CN101307215A - 一种e0级纤维板用合成树脂胶粘剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种E0级纤维板用合成树脂胶粘剂，由三聚氰胺改性脲醛树脂和固化剂组成，其特征在于：脲醛树脂反应物料的质量配比为，三聚氰胺4.0－6.0％，尿素40.0－42.0％，甲醛52.0－56.0％，促进剂0.4－0.6％，酸碱适量，总摩尔比为0.90－0.93；上述物料进行反应合成而制得。本发明的胶粘剂具有良好的胶结强度、合适的固化时间、0.06－0.08％的游离甲醛含量等优点，能够稳定地生产出品质优良的E1、E0级纤维板，而且具有施胶量低、对热压成型工艺适应性强、在热压成型中的固化速度快等优点，满足了市场对高环保性能纤维板产品的需求。

Description

一种E0级纤维板用合成树脂胶粘剂

技术领域

本发明涉及一种人造板用胶粘剂，尤其是特别涉及一种满足环保要求的高密度纤维板用合成树脂胶粘剂。

背景技术

常规的干法纤维板制造工艺以空气作为板坯成型介质，成型后的板坯含水率仅为5～10％。板坯由于缺乏水分，单凭热压过程中的压力和温度，在纤维之间不能形成足够的结合力，因此必须加入一定量的胶粘剂，以提高成品的强度和耐水性。

由于合成树脂胶粘剂的胶合性能优良、成本低，目前在木材工业和纤维板制造中使用的基本上都是合成树脂胶粘剂。人造板使用的胶粘剂主要是脲醛树脂胶粘剂，占总用量的90％以上。

脲醛树脂胶粘剂存在着耐水性差、固化物脆性大、耐老化性能差、游离甲醛含量高等缺点，因而限制了其使用范围。尤其是游离甲醛含量过高的问题，一直未得到有效解决，为此研究人员进行了不懈的努力。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”强制性标准GB18580——2001。

甲醛是一种重要的有机原料，熔点-92℃，沸点-21℃，液态时的密度为0.815克/厘米3(20℃)，易溶于水和乙醇，常温下为无色、具有强烈气味的刺激性气体，其35％～40％的水溶液通称福尔马林。甲醛是原浆毒物，能与蛋白质结合，吸入高浓度甲醛后，会出现呼吸道的严重刺激和水肿、眼刺痛、头痛，也可发生支气管哮喘。皮肤直接接触甲醛，可引起皮炎、色斑、坏死。经常吸入少量甲醛，能引起慢性中毒，出现粘膜充血、皮肤刺激症、过敏性皮炎、指甲角化和脆弱、甲床指端疼痛等。全身症状有头痛、乏力、胃纳差、心悸、失眠、体重减轻以及植物神经紊乱等。甲醛为较高毒性的物质，在我国有毒化学品优先控制名单上甲醛高居第二位。甲醛已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质，是公认的变态反应源，也是潜在的强致突变物之一。

纤维板中甲醛的释放期可长达15年，而各种纤维板又大量使用在与人们紧密接触的室内环境中，如地板、家具等。因此，纤维板在使用过程中不断缓慢释放的甲醛成分，不可避免地存在对环境的污染和人体的伤害。

目前，国内E0级纤维板用合成树脂胶粘剂为三聚氰胺改性脲醛树脂和固化剂体系，其总摩尔比(甲醛总摩尔与尿素及三聚氰胺总摩尔之比)：0.90-0.88，三聚氰胺加入量：1100kg以上，其固化剂常氯化铵。其固化时间高达250秒，用于生产E0级纤维板的要求热压时间长而效率低，且甲醛释放量不够稳定。

发明内容

本发明提供了一种低甲醛释放量的高密度纤维板用合成树脂胶粘剂，能克服现有的E0级纤维板用合成树脂胶粘剂交联度下降，固化时间延长，耐水性、耐老化性能有所下降，且贮存期缩短，人造板的力学性能变差的缺点，在有效降低游离甲醛含量的前提下，本发明的胶粘剂具有良好的胶结强度、合适的固化时间和酸碱缓冲量、良好的贮存稳定性，能用于生产E0/E1级纤维板，满足市场对高环保性能纤维板产品的需求。

本发明的技术解决方案为：

一种E0级纤维板用合成树脂胶粘剂，由三聚氰胺改性脲醛树脂和固化剂组成，其特征在于：脲醛树脂反应物料的质量配比为，三聚氰胺4.0-6.0％，尿素40.0-42.0％，甲醛52.0-56.0％，促进剂0.4-0.6％，酸碱适量，总摩尔比为0.90-0.93；上述物料进行反应合成而制得。

所述的尿素等物料均为易得的工业品原料，如采用含量99.8％三聚氰胺、含量98.0％的尿素和含量37.0％甲醛。所述的酸碱为甲酸和片碱。反应方法可采用现有技术中脲醛树脂合成分次投料的方法，即将上述反应物料分次加入，并在一定的PH和温度下进行反应，如按以下步骤制备：

