CN101270270B - 一种改性环保型脲醛树脂胶 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性环保型脲醛树脂胶，由甲醛、尿素、聚乙烯醇、三聚氰胺、氨水，以及用于调节PH的碱和酸制成。本发明仍以甲醛、尿素为主要原料，通过改变投料次数及甲醛和尿素的摩尔比降低胶粘剂中的游离甲醛；通过控制反应过程中PH值和反应温度调整树脂的结构，合理控制树脂中的羟甲醛含量，减少树脂中的亚甲醛醚键，从而制造出游离甲醛释放量符合国家标准规定的脲醛树脂胶。
Description
技术领域：
本发明涉及胶粘剂，具体涉及改性环保型脲醛树脂胶。
背景技术：
经过几年的大力调整，我国林业产业结构发生了重大变化，木材产量逐年递减，而人造板产量已经超过1600万立方米，居世界第二位。预计“十一五”期间，我国人造板材产量将以10％左右的速度增长，到2005年已经达到2500万立方米，脲醛胶销耗量达到160万吨左右。脲醛树脂胶自商品化以来得到了迅速普及和推广，已广泛用于人造板制造，成为木材加工行业使用量最大且不可替代的胶粘剂。但传统工艺技术生产脲醛树脂胶专业化水平低，产品质量差，特别是游离甲醛含量高，污染严重。目前市场上E1级(甲醛释放限量值≤1.5mg/L)和E2级(甲醛释放限量值≤5.0mg/L)产品不足20％。今年3月12日，中国消费者协会公布了对北京市场上销售的33种牌号的大芯板的测试和比较结果，33种产品中只有一种符合国家今年实施的人造板中甲醛释放限量的要求，可以直接用于室内，33种品牌中甲醛释放量最高的样品超过国家标准26倍！由于我国实行木材胶粘剂生产许可证管理制度，不符合建材卫生相关法规的企业必须进行技术改造，并要求“十一五”期间50％以上的产品达到E1级标准。因此，我国环保型脲醛胶将超常规发展，成为“十一五”期间合成胶粘剂发展的重中之重。目前，很多家具都是用大芯板做主料，而且基本上所有的家庭在装修时都使用了大芯板、多层胶合板，或购买纤维板制作家具，这些板材中大量使用胶粘剂，含有高浓度游离甲醛的人造板已经严重危及人民的健康和生命安全，人们对绿色建材的消费需求日趋强烈。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是提供一种改性环保型脲醛树脂胶，在使用过程中，其游离甲醛释放量符合国家规定的标准。
本发明通过以下技术方案实现：
一种改性环保型脲醛树脂胶，其特征在于：由甲醛、尿素、聚乙烯醇、三聚氰胺、氨水，以及用于调节PH的碱和酸，按以下步骤制成：
(a)在有搅拌状态下，将浓度为37％的甲醛溶液，以及尿素、聚乙烯醇加入反应釜，用氢氧化钠调节PH为7.5-8.5，升温至85-95℃，保温50-60分钟；尿素与甲醛的摩尔比为1∶2.7-2.9，聚乙烯醇为尿素总加入量的0.6-1.2％；
(b)用酸调节步骤(a)的物料，使其PH为4-5，并升温至90-100℃，粘度上升至13-14，进行二次投料，加入尿素，使步骤(a)与本步骤的尿素之和与甲醛的摩尔比为1∶2.4-2.6，粘度为15.5-16.5秒，用氢氧化钠调节PH为7.5-8.2，降温至85-92℃，加入三聚氰胺，并在此温度下缩聚；三聚氰胺为尿素总加入量的5-10％；
(c)待步骤(b)物料的温度降至80-85℃，进行三次投料，加入尿素，使步骤(a)、步骤(b)与本步骤的尿素之和与甲醛的摩尔比为1∶1.6-1.8；保温15分钟；
(d)将步骤(c)物料的温度降至60-70℃，进行四次投料，加入尿素，使步骤(a)、步骤(b)、步骤(c)与本步骤的尿素之和与甲醛的摩尔比为1∶1.4-1.6，并在此温度下缩聚；
(e)待步骤(d)物料的温度降至40-50℃，加入浓度为25％的氨水，其加入量为尿素总加入量的1-4％；待温度降到40℃以下，出料。
用于调节调节PH的酸选自硫酸、盐酸、磷酸、甲酸中的一种或多种。
本发明仍以甲醛、尿素为主要原料，通过改变投料次数及甲醛和尿素的摩尔比降低胶粘剂中的游离甲醛；通过控制反应过程中PH值和反应温度调整树脂的结构，合理控制树脂中的羟甲醛含量，减少树脂中的亚甲醛醚键，从而制造出游离甲醛释放量符合国家标准规定的脲醛树脂胶。本发明通过加入聚乙烯醇，可提高产品的初粘性和减少产品固化后的脆性，加入三聚氰胺可增加产品的固含量和耐水性。
产品性能指标：
| 序号 | 项目名称 | 实测值 |
| 1 | 外观 | 乳白色无杂质均匀液体 |
| 2 | PH值 | 7-8 |
| 3 | 粘度(S) | 30-60 |
| 4 | 固体含量(％) | 55±2 |
