CN101538355A - 一种脲醛树脂的工业化生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种脲醛树脂的工业化生产方法，涉及化工原料的合成技术领域。先将甲醛加入反应釜中，用盐酸溶液调整pH值；当反应釜内温度升至40～45℃时，加入阻聚剂；控制反应釜内温度，并前后分三次加入尿素；当反应釜内物质粘度为17～19s时，以氢氧化钠溶液终止反应，并调整pH值，第四次加入尿素；保持反应釜内温度为90℃以内20分钟后，第五次加入尿素，并保持反应釜内温度为75±2℃20～30分钟；通水使反应釜内温度降至45±2℃，调整pH至7.5～8.0，出料。本发明为一种强酸合成工艺，制成的产品中游离甲醛含量只有0.0700～0.100％，将其应用于纤维板制作，纤维板成品的甲醛释放量小于28mg/100g。
Description
技术领域
本发明涉及化工原料的合成技术领域。
背景技术
脲醛树脂胶由于胶合强度好，使用方便，原料易得，成本低廉等特点，被广泛用于中、高密度纤维板生产中，成为最重要的木材胶粘剂品种，但UF树脂尽管开发应用早、应用范围广，同时又是难以掌握的胶粘剂品种，随着人造板工业和家具工业发展的需要，对UF树脂及其应用后的最终效果，不断提出更高的要求，欧洲、美国、日本等发达国家对人造板甲醛释放量限量均有严格规定，而且逐步提高甲醛释放量限量标准，所以近30年来，人们对脲醛树脂的合成机理及其所制成板的甲醛释放量机理研究，一直是各国化工科技人员特别是林产业化工科技工作者的研究热点。
传统合成脲醛树脂工艺方法是：碱-酸-碱合成工艺，是目前国内主流的脲素醛树脂合成工艺，无论是中高密度板，刨花板或细木工板、胶合板等用胶皆采用此工艺。首先是将甲醛和尿素在碱性催化剂存在条件下，进行加反应，主要生成一羟甲基脲、二羟甲基脲、以及少量三羟甲基脲等物质，然后再在酸性条件下缩聚达一定分子量的分散粒子尺寸在5ηm-1μm之间的分散体系，形成具有亚甲基链节的高分子化合物，再用碱终止反应，生成一定用途的脲醛树脂。
纵观所有的现有工艺方法，特别是在降低游离醛方面，几乎所有的工艺倾向于缩聚结束后期添加各类甲醛捕捉剂，达到降醛的目的，但合成的脲醛树脂的游离甲醛还是极高，将其用于生产纤维板成品的甲醛释放量还是大大超过GB18580-2001的不大于30mg/100g的要求。
发明内容
本发明目的在于发明一种游离甲醛量低的脲醛树脂的工业化生产方法。
本发明经以下步骤制成：
1)将甲醛加入反应釜中，用盐酸溶液调整pH值至2～2.5；
2)当反应釜内温度升至40～45℃时，加入阻聚剂；
3)当反应釜内温度升至52±2℃时，第一次加入尿素；
4)当反应釜内温度升至77±2℃时，第二次加入尿素，控制反应釜内温度在88～92℃之间；
5)第三次加入尿素；
6)当反应釜内物质粘度为17～19s时，以氢氧化钠溶液终止反应，并调整PH值至7.5～8.0后，第四次加入尿素；
7)保持反应釜内温度为90℃以内20分钟后，第五次加入尿素，并保持反应釜内温度为75±2℃20～30分钟；
8)通水使反应釜内温度降至45±2℃，调整pH值至7.5～8.0，出料。
本发明为一种强酸合成工艺，树脂固化后，较传统的树脂有更高的亚甲基桥键，而亚甲基醚键数量较少，而且发现有大量的URON环化合物。在强酸介质下，甲醛与脲素反应生成一定数量的URON环结构分子，然后再进一步聚合成具有URON环链节的高分子。在树脂中引入URON等杂环衍生物时，由于相对减少了树脂交联程度，增加分子长度，有利于提高树脂水溶性和初粘性，制成的产品中游离甲醛含量只有0.0700～0.100％，将其应用于纤维板制作，纤维板成品的甲醛释放量小于28mg/100g。
另外，为了进一步促成反应，本发明所述阻聚剂为氨基树脂，最好为六甲基氧甲基三聚氰胺。
步骤3)中，加入的尿素浓度为98％，尿素与甲醛的重量比为1∶7.5～8。
步骤4)中，加入的尿素浓度为98％，尿素与甲醛的重量比为1∶7.5～8。
步骤5)中，加入的尿素浓度为98％，尿素与甲醛的重量比为1∶39～40。