1、加入甲醛，加碱调节PH至8.0-8.3，升温至60℃，第一次加入三聚氰胺和尿素并搅拌；

2、加入尿素，缓慢升温至88-90℃，加入高效促进剂并保温；

3、温度控制在82-84℃，分2次缓慢加入甲酸，调PH至6.0-6.1，终点黏度控制在17.0-17.5秒(30℃)；

4、第二次加入三聚氰胺和尿素，加入高效促进剂，在75-80℃反应，终点黏度控制在18.0-19.0秒(30℃)；

5、第三次加入尿素和高效促进剂，并冷却降温，搅拌10分钟后，PH控制在7.5-8.0；

6、降温至44℃时，加碱调PH至8.0-8.5，继续冷却至43℃以下取样出胶。

所述的促进剂为硼盐系物质，具体说其有效成分为水溶性硼类无机盐，该类促进剂可以从市场上购得。所述的促进剂作为羟基交联剂能够提高传热效率，促进胶料在热压成型中的固化。其主要作用在于，能够提高树脂的内聚能，稳定树脂的pH值，延长树脂的贮存稳定性，提高树脂的水混合性，缩短树脂的固化时间，并能降低板材的甲醛释放量。

所述的总摩尔比(F/U)，通常指甲醛总摩尔与尿素及三聚氰胺总摩尔之比。众所周知，降低人造板甲醛释放量的关键是降低胶粘剂中的游离甲醛含量，总摩尔比对于脲醛树脂的性能有着重要的影响，尤其是影响脲醛树脂中甲醛含量的最重要因素，会在很大程度上影响脲醛树脂胶粘剂的游离甲醛含量和胶接人造板的甲醛释放量。通常情况下，总摩尔比越高，游离甲醛含量越高，用其树脂配制的胶粘剂所生产板材的甲醛释放量也越高；降低F/U比，会使树脂的游离甲醛含量减少。其机理在于随着物质的量比的降低，脲醛树脂中亚甲基醚(-NHCH2-O-CH2NH-)的量降低，亚甲基(-NHCH2NH-)的量则会增加，这样可有效降低人造板的甲醛释放量。因此，为了降低游离甲醛含量和人造板甲醛释放量，目前使用得最多的方法是降低树脂合成过程中F/U比，通常用于生产低甲醛释放量(≤9.0mg/100g)板材的脲醛树脂的总摩尔比在0.99以下。为了生产更加环保、更低甲醛释放量的E0级纤维板，总摩尔比更是降低至0.90-0.88的范围内。

但是，降低F/U比是以牺牲脲醛树脂的其他性能为代价的。一味降低F/U比，会导致脲醛树脂交联度下降，初粘性降低，固化时间延长，耐水性、耐候性、耐老化性能都有所下降，且贮存期缩短，人造板的力学性能变差，难以满足使用要求。比如，脲醛树脂的胶合强度随F/U降低而降低，由于树脂中游离尿素含量过高，人造板的物理力学性能急剧下降，耐老化、耐水性能均有降低。通常情况下，胶粘剂总摩尔比越高，其胶接强度越大，其固化时间越短，如表1所示：

表1总摩尔比与脲醛树脂性能的关系

序号	胶粘剂类型	总摩尔比	固化时间	板材甲醛释放量
					1	E2级	1.1-1.3	≤70秒	30mg/100g左右
2	E1级	0.99-0.95	≥120秒	≤9.0mg/100g
					3	E0级	0.88-0.90	≥200秒	≤5.0mg/100g

除非使用甲醛捕捉剂之类的技术以降低板材的甲醛释放量，现有的E0级纤维板用合成树脂胶粘剂，可以在总摩尔比0.90-0.88的范围内实现。本发明的胶粘剂总摩尔比为0.90-0.93，在保证甲醛释放量符合E0级纤维板生产要求，确保生产出E0级纤维板的基础和前提下，采用较高总摩尔比的胶粘剂配方，以提高脲醛树脂的综合性能，以改善其胶结强度、合适的固化时间和稳定性。

所述的固化剂如硫酸铵，占胶粘剂总重量的百分比，以干基计为1％～2％。

本发明与现有的E0级纤维板用合成树脂胶粘剂相比，具有良好的胶结强度、合适的固化时间和酸碱缓冲量、良好的贮存稳定性、0.06-0.08％的游离甲醛含量，采用该胶粘剂不仅能够稳定地生产出质优良的E1、E0级纤维板，而且具有施胶量低、对热压成型工艺适应性强、在热压成型中的固化速度快、板材在调质期间有良好的再增强的作用等优点，满足了市场对高环保性能纤维板产品的需求。

下面结合具体实施方式对本发明进行详细描述。本发明的范围并不以具体实施方式为限，而是由权利要求的范围加以限定。

具体实施方式

实施例1

实施例1为一种根据本发明的E0级纤维板用合成树脂胶粘剂，按重量百分比计，由98.5％的三聚氰胺改性脲醛树脂和1.5％硫酸铵组成。

三聚氰胺改性脲醛树脂反应物料的质量配比为，99.8％三聚氰胺5.3％，98.0％尿素40.6％，37.0％甲醛53.6％，促进剂0.5％，总摩尔比为0.925；促进剂为可从市场购得的江苏省宜兴市屺亭镇振杨印染助剂厂生产的mf-01促进剂。上述物料进行反应制得合成树脂胶粘剂。