| 5 | 贮存期(天) | 60-80 |
(二)产品应用性能指标(按照GB/T4897-92、GB18580-2001进行)
| 项目名称 | 标准要求 | 实测值 |
| 施胶量(％) | 10 | |
| 板材厚度(mm) | 15 | |
| 静曲强度(MPa) | ≥14.0 | 19.5 |
| 平面拉伸强度(MPa) | ≥0.3 | 0.38 |
| 吸水厚度膨胀率(％) | ≤12 | 6.8 |
| 含水率(％) | 5.0-11.0 | 6.3 |
| 密度(g/cm3) | 0.5-0.85 | 0.82 |
| 垂直板面握螺钉力(N) | ≥1100 | 1765 |
| 甲醛释放量(mg/L)细木工板，干燥器法 | E2：≤5.0 | 2.4 |
| 甲醛释放量(mg/100g)刨花板，穿孔萃取法 | E2：≤30 | 22.6 |
具体实施方式：
一种改性环保型脲醛树脂胶，由甲醛、尿素、聚乙烯醇、三聚氰胺、氨水，以及用于调节PH的碱和酸，按以下步骤制成：
(a)在有搅拌状态下，将浓度为37％的甲醛溶液3198份(重量份，下同)，以及尿素1110份、聚乙烯醇20份加入反应釜，用浓度为30％的氢氧化钠调节PH为8.0，升温至92℃，保温60分钟；尿素与甲醛的摩尔比为1∶2.8，聚乙烯醇为尿素总加入量的0.94％；
(b)用浓度为30％的甲酸(或用硫酸、盐酸、磷酸、甲酸中的一种或多种，下同)调节步骤(a)的物料，使其PH为4.6，并升温至94℃，粘度上升至13.3秒，进行二次投料，加入尿素150份，使步骤(a)与本步骤的尿素之和与甲醛的摩尔比为1∶2.5， 粘度为15.88-16.12秒，用浓度为30％的氢氧化钠调节PH为7.8-8，降温至92℃，加入三聚氰胺，并在此温度下缩聚；三聚氰胺为尿素总加入量的7％；
(c)待步骤(b)物料的温度降至84℃，进行三次投料，加入尿素600份，使步骤(a)、步骤(b)与本步骤的尿素之和与甲醛的摩尔比为1∶1.7；保温15分钟；
(d)将步骤(c)物料的温度降至65℃，进行四次投料，加入尿素280份，使步骤(a)、步骤(b)、步骤(c)与本步骤的尿素之和与甲醛的摩尔比为1∶1.5，并在此温度下缩聚；
(e)待步骤(d)物料的温度降至45℃，加入浓度为25％的氨水，其加入量为尿素总加入量的2.34％，；降温到40℃以下，出料。
Claims (4)
1.一种改性环保型脲醛树脂胶，其特征在于：由甲醛、尿素、聚乙烯醇、三聚氰胺、氨水，以及用于调节pH的碱和酸，按以下步骤制成：
(a)在有搅拌状态下，将浓度为37％的甲醛溶液，以及尿素、聚乙烯醇加入反应釜，用氢氧化钠调节pH为7.5-8.5，升温至85-95℃，保温50-60分钟；尿素与甲醛的摩尔比为1∶2.7-2.9，聚乙烯醇为尿素总加入量的0.6-1.2％；
(b)用酸调节步骤(a)的物料，使其PH为4-5，并升温至90-100℃，粘度上升至13-14秒，进行二次投料，加入尿素，使步骤(a)与本步骤的尿素之和与甲醛的摩尔比为1∶2.4-2.6，粘度为15.5-16.5秒，用氢氧化钠调节PH为7.5-8.2，降温至85-92℃，加入三聚氰胺，并在此温度下缩聚；三聚氰胺为尿素总加入量的5-10％；
(c)待步骤(b)物料的温度降至80-85℃，进行三次投料，加入尿素，使步骤(a)、步骤(b)与本步骤的尿素之和与甲醛的摩尔比为1∶1.6-1.8；保温15分钟；
(d)将步骤(c)物料的温度降至60-70℃，进行四次投料，加入尿素，使步骤(a)、步骤(b)、步骤(c)与本步骤的尿素之和与甲醛的摩尔比为1∶1.4-1.6，并在此温度下缩聚；
(e)待步骤(d)物料的温度降至40-50℃，加入浓度为25％的氨水，其加入量为尿素总加入量的1-4％；待温度降到40℃以下，出料。
2.如权利要求1所述的一种改性环保型脲醛树脂胶，其特征在于：用于调节pH的酸选自硫酸、盐酸、磷酸、甲酸中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的一种改性环保型脲醛树脂胶，其特征在于：聚乙烯醇的用量为尿素总加入量的0.94％，三聚氰胺的用量为尿素总加入量的7％。
4.如权利要求1所述的一种改性环保型脲醛树脂胶，其特征在于：所述步骤(a)使尿素与甲醛的摩尔比为1∶2.8；
步骤(b)使尿素与甲醛的摩尔比为1∶2.5；
步骤(c)使尿素与甲醛的摩尔比为1∶1.7；
步骤(d)使尿素与甲醛的摩尔比为1∶1.5。
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