CN101348699A - 一种e0/e1级刨花板用合成树脂胶粘剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种E0/E1级刨花板用合成树脂胶粘剂，为三聚氰胺改性脲醛树脂，采用质量百分比浓度为48％的甲醛为原料，反应物料的质量配比为，三聚氰胺4.0－5.0％，尿素43.0－45.0％，甲醛48.0－51.0％，助剂1.00－1.10％，聚乙烯醇0.20－0.22％，酸碱适量，总摩尔比为1.08－1.11；上述物料进行反应合成而制得。采用高浓度甲醛为原料，所述的胶粘剂具有良好的胶结强度、合适的固化时间、良好的贮存稳定性、0.06－0.08％的游离甲醛含量，采用该胶粘剂能够稳定地生产出质优良的E1、E0级刨花板，具有施胶量低、工艺适应性强、固化速度快等优点。

Description

一种E0/E1级刨花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刨花板用合成树脂胶粘剂。

背景技术

常规的刨花板制造工艺是将木材或木材生产中的各种剩余物加工成刨花，加入一定量的胶粘剂后，经搅拌、铺装成型、热压等工序制成成品。由于合成树脂胶粘剂的胶合性能优良、成本低，目前在木材工业和刨花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。在目前所使用的各种合成树脂胶粘剂中，都含有甲醛的成分。

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。

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。

刨花板中甲醛的释放期可长达15年，而各种刨花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，刨花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/E1级刨花板用合成树脂胶粘剂是采用浓度37％的甲醛为原料制备的三聚氰胺改性脲醛树脂和固化剂体系，其总摩尔比为1.03-1.07，三聚氰胺加入量：1100kg以上，其固化剂常采用氯化铵。其固化时间高达120秒，用于生产E0/E1级刨花板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E0/E1级刨花板用合成树脂胶粘剂，克服现有的E0/E1级刨花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，采用高浓度甲醛为原料生产的脲醛树脂胶粘剂，与普通脲醛树脂相比，在相同摩尔比的情况下，游离甲醛含量低、贮存稳定性高、水溶性好，制造的人造板力学强度高，甲醛释放量低；而且还可以免去脱水工艺、减少污水量、降低能耗、减少树脂合成时间、降低生产成本，同时提高反应活性、降低游离甲醛含量。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级刨花板，满足市场对高环保性能刨花板产品的需求。

本发明的技术解决方案为：

一种E0/E1级刨花板用合成树脂胶粘剂，为三聚氰胺改性脲醛树脂，其特征在于：脲醛树脂采用质量百分比浓度为48％的甲醛为原料，反应物料的质量配比为，三聚氰胺4.0-5.0％，尿素43.0-45.0％，甲醛48.0-50.0％，助剂1.00-1.10％，聚乙烯醇0.20-0.22％，酸碱适量，总摩尔比为1.08-1.11；上述物料进行反应合成而制得。

所述的除甲醛外，尿素等其他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％的尿素等。

所述甲醛为浓度48.0％的高浓度甲醛，因甲醛本身是一种重要的有机原料，它的物理化学性能活跃，易产生具有强烈气味的刺激性气体，且甲醛是原浆毒物。因此在生产过程中对设备的耐腐蚀性和密闭性提出了很高的要求，特别对储存条件有极高要求，比如储存温度、保温条件、搅拌器的设置和贮罐的材质等。

所述助剂为促进剂和甲醛捕捉剂，和/或是使用脲醛树脂胶粘剂的复合助剂，该类助剂均可以从市场上购得。比如采用水溶性硼无机盐为促进剂，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，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。甲醛捕捉剂能有效的降低合成树脂胶粘剂的游离甲醛量。在具体实施例中还加入一种高效复合助剂，是脲醛树脂胶的复合改性剂，可提高脲醛树脂胶的稳定性、水混合性，同时树脂固化后的胶接强度增强。

所述的酸碱为甲酸和氢氧化钠。

由上述质量配比的反应物制备胶粘剂的方法，可采用现有脲醛树脂合成中分次投料的方法，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，如在具体实施方式中按以下步骤制备：