制备的方法如下：

反应物料的投料量

1、甲醛：11800KG；

2、尿素：U11＝200KG，U12＝3700KG，U2＝2150KG，U3＝3000KG

3、三聚氰胺：M1＝850KG，M2＝200KG

4、高效促进剂：第一次：25KG，第二次：25KG，第三次：50KG

5、酸、碱适量

反应过程如下：

1、进甲醛，加碱调节PH至8.0-8.3，升温至60℃，加入M1和U11，搅拌10分钟。

2、加入U12，升温至55-60℃，再用25-30分钟缓慢升温至88-90℃，加入第一次高效促进剂，保温35分钟。

3、温度控制在82-84℃，分2次缓慢加入甲酸，调PH至6.0-6.1，后不断观测PH和黏度的变化，此阶段终点黏度控制在17.0-17.5秒(30℃)。

4、加入M2、U2和第二次高效促进剂，在75-80℃反应，此阶段终点黏度控制在18.0-19.0秒(30℃)。

5、加入U3和第三次高效促进剂，并冷却降温，搅拌10分钟后，测PH和黏度，PH控制在7.5-8.0。

6、降温至44℃时，加碱调PH至8.0-8.5，继续冷却至43℃以下取样出胶。

将上述胶粘剂用于生产E0级纤维板，生产方法采用现有的方法，其过程简述如下：将主要原料松木、杨木、或杂木，经切片、热磨，在热磨纤维的磨机内配入适量融化石蜡，制备出符合要求的纤维，在纤维干燥之前，输送纤维的管道上配入一定量的脲醛树脂与固化剂组成的胶粘剂，纤维干燥后，进行铺装、热压成型，然后经冷却、堆垛、砂光、裁切、检验，最后打包出厂。

经检测，制得的纤维板其游离甲醛释放量(Mg/100g)为2.1。

实施例2～4

E0级纤维板用合成树脂胶粘剂的制备方法同实施例1，不同之处在于对三聚氰胺改性脲醛树脂反应物料的质量配比进行调整，其质量配比和胶粘剂中的游离甲醛含量(％)如下表2所示：

表2合成树脂胶粘剂中游离甲醛含量(％)

实施例	三聚氰胺含量(％)	尿素含量(％)	甲醛含量(％)	总摩尔比	促进剂含量(％)	游离甲醛含量(％)
							2	5.5	40.4	52.9	0.90	0.5	0.060
3	5.0	40.8	53.8	0.928	0.5	0.065
							4	4.8	40.9	53.9	0.930	0.5	0.072

将上述各实施例中的胶粘剂按实施例1相同的方法制造纤维板，制得的纤维板的相关指标如下表3所示：

表3纤维板游离甲醛释放量(Mg/100g)

从上述实施例可知，本发明的E0级纤维板用合成树脂胶粘剂，能够稳定地生产出质优良的E0级纤维板。

Claims (6)

1、一种E0级纤维板用合成树脂胶粘剂，由三聚氰胺改性脲醛树脂和固化剂组成，其特征在于：脲醛树脂反应物料的质量配比为，三聚氰胺4.0-6.0％，尿素40.0-42.0％，甲醛52.0-56.0％，促进剂0.4-0.6％，酸碱适量，总摩尔比为0.90-0.93；上述物料进行反应合成而制得。

2、根据权利要求1所述的合成树脂胶粘剂，其特征在于：所述的促进剂中包含水溶性硼类无机盐。

3、根据权利要求1所述的合成树脂胶粘剂，其特征在于：所述的固化剂为硫酸铵，占胶粘剂总重量的百分比，以干基计为1％～2％。

4、根据权利要求1所述的合成树脂胶粘剂，其特征在于：所述的三聚氰胺含量99.8％、尿素含量98.0％和甲醛含量37.0％。

5、根据权利要求1所述的合成树脂胶粘剂，其特征在于：所述的反应合成采用分次投料的方法。

6、根据权利要求4所述的合成树脂胶粘剂，其特征在于：所述的反应合成包括以下步骤：

1)加入甲醛，加碱调节PH至8.0-8.3，升温至60℃，第一次加入三聚氰胺和尿素并搅拌；

2)加入尿素，缓慢升温至88-90℃，加入高效促进剂并保温；

3)温度控制在82-84℃，分2次缓慢加入甲酸，调PH至6.0-6.1，终点黏度控制在17.0-17.5秒(30℃)；

4)第二次加入三聚氰胺和尿素，加入高效促进剂，在75-80℃反应，终点黏度控制在18.0-19.0秒(30℃)；

5)第三次加入尿素和高效促进剂，并冷却降温，搅拌10分钟后，PH控制在7.5-8.0；

6)降温至44℃时，加碱调PH至8.0-8.5，继续冷却至43℃以下取样出胶。