CN101245172A - 脲醛树脂添加剂、其制备方法及脲醛树脂粘合剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种人造板用脲醛树脂的添加剂及含该添加剂的脲醛树脂粘合剂及其制备方法，该添加剂含有从茶叶废料中浸泡抽提的能够消除甲醛的物质，抽提步骤包括通过碱性溶液浸泡抽提茶叶废料，过滤茶叶废料得到滤液，调节滤液的pH值。本发明通过将茶叶废料的抽提物与脲醛树脂胶混合使用，在人造板热压过程中使茶叶废料抽提物与甲醛发生化学反应，减少了人造板甲醛释放量，效果显著且持久而不会反弹，而且制备的人造板力学性能不但不会降低，甚至还有所提高。

Description

脲醛树脂添加剂、其制备方法及脲醛树脂粘合剂

技术领域

本发明涉及一种粘合剂的添加剂、含该添加剂的粘合剂及其制备方法，特别涉及一种人造板用脲醛树脂粘合剂的添加剂及含该添加剂的脲醛树脂粘合剂及其制备方法。

背景技术

改革开放近30年来，我国的木材工业得到了快速发展。2006年，我国人造板产值1270亿元，人造板总产量7428.56万立方米，其中胶合板2728.78万立方米、纤维板2466.60万立方米、刨花板843.26万立方米、细木工板1155万立方米。人造板总产量、胶合板产量及中密度纤维板近4年增加的生产能力均位居世界第一位。木地板产销量仅低于欧盟总量。

由于人造板生产中普遍采用的是甲醛系胶粘剂，特别是大量使用脲醛树脂胶粘剂，因此导致人造板及其制品(家具、木地板、室内木质装饰材料等)存在着甲醛释放问题，是室内空气污染中甲醛污染的主要来源。

随着人们健康意识、室内环境意识、生活质量意识的日益提高，人造板甲醛释放造成的污染空气、损害健康问题越来越受到人们的重视。在我国的城市，继“煤烟型”、“光化学烟雾型”污染后，现代人正陷身于以“室内空气污染”为标志的第三污染时期。一项北京城区居室污染物检测结果表明，室内空气污染程度比室外高4-8倍；被称为“四大隐形杀手”之一的甲醛的平均浓度超标6-7倍。甲醛对眼、粘膜和呼吸道有刺激作用，会引起慢性呼吸道疾病、过敏性鼻炎、免疫功能下降等；被认为是潜在的致癌物质，可能是鼻癌、咽喉癌、皮肤癌的诱因。据统计，我国每年由室内空气污染引起的超额死亡数达11.1万人，超额门诊数22万人次，超额急诊数430万人次。解决人造板甲醛释放问题已经到了刻不容缓的地步。

目前，降低人造板甲醛释放量的方法主要有：1)采用低摩尔比改性脲醛树脂胶粘剂；2)采用其他环保型胶粘剂；3)在人造板用脲醛树脂胶粘剂中加入甲醛捕捉剂；4)对人造板进行后处理。但是，这些技术方法都存在着多种缺陷。如，1)采用低摩尔比改性脲醛树脂胶粘剂虽然能够有效降低人造板产品的甲醛释放量，但是产品的胶合强度也往往降低，不能满足要求；固化时间延长，生产效率降低；2)采用其他环保型胶粘剂，如异氰酸酯类胶粘剂，导致人造板的生产成本往往大幅度增加，企业和用户都难以接受；3)在人造板用脲醛树脂胶粘剂中加入甲醛捕捉剂，虽然能够有效降低人造板游离甲醛释放量，但是往往同时降低人造板的胶合强度；同时，一般甲醛捕捉剂价格往往远远高于脲醛树脂胶粘剂，其加入就提高了产品成本，降低了产品竞争力，例如日本大鹿振兴株式会社生产的FC-5号甲醛捕捉剂售价为50000元/吨，如果在胶中加入1％-2％，则每吨脲醛树脂成本就会提高500～1000元；4)对人造板进行后处理，如公开号为CN1526528的发明专利申请中公开了一种E1/E0级环保型人造板的制造工艺，采用氨气真空法，公开号为CN2394770的实用新型专利中公开了一种降低人造板甲醛释放量的处理装置，但是后处理设备往往投资较大。

