.5～8.5
游离甲醛 0.03％～0.08％
密度 1.05～1.25g/cm3
外观质量 乳白色或半透明，流动性好
适用期 10～30天
捕醛胶反应时间：7小时；生产成本：1852元/吨。
实施例3
将实施例1的捕醛胶按一定重量比例(如捕醛胶用量为脲醛树脂用量的15％)添加于脲醛树脂中，用于E1级中密度纤维板的生产。
采用的脲醛树脂摩尔比为1.12，粘度为16～18S(涂-4杯，22℃)，固体含量为50％～52％，固化时间为56S(100℃水)，pH＝7.8～8.1，游离甲醛含量为0.22％。
生产时执行以下工艺：
脲醛树脂施胶量168/m3，捕醛胶按脲醛树脂用量的15％与脲醛树脂混合后施加，热压温度170～180℃，热压时间为20～30S/mm，热压过程采用三段加压，生产厚度为15mm中密度纤维板时分别为17MPa、4MPa和13MPa；生产厚度为18mm中密度纤维板时分别为18.5MPa、4MPa和15MPa，并按GB/T17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》对产品性能进行检测，甲醛释放量用穿孔法检测。
采用上述脲醛树脂(不添加捕醛胶)，按照同样工艺生产同一厚度规格的中密度纤维板，作为比较。按照上述方法和设备检测其理化性能和甲醛释放量。检测结果见表1。
表1中密度纤维板性能检测结果
| 板厚 | 施胶(kg/m<sup>3</sup>) | 密度(kg/m<sup>3</sup>) | 静曲强度(MPa) | 吸水膨胀率(％) | 内结合强度(MPa) | 甲醛释放量mg/100g | E<sub>1</sub>板比E<sub>2</sub>板新增成本(元/m<sup>3</sup>) | 甲醛释放量降低率(％) | |
| 捕醛胶 | 脲醛胶 | ||||||||
| 15mm E<sub>1</sub>板 | 25.2 | 168 | 759 | 36.1 | 6.3 | 0.98 | 6.3 | 46.5 | 67.5 |
| 15mm E<sub>2</sub>板 | 168 | 768 | 32.5 | 9.7 | 0.76 | 19.4 | |||
| 18mmE<sub>1</sub>板 | 25.2 | 168 | 760 | 34.6 | 4.9 | 0.91 | 6.8 | 46.5 | 67.6 |
| 18mm E<sub>2</sub>板 | 168 | 758 | 28.6 | 9.5 | 0.67 | 21.0 | |||
由表1中可以看出，当本发明捕醛胶摩尔比为0.45，普通脲醛树脂摩尔比为1.12时，加入15％本发明捕醛胶的脲醛树脂比未加入该本捕醛胶的普通脲醛树脂，可使制得的中密度纤维板中的甲醛释放量降低67.6％。每立方米E1级中密度纤维板比每立方米E2级中密度纤维板新增成本仅46.5元。此外，人造板的内结合强度和静曲强度、吸水厚度膨胀率均满足中密度纤维板力学性能国家优等品标准(内结合强度≥0.55MPa，静曲强度≥20MPa，吸水厚度膨胀率≥10％)。
实施例4
将本发明实施例2捕醛胶按一定重量比例(如捕醛胶用量为脲醛树脂用量的12％)加于脲醛树脂中，用于E1级中密度纤维板的生产。
采用的脲醛树脂摩尔比为1.12，粘度为16～18S(涂-4杯，22℃)，固体含量为50％～52％，固化时间为56S(100℃水)，pH＝7.8～8.1，游离甲醛含量为0.22％。
生产时执行以下工艺：
脲醛树脂施胶量168/m3，捕醛胶按脲醛树脂用量的12％与脲醛树脂混合后施加，热压温度170～180℃，热压时间为20～30S/mm，热压过程采用三段加压，生产厚度为12mm中密度纤维板时分别为17MPa、4MPa和12MPa；生产厚度为18mm中密度纤维板时分别为18.5MPa、4MPa和15MPa，并按GB/T17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》对产品性能进行检测，甲醛释放量用穿孔法检测。
采用上述脲醛树脂(不添加捕醛胶)，按照同样工艺生产同一厚度规格的中密度纤维板，作为比较。按照上述方法和设备检测其理化性能和甲醛释放量。
检测结果见表2。
表2中密度纤维板性能检测结果
| 板厚 | 施胶(kg/m<sup>3</sup>) | 密度(kg/m<sup>3</sup>) | 静曲强度(MPa) | 吸水膨胀率(％) | 内结合强度(MPa) | 甲醛释放量mg/100g | E<sub>1</sub>板比E<sub>2</sub>板新增成本(元/m<sup>3</sup>) | 甲醛释放量降低率(％) | |
| 捕醛胶 | 脲醛胶 | ||||||||
| 12mm E<sub>1</sub>板 | 20 | 168 | 740 | 34.6 | 7.9 | 0.66 | 5.0 | 37 | 74.7 |
| 12mm E<sub>2</sub>板 | 168 | 751 | 31.7 | 10.2 | 0.58 | 19.8 | |||