A、向釜内投入甲醛，搅拌升温至50℃，加入助剂和聚乙烯醇(PVA)，反应30分钟至聚乙烯醇完全溶解后检测PH，调节PH≥2.6；

B、加入尿素，在50℃-55℃时保温约20分钟，再次加入助剂和尿素并加入三聚氰胺，加热到88-90℃保温30min；

C、用20％浓度的甲酸在30-40分钟分三次调酸，调节至PH＝5.5，然后88-90℃下维持60-80min，直至粘度为20.5″-21″(T-4粘度杯热测)为反应终点(或T-4粘度杯30℃45″-50″)；

D、第三次加入助剂和尿素，并再次加入三聚氰胺，调PH＝7.0-7.5，同时温度稳定在80℃-81℃，反应30min；

E、加入助剂，降温至70℃，第四次加入尿素保持10min；

F、第五次加入尿素保温10min，给水降温；

G、降温至55℃以下，加入助剂，50℃调pH值为8.6～8.8，降温至40℃取样分析并将产品泵出到贮罐；

H、调胶，按0.5kg/m³将助剂加在原胶中，完全溶解后调PH＝8.0。

所述的总摩尔比(F/U)，通常指甲醛总摩尔与尿素总摩尔之比。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)刨花板板材的脲醛树脂的总摩尔比在1.14以下。为了生产更加环保、更低甲醛释放量的E0级刨花板，总摩尔比更是降低至1.03-1.07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。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	1.14-1.3	≤40秒	30mg/100g左右
2	E1级	1.07-1.14	≥40秒	≤9.0mg/100g
					3	E0级	1.03-1.07	≥90秒	≤5.0mg/100g

现有的E0级刨花板用合成树脂胶粘剂，可以在总摩尔比1.03-1.07的范围内实现。本发明的胶粘剂总摩尔比为1.08-1.11，采用高浓度甲醛作于原料，制作不脱水胶，并保证甲醛释放量符合E0级刨花板生产要求，确保生产出E0级刨花板的基础和前提下，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，同时大大降低了生产污染，节约水资源。

本发明与现有的E0/E1级刨花板用合成树脂胶粘剂相比采用高浓度甲醛为原料，在相同总摩尔比条件下生产固体含量相同的胶粘剂可以不脱水，大大的缩短生产时间，减少生产成本，并能做到节能减排，同时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级刨花板，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刨花板产品的需求。

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/E1级刨花板用合成树脂胶粘剂，为三聚氰胺改性脲醛树脂。

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4.7％，98.0％尿素44.3％，48.0％甲醛49.7％，助剂1.03％，PVA 0.21％，总摩尔比为1.10。助剂包括促进剂a、复合助剂b及甲醛捕捉剂c分别为从市场购得的永港伟方(北京)科技有限公司生产的ST45、ET45和FC-3。上述物料进行反应制得合成树脂胶粘剂，最后调胶制成。

所述的改性脲醛树脂制备的方法如下：

反应物料的投料量

1、甲醛F：17500KG

2、尿素：U1＝1550KG，U2＝5250KG，U3＝5000KG，U4＝2500KG，U5＝1300KG

3、三聚氰胺：M1＝1325KG，M2＝325KG

4、促进剂a：50KG

5、助剂b：第一次：125KG，第二次：75KG，第三次：25KG，第三次：75KG

6、助剂c：0.5kg/m3

7、PVA：75KG

8、酸、碱适量

反应过程如下：

A、向釜内投入F搅拌，温度50℃，加促进剂a和PVA，反应30分钟至PVA完全溶解后检测PH，调PH≥2.6，如温度高于50℃给水降温到50℃

B、搅拌均匀后加入U1自升温到50℃给水保温到55℃，在50℃-55℃时保温约20分钟，当30℃水中测得雾点，加入助剂b1，加入U2、M1，自升温到约80℃，开始加热到温度88-90℃；保温30min