发明内容

本发明的目的是针对以上现有技术存在的问题，提供一种人造板用脲醛树脂的添加剂的制备方法，获得的添加剂是一种茶叶废料的浸泡提取物，该添加剂加入到脲醛树脂中制备人造板时能有效降低人造板中的甲醛释放量，而且能够保证所制备的人造板的物理力学性能指标符合人造板国标GB/T17657-1999的要求。

本发明的另一目的是提供一种由上述方法制备的人造板用脲醛树脂的添加剂。

本发明的又一目的是提供一种含有上述添加剂的脲醛树脂粘合剂。

为实现本发明的目的，本发明提供的脲醛树脂添加剂的制备方法，包括步骤：从茶叶废料中抽提能够消除甲醛的物质。

其中，通过用碱性溶液浸泡茶叶废料使其中能够消除甲醛的物质溶于碱性溶液，以便实现抽提能够消除甲醛的物质。

此外，还包括过滤出经浸泡的茶叶废料获得滤液，使滤液脱水至固体含量为25-45％，优选为30-40％，调节其pH值为7.0-7.2。特别是，对于通过碱性溶液浸泡茶叶废料所获得的滤液，采用酸溶液调节其pH值，酸溶液选自甲酸、乙酸、盐酸、硫酸和磷酸中的一种或多种调节茶叶废料提取后过滤液的pH为7.0-7.2。

其中，碱性溶液为碱性盐溶液或氨水溶液。特别是，碱性盐溶液选自碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、碳酸钾溶液、碳酸氢钾溶液中的一种或多种。

特别是，碱性盐溶液的浓度为0.1-2％，且碱性盐溶液和茶叶废料的重量份配比为100∶5-20，优选为100∶10；氨水溶液的浓度为0.5-10％，且氨水溶液和茶叶废料的重量份配比为100∶5-20，优选为100∶10。

特别是，碱性盐溶液浸泡抽提茶叶废料时，控制浸泡温度为70-100℃，优选为80-90℃；控制浸泡时间为1-5小时，优选为2-4小时。

特别是，氨水溶液浸泡抽提茶叶废料时，控制浸泡温度为70-100℃，优选为80-90℃；控制浸泡时间为1-5小时，优选为2-4小时。

特别是，加热浸泡抽提过程是在带冷凝器的反应器中完成。

本发明另一方面提供一种按照上述方法制备的脲醛树脂添加剂。

本发明另一方面提供一种脲醛树脂粘合剂，包括脲醛树脂和按照上述方法制备的添加剂。

特别是，脲醛树脂和添加剂的总重量的配比为100∶1-5。

本发明脲醛树脂添加剂的优点体现在以下方面：

1、在制备人造板过程中，本发明添加剂与脲醛树脂胶混合使用时，可在人造板热压过程中与甲醛发生化学反应，较好地从根本上减少了人造板甲醛释放量，效果显著且持久而不会反弹；

2、本发明添加剂与脲醛树脂胶混合使用，制造的人造板力学性能不但不会降低，而且有所提高；

3、本发明添加剂本身的制造成本与脲醛树脂胶相接近，与脲醛树脂胶混合使用时可以替代相应量的脲醛树脂胶，使用中采用的总施胶量不变，因此保证了人造板的制造成本不会提高；