步骤6)中，加入的尿素浓度为98％，尿素与甲醛的重量比为1∶4～4.5。
步骤7)中，加入的尿素浓度为98％，尿素与甲醛的重量比为1∶7.5～8。
步骤1)中，盐酸溶液的浓度为36％。
步骤6)中，氢氧化钠溶液的浓度为25％。
具体实施方式
一、原材料准备：
5000L反应釜。
浓度为37％的甲醛3880～3920kg
尿素(GB2440-810)浓度为98％，总量为2500kg，分五份，第一份为500kg、第二份为500kg、第三份为100kg、第四份为900kg、第五份为500kg。
阻聚剂(六甲氧甲基三聚氰胺)40～60kg
浓度为36％的盐酸溶液60～70kg
浓度为25％的氢氧化钠溶液80～100kg
二、操作工艺：
1、将甲醛加入反应釜中，并用盐酸溶液调整pH值至2～2.5(约60kg)。
2、用蒸汽加热，使至反应釜内温度达到40～45℃，加入阻聚剂，关闭蒸汽闸门，让反应釜自行升温。
3、当反应釜内温度升到52±2℃时，加入第一份尿素500kg。
4、当反应釜内温度升到77±2℃时，加入第二份尿素500kg，适当通水降温，使温度控制在88～92℃之间。
5、加入第三份尿素100kg，密切注意粘度的变化。
6、当粘度达到17～19s时，采用氢氧化钠溶液(约80～100kg)终止反应，并调制PH值至7.5～8.0后，加入第四份尿素900kg。
7、在90℃以内保温20分钟。保温结束后加入第五份尿素500kg，并在75℃左右继续保温20～30分钟。
8、保温结束后通水降温至45℃，调整pH值至7.5～8.0，出料。
整个制胶过程约3小时。
三、成品胶质量指标：
外观：透明或微黄白乳状液体
pH值(25℃)7.5～8.0
密度 1.19～1.22g/cm3
粘度℃ 13～17S
含固量 50±1％
溶水倍数 0.4～2.0
游离甲醛 0.0700～0.100％。
Claims (10)
1、一种脲醛树脂的工业化生产方法，其特征在于经以下步骤制成：
1)将甲醛加入反应釜中，用盐酸溶液调整pH值至2～2.5；
2)当反应釜内温度升至40～45℃时，加入阻聚剂；
3)当反应釜内温度升至52±2℃时，第一次加入尿素；
4)当反应釜内温度升至77±2℃时，第二次加入尿素，控制反应釜内温度在88～92℃之间；
5)第三次加入尿素；
6)当反应釜内物质粘度为17～19s时，以氢氧化钠溶液终止反应，并调整PH值至7.5～8.0后，第四次加入尿素；
7)保持反应釜内温度为90℃以内20分钟后，第五次加入尿素，并保持反应釜内温度为75±2℃20～30分钟；
8)通水使反应釜内温度降至45±2℃，调整pH值至7.5～8.0，出料。
2、根据权利要求1所述脲醛树脂的工业化生产方法，其特征在于所述阻聚剂为氨基树脂。
3、根据权利要求2所述脲醛树脂的工业化生产方法，其特征在于所述氨基树脂为六甲氧甲基三聚氰胺。
4、根据权利要求1所述脲醛树脂的工业化生产方法，其特征在于所述步骤3)中，加入的尿素浓度为98％，尿素与甲醛的重量比为1∶7.5～8。
5、根据权利要求1所述脲醛树脂的工业化生产方法，其特征在于所述步骤4)中，加入的尿素浓度为98％，尿素与甲醛的重量比为1∶7.5～8。
6、根据权利要求1所述脲醛树脂的工业化生产方法，其特征在于所述步骤5)中，加入的尿素浓度为98％，尿素与甲醛的重量比为1∶39～40。
7、根据权利要求1所述脲醛树脂的工业化生产方法，其特征在于所述步骤6)中，加入的尿素浓度为98％，尿素与甲醛的重量比为1∶4～4.5。
8、根据权利要求1所述脲醛树脂的工业化生产方法，其特征在于所述步骤7)中，加入的尿素浓度为98％，尿素与甲醛的重量比为1∶7.5～8。
9、根据权利要求1所述脲醛树脂的工业化生产方法，其特征在于步骤1)中，盐酸溶液的浓度为36％。
10、根据权利要求1所述脲醛树脂的工业化生产方法，其特征在于步骤6)中，氢氧化钠溶液的浓度为25％。
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