C、用20％的甲酸在30-40分钟分三次调酸，调PH＝5.5，开始每10min测粘度、PH一次；当粘度到达初始粘度18.0″(T-4粘度杯热测)后，每隔5min取样，直至粘度接近终点粘度20.5″-21″(T-4粘度杯热测)为反应终点(或T-4粘度杯30℃45″-50″)，时间以完成调酸后计60-80分钟，温度88-90℃；粘度采用GB/T 1723-1993涂料粘度测定法，(终点控制可以采用两个不同温度下的试验结果，前一个粘度是在88-90度的结果，后一个是在30度的结果)；

D、加助剂b2、加入U3M2后校正PH＝7.0-7.5，同时温度稳定在80℃-81℃反应30分钟；

E.、加助剂b3后，降温至72℃停水自降温到70℃加入尿素U4保持10分钟；

F、加入U5保温10分钟，给水降温；

G、降温至55℃以下加助剂b，50℃调pH值为8.6～8.8(加30％NaOH 8-10L)，40℃取样分析，把产品泵出到贮罐。

H、调胶，助剂c 0.5kg/m3加在原胶中完全溶解后调PH＝8.0待用。

将上述胶粘剂用于生产E0(E1)级刨花板，生产方法采用现有的方法，其过程简述如下：以杂木为主要原料，经切片、刨片、干燥、在经过筛选后分出合格的表层和芯层刨花并分别进入表层和芯层料仓，制备出符合要求的刨花后通过各自的刮板运输机送入拌胶机，然后输入一定量的脲醛树脂、复合固化剂、甲醛捕捉剂，刨花拌胶后，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，制得的不同类型刨花板其游离甲醛释放量满足要求。

将上述实施例中的胶粘剂用于制造不同类型刨花板，制得的刨花板的相关指标如下表2所示：

表2刨花板游离甲醛释放量(Mg/100g)

板材规格	游离甲醛释放量(Mg/100g)	内结合强度IB(MP)
			18F1SGE0	3.1	0.49
18SE0	3.5	0.44
			18SE1	5.0	0.40

从上述实施例可知，本发明的E0(E1)级刨花板用合成树脂胶粘剂，能够稳定地生产出质优良的E0(E1)刨花板。

Claims (6)

1、一种E0/E1级刨花板用合成树脂胶粘剂，为三聚氰胺改性脲醛树脂，其特征在于：脲醛树脂采用质量百分比浓度为48％的甲醛为原料，反应物料的质量配比为，三聚氰胺4.0-5.0％，尿素43.0-45.0％，甲醛48.0-51.0％，助剂1.00-1.10％，聚乙烯醇0.20-0.22％，酸碱适量，总摩尔比为1.08-1.11；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：所述的助剂为促进剂和甲醛捕捉剂，和/或脲醛树脂胶粘剂的复合助剂。

3、根据权利要求1所述的合成树脂胶粘剂，其特征在于：所述的酸碱为甲酸和氢氧化钠。

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％。

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：

A、向釜内投入甲醛，搅拌升温至50℃，加入助剂和聚乙烯醇，反应30分钟至聚乙烯醇完全溶解后检测PH，调节PH≥2.6；

B、加入尿素，在50℃-55℃时保温约20分钟，再次加入助剂和尿素并加入三聚氰胺，加热到88-90℃保温30min；

C、用20％浓度的甲酸在30-40分钟分三次调酸，调节至PH＝5.5，88-90℃维持60-80min，直至粘度为20.5″-21″为反应终点；

D、第三次加入助剂和尿素，并再次加入三聚氰胺，调PH＝7.0-7.5，同时温度稳定在80℃-81℃，反应30min；

E、加入助剂，降温至70℃，第四次加入尿素保持10min；

F、第五次加入尿素保温10min，给水降温；

G、降温至55℃以下，加入助剂，50℃调pH值为8.6～8.8，降温至40℃取样分析并将产品泵出到贮罐；

H、调胶，按0.5kg/m³将助剂加在原胶中，完全溶解后调PH＝8.0。