4、本发明茶叶废料抽提溶液可以在脲醛树脂合成后直接加入，也可以在调胶时加入，使用方便。

具体实施方式

下面通过具体实施例详细描述本发明的内容。

茶叶废料取自茶保健品企业的经过水抽提加工后的茶叶剩余物，含水率为5-8％。茶叶还可以是来自于茶叶加工厂的下脚料。

本发明采用尿素与甲醛的摩尔比为1∶1.2的脲醛树脂，脲醛树脂的性能指标如下：

固体含量                50-55％

pH值                    7.0-7.2

粘度(20℃)              150-300mPa·s

游离甲醛含量            ＜0.3％

贮存期                  20-30天

本发明使用的脲醛树脂不限于该脲醛树脂，工厂普遍采用的各种普通脲醛树脂和改性脲醛树脂也都适用。

实施例1

1)按照以下重量配比备料：

碳酸钠溶液(质量百分比浓度0.5％)        100kg

茶叶废料                               20kg

2)将全部的茶叶废料加入到碳酸钠溶液中，搅拌均匀，加热至90℃，冷凝回流，保温3小时。

3)降温至30℃后，用纱布滤去茶叶废料渣，得到茶叶废料抽提溶液。

4)采用旋转蒸发器(西安万通商联R206D)脱水至茶叶废料抽提溶液的固体含量为30％(真空烘箱干燥测定)，用甲酸调节浓缩液的pH值为7.0-7.2，制得本发明的脲醛树脂添加剂。

获得的添加剂的性能指标如表1所示。

5)配制脲醛树脂粘合剂：将上述添加剂与上述脲醛树脂按重量份比为1∶100的比例混合均匀，获得本发明的脲醛树脂粘合剂。

配制的脲醛树脂粘合剂的质量指标如表2所示。

实施例2

除本发明脲醛树脂添加剂茶叶废料提物溶液与脲醛树脂的重量份配比为5∶100外，其余与实施例1相同。

配制的脲醛树脂粘合剂的质量指标如表2所示。

实施例3

1)按照以下重量配比备料：

碳酸钠溶液(质量百分比浓度2％)        100kg

茶叶废料                             5kg

2)将全部的茶叶废料加入到碳酸钠溶液中，搅拌均匀，加热至80℃，冷凝回流，保温4小时。

3)然后降温至30℃，用纱布过滤除茶叶废料，得到茶叶废料抽提溶液。

4)采用西安万通商联R206D旋转蒸发器脱水使茶叶废料抽提溶液浓缩至的固体含量为35％(真空烘箱干燥测定)后，用甲酸调节茶叶废料抽提浓缩液的pH值为7.0-7.2，制得本发明的脲醛树脂添加剂。

获得的添加剂的性能指标如表1所示。

5)配制脲醛树脂粘合剂：将上述添加剂与上述脲醛树脂按重量份比为1∶100的比例混合均匀，获得本发明的脲醛树脂粘合剂。

配制的脲醛树脂粘合剂的质量指标如表2所示。

实施例4

除本发明脲醛树脂添加剂茶叶废料提物溶液与脲醛树脂的重量份配比为5∶100外，其余与实施例3相同。

配制的脲醛树脂粘合剂的质量指标如表2所示。

实施例5

1)按照以下重量配比备料：

碳酸钠溶液(质量百分比浓度1.0％)        100kg

茶叶废料                               10kg

2)将全部的茶叶废料加入到碳酸钠溶液中，搅拌均匀，加热至85℃，冷凝回流，保温2小时。

3)然后降温至30℃，用纱布滤除茶叶废料，得到茶叶废料抽提溶液。

4)采用西安力通商联R206D旋转蒸发器脱水至茶叶废料抽提溶液的固体含量为30％(真空烘箱干燥测定)后，用乙酸调节茶叶废料抽提浓缩液的pH值为7.0-7.2，制得本发明的脲醛树脂添加剂。

获得的添加剂的性能指标如表1所示。

5)配制脲醛树脂粘合剂：将上述添加剂与上述脲醛树脂按重量份比为3∶100的比例混合均匀。

配制的脲醛树脂粘合剂的质量指标如表2所示。

实施例6

1)按照以下重量配比备料：

碳酸钠溶液(质量百分比浓度0.1％)        100kg

茶叶废料                               15kg

2)将全部的茶叶废料加入到碳酸钠溶液中，搅拌均匀，加热至70℃，冷凝回流，保温5小时。

3)然后降温至30℃，用纱布滤除茶叶废料，得到茶叶废料抽提溶液。

4)采用西安万通商联R206D旋转蒸发器脱水至茶叶废料抽提溶液的固体含量为35％(真空烘箱干燥测定)后，用甲酸调节茶叶废料抽提浓缩液的pH值为7.0-7.2，制得本发明的脲醛树脂添加剂。