| 18mmE<sub>1</sub>板 | 20 | 168 | 760 | 28.6 | 3.5 | 1.12 | 6.0 | 37 | 71.4 |
| 18mm E<sub>2</sub>板 | 168 | 769 | 28.1 | 9.7 | 0.78 | 21.0 | |||
由表2中可以看出，当本发明捕醛胶摩尔比为0.40，普通脲醛树脂摩尔比为1.12时，加入12％本发明捕醛胶的脲醛树脂比未加入该本捕醛胶的普通脲醛树脂，可使制得的中密度纤维板中的甲醛释放量降低73％，每立方米E1级中密度纤维板比每立方米E2级中密度纤维板新增成本仅37元，此外，人造板的内结合强度和静曲强度、吸水厚度膨胀率均满足中密度纤维板力学性能国家优等品标准(内结合强度≥0.55MPa，静曲强度≥20MPa，吸水厚度膨胀率≥10％)。
实施例5
将实施例2捕醛胶按一定重量比例(如捕醛胶用量为脲醛树脂用量的10％)加于脲醛树脂中，用于E0级中密度纤维板的生产。
采用的脲醛树脂摩尔比为1.05，粘度为16～18S(涂-4杯，22℃)，固体含量为50％～52％，固化时间为50～60S(100℃水)，pH＝7.8～8.1，游离甲醛含量为0.19％。
生产时执行以下工艺：
脲醛树脂施胶量168/m3，捕醛胶按脲醛树脂用量的10％与脲醛树脂混合后施加，热压温度170～180℃，热压时间为20～30S/mm，热压过程采用三段加压，生产厚度为12mm中密度纤维板时分别为17MPa、4MPa和12MPa；并按GB/T17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》对产品性能进行检测，甲醛释放量用穿孔法检测。
采用上述脲醛树脂(不添加捕醛胶)，按照同样工艺生产同一厚度规格的中密度纤维板，作为比较。按照上述方法和设备检测其理化性能和甲醛释放量。检测结果见表3。
表3中密度纤维板性能检测结果
| 板厚 | 施胶(kg/m<sup>3</sup>) | 密度(kg/m<sup>3</sup>) | 静曲强度(MPa) | 吸水膨胀率(％) | 内结合强度(MPa) | 甲醛释放量mg/100g | E<sub>0</sub>板比E<sub>2</sub>板新增成本(元/m<sup>3</sup>) | 甲醛释放量降低率(％) | |
| 捕醛胶 | 脲醛胶 | ||||||||
| 12mm E<sub>0</sub>板 | 16.8 | 168 | 720 | 28.1 | 8.4 | 0.57 | 3.0 | 31 | 76 |
| 12mm E<sub>2</sub>板 | 168 | 742 | 31.7 | 9.7 | 0.65 | 12.6 | |||
由表3中可以看出，当本发明捕醛胶摩尔比为0.40，普通脲醛树脂摩尔比为1.05时，加入10％本发明捕醛胶的脲醛树脂比未加入该本捕醛胶的普通脲醛树脂，可使制得的中密度纤维板中的甲醛释放量降低76％，每立方米E1级中密度纤维板比每立方米E2级中密度纤维板新增成本仅31元，此外，人造板的内结合强度和静曲强度、吸水厚度膨胀率均满足中密度纤维板力学性能国家优等品标准(内结合强度≥0.55MPa，静曲强度≥20MPa，吸水厚度膨胀率≥10％)。
Claims (2)
1.一种高效捕醛胶的制备方法，其特征是包括以下依次进行的步骤：
(1)在反应釜中，开动搅拌，加入甲醛50份、聚乙烯醇0.5～1份，升温至45℃～60℃，保温20～30分钟；
(2)用氢氧化钠溶液调pH＝8.0～8.3，加入第一次尿素，尿素加入量为尿素总量的5％～35％，继续升温至85℃～95℃，保温20～40分钟；
(3)用甲酸调pH＝4.5～5.0，继续反应，直至粘度达到80℃～85℃，涂-4杯，10～15秒；
(4)加入三乙醇胺调pH值＝6.0～7.0，加第二次尿素，尿素加入量为尿素总量的0％～25％；80℃～90℃保温反应，直至粘度达到80℃～83℃，涂-4杯，11～20秒，加入三乙醇胺、氢氧化钠溶液调pH＝7.8～8.2，再加第三次尿素，尿素加入量为尿素总量的10％～50％，60℃～70℃保温50～70分钟；
(5)加入第四次尿素，尿素加入量为尿素总量的30％～60％，温度降至43℃～45℃时，重新升温至50℃～55℃，保温20～40分钟后，降温；
(6)降温至40℃～45℃时，用氢氧化钠溶液调pH＝7.8～8.5，出料备用；
以上所述尿素的加入总量为53～130份，三乙醇胺的加入总量为0.06～0.2份。
2.根据权利要求1所述的高效捕醛胶的制备方法，其特征是：三乙醇胺使用前加水配制成含量为5％～30％的水溶液。
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2007
- 2007-12-26 CN CN2007103035017A patent/CN101225285B/zh active Active
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|---|---|
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