获得的添加剂的性能指标如表1所示。

5)配制脲醛树脂粘合剂：将添加剂与上述脲醛树脂按重量份比为4∶100的比例混合均匀。

配制的脲醛树脂粘合剂的质量指标如表2所示。

实施例7

1)按照以下重量配比备料：

氨水溶液(质量百分比浓度1％)            100kg

茶叶废料                               5kg

2)将全部的茶叶废料加入到氨水溶液中，搅拌均匀，加热至85℃，冷凝回流，保温4小时。

3)然后降温至30℃，用纱布滤除茶叶废料，得到茶叶废料抽提溶液。

4)采用西安万通商联R206D旋转蒸发器脱水至茶叶废料抽提溶液的固体含量为35％(真空烘箱干燥测定)后，用乙酸调节茶叶废料抽提浓缩液的pH值为7.0-7.2，制得茶叶添加剂，即得到本发明的脲醛树脂添加剂。

获得的添加剂的性能指标如表1所示。

5)配制脲醛树脂粘合剂：将添加剂与上述脲醛树脂按重量份比为1∶100的比例混合均匀。

配制的脲醛树脂粘合剂的质量指标如表2所示。

实施例8

1)按照以下重量配比备料：

氨水溶液(质量百分比浓度10％)            100kg

茶叶废料                                20kg

2)将全部的茶叶废料加入到氨水溶液中，搅拌均匀，加热至90℃，冷凝回流，保温3小时。

3)然后降温至30℃，用纱布滤除茶叶废料，得到茶叶废料抽提溶液。

4)采用西安万通商联R206D旋转蒸发器脱水至溶液的固体含量为40％(真空烘箱干燥测定)后，用甲酸调节茶叶废料抽提浓缩液的pH值为7.0-7.2，制得本发明的脲醛树脂添加剂。

获得的添加剂的性能指标如表1所示。

5)配制脲醛树脂粘合剂：茶叶废料浸泡提取物添加剂与上述脲醛树脂按重量份比为5∶100的比例混合均匀。

配制的脲醛树脂粘合剂的质量指标如表2所示。

实施例9

1)按照以下重量配比备料：

氨水溶液(质量百分比浓度5％)            100kg

茶叶废料                               15kg

2)将全部的茶叶废料加入到氯化铵溶液中，搅拌均匀，加热至80℃，冷凝回流，保温4小时。

3)然后降温至30℃，用纱布滤除茶叶废料，得到茶叶废料抽提溶液。

4)采用西安万通商联R206D旋转蒸发器脱水至固体含量为35％(真空烘箱干燥测定)后，用甲酸调节茶叶废料抽提浓缩液的pH值为7.0-7.2，制得茶叶添加剂，即得到本发明的脲醛树脂添加剂。

获得的添加剂的性能指标如表1所示。

5)配制脲醛树脂粘合剂：将添加剂与上述脲醛树脂按重量份比为2∶100的比例混合均匀。

配制的脲醛树脂粘合剂的质量指标如表2所示。

              表1本发明添加剂的性能指标检测结果

	外观	pH值	固体含量(％)
				实施例1-9	淡绿色溶液	7.0-7.2	30-40

                表2本发明脲醛树脂粘合剂的质量性能指标检测结果

	pH值	固体含量(％)	粘度(20℃)(mPa·s)	游离甲醛含量(％)	贮存期(天)
						实施例1-9	7.0-7.2	45-55	120-300	＜0.3	20-30

比较例1

采用上述与实施例1-9相同的不添加本发明茶叶抽提物添加剂的脲醛树脂(尿素与甲醛的摩尔比为1∶1.2)作为比较例1。

实验例

分别采用本发明实施例1-9方法制备的脲醛树脂胶粘剂和比较例1的普通脲醛树脂来制造三层胶合板，制备工艺参数如下：

杨木单板：含水率5～8％；厚1.6mm；

胶粘剂：采用本发明实施例1-9的脲醛树脂胶粘剂和比较例1的脲醛树脂。

按以下正常工艺制备胶合板：

调胶：各胶中按总重量的10％加入面粉，调和均匀；

施胶：采用手工涂胶方式，芯板(隔层)双面涂胶，涂胶量为220～300g/m²。

陈化方式及时间：闭合陈化，陈化10-30分钟。

预压压力及时间：压力1.2MPa，预压30分钟。

热压：热压压力1.2MPa，热压温度为120℃，热压时间为30s/mm。

按上述工艺制造的三层胶合板的性能检测结果如表3所示，其中按GB/T17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》检测方法对生产的胶合板产品进行性能检测。

         表3胶接胶合板的甲醛释放量与胶合强度

试件	甲醛释放量(mg/L)	甲醛释放量降低率(％)	胶合强度(MPa)
				实施例1	0.96	22.6	1.31
实施例2	0.41	66.9	1.40
				实施例3	0.91	26.6	1.08
实施例4	0.59	52.5	1.37
				实施例5	0.72	41.9	1.34
实施例6	0.65	47.6	1.28
				实施例7	0.93	25.0	1.07
实施例8	0.46	62.9	1.42
				实施例9	0.86	30.6	1.17
比较例1	1.24	/	1.06

实验结果表明：采用本发明方法制备的脲醛树脂胶粘剂制备的胶合板中甲醛释放量显著下降，下降率达到22.6-66.9％。因此，采用本发明方法制备的茶叶废料抽提物用作脲醛树脂添加剂时，能够有效降低胶接制品的甲醛释放量。

此外，由表3中还可以看出，采用经过本发明方法制备的茶叶废料抽提物用作脲醛树脂添加剂时，胶接制品的胶合强度不但没有下降，反而有所提高，这不同于一般的单纯为降低人造板甲醛释放量而使得其力学性能也同时降低的普通脲醛树脂添加剂。

Claims (10)

1、一种脲醛树脂添加剂的制备方法，包括步骤：从茶叶废料中抽提能够消除甲醛的物质。

2、如权利要求1所述的添加剂的制备方法，其特征是：通过用碱性溶液浸泡所述茶叶废料使茶叶废料中的所述能够消除甲醛的物质溶于所述碱性溶液，以便实现抽提所述物质。

3、如权利要求2所述的添加剂的制备方法，其特征是：还包括过滤出经所述浸泡的茶叶废料，使滤液脱水至固体含量为25-45％，调节其pH值为7.0-7.2。

4、如权利要求2或3所述的添加剂的制备方法，其特征是：所述碱性溶液为碱性盐溶液或氨水溶液。

5、如权利要求4所述的添加剂的制备方法，其特征是，所述碱性盐溶液的浓度为0.1-2％，且碱性盐溶液和茶叶废料重量配比为100∶5-20。

6、如权利要求4所述的添加剂的制备方法，其特征是，所述氨水溶液的浓度为0.5-10％，且氨水溶液和茶叶废料重量配比为100∶5-20。

7、如权利要求2或3所述的添加剂的制备方法，其特征是：所述碱性溶液浸泡茶叶废料时保持温度为70-100℃，浸泡时间为2-5小时。

8、一种脲醛树脂添加剂，按照如权利要求1至7所述的任一方法制备而成。

9、一种脲醛树脂粘合剂，包括脲醛树脂，其特征是还含有如权利要求8所述的添加剂。

10、如权利要求9所述的脲醛树脂粘合剂，其特征是：所述添加剂与脲醛树脂的重量配比为1-5∶100。