CN101585926B

CN101585926B - 脲醛树脂助剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN101585926B
Application number: CN2009100822772A
Authority: CN
Inventors: 雷得定; 刘波
Original assignee: EVERFIRST WISEFUND (BEIJING) TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: EVERFIRST WISEFUND (BEIJING) TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2009-04-20
Filing date: 2009-04-20
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2029-04-20
Also published as: CN101585926A

Abstract

本发明公开了一种脲醛树脂助剂及其制备方法和应用。该脲醛树脂助剂包括以下各组分组成：铵盐，多羟基化合物，pH缓冲剂和填充剂。本发明脲醛树脂助剂中含有铵盐类化合物，与甲醛反应生成六亚甲基四氨，该反应为可逆反应，有利于控制缩聚反应的速度，使缩聚反应均匀进行以得到分子量分布均匀的脲醛树脂并有利于提高脲醛树脂的稳定性；所含有的pH缓冲剂增加了脲醛树脂的缓冲容量，有利于延长脲醛树脂的适用期。在制胶过程中加入本发明脲醛树脂助剂能明显的提高胶粘剂的预压性能，缩短预压时间，所制备的脲醛树脂胶粘剂稳定性高，其适用期也大大延长，能完全满足胶合板生产的要求，有效的提高了生产效率。

Description

脲醛树脂助剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种木材胶粘剂添加剂，尤其涉及一种脲醛树脂助剂，本发明还涉及含有该助剂的木材胶粘剂以及它们在制备人造板中的应用，属于木材胶粘剂领域。

背景技术

改革开放近30年来，我国的木材工业尤其是人造板工业得到了超常规快速发展。人造板是木材工业中技术最密集、用途最广泛、最具发展潜力的产品。随着居民消费能力的增强和消费观念的转变以及我国天然林保护工程的实施，装饰、家具、包装、造船、汽车等行业对人造板的需求将越来越大。2006年，我国人造板产量已近7429万m³，其中，刨花板843万m³，胶合板2728万m³，我国已上升为世界上第一人造板生产大国和胶合板第一生产大国。预计到2010年，人造板的市场需求量可望达到1亿立方米。胶合板作为人造板生产的主导产品之一，市场需求前景广阔。

目前，胶合板厂大多采用无垫板热压工艺，不平整的板坯及表板的翘曲往往妨碍装板机的正常运行，所以板坯在进压机前必须先进行预压，使涂胶板坯胶合成一体。同时，为了提高热压机生产量和劳动生产率，保证胶合质量，国内越来越多的生产厂家采用了板坯预压工艺。所谓板坯预压就是板坯在热压胶合之前预先进行短时间冷压，使板坯初步胶合成型，然后再热压，增加的这个工序成为预压。影响预压效果的因素较多，例如：单板的含水率、厚度与树种、预压工艺条件、胶粘剂的状态等等。在诸多影响因素中，影响较大的是胶粘剂的状态。板坯预压要求胶粘剂应有较高的初粘度和工作粘度，为满足要求，目前一般都采用提高树脂缩合度和加入聚乙烯醇对树脂进行改性以及在调胶时加入工业面粉填充剂等方法。生产实践证明，上述方法虽然能基本满足预压的要求，但随之而来的问题是，树脂的稳定性差，调胶后胶液活性期短，胶合板的胶合强度不稳定。尤其是近年来又出现了二次、三次甚至四次成型工艺，对这一问题的解决更为迫切。另外，由于脲醛胶及其胶接制品在使用过程中会不断释放出甲醛，危害人们的身体健康。随着人们健康意识、生活质量意识的日益提高，人造板甲醛释放所带来的“室内空气污染”越来越受到人们的重视。同时，国际标准对甲醛释放量的要求越来越严格。因此，开发低甲醛释放的绿色环保脲醛胶，已成为当今世界发展木材综合利用公认的出路。

国内的研究者对此也进行了大量的研究，如选用不同的固化体系，虽然预压性能可得到一定程度的改善，但胶液的适用期明显变短，不能满足生产的要求。也有采用在制胶或调胶时加入添加剂等方法，但都未能完全解决这个问题。

发明内容

本发明针对现有脲醛树脂胶粘剂所存在的预压性能差、稳定性低、适用期短等缺陷，提供一种能有效改善脲醛树脂胶粘剂的预压性能和稳定性，延长其适用期的一种脲醛树脂助剂。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：

一种脲醛树脂助剂，包括以下各组分组成：铵盐，多羟基化合物，缓冲剂，填充剂和水；

为了达到更好的技术效果，各组分的重量份优选为：铵盐5-50份，多羟基化合物5-30份，pH缓冲剂为5-50份，填充剂10-90份，水400-900份；

更优选的，各组分的重量份为：铵盐30份，多羟基化合物10份，pH缓冲剂5份，填充剂50份，水400份；

为了能提高脲醛树脂的预压性能，进一步优选的，本发明脲醛树脂助剂还可含有0.01-10重量份(更优选为5重量份)的高分子化合物；所述高分子化合物优选自聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素钠、脱脂蛋白或大豆分离蛋白的任意一种或它们中的一种以上按任意比例组合成的混合物，更优选为聚乙烯醇。

其中，所述铵盐优选自氯化铵、硫酸铵、硝酸铵或磷酸二铵中的任意一种或一种以上按任意比例组合成的混合物，更优选氯化铵；

所述多羟基化合物优选自硬脂酸、邻羟基苯甲酸、2-羟基丙醇酸、2-羟基丙酸、蔗糖、己六醇或2、3-二羟基丁二酸中的任意一种或一种以上按任意比例组合成的混合物，更优选为蔗糖；

所述pH缓冲剂优选自尿素、乌洛托品、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、硼砂、碳酸钠或碳酸氢钠中的任意一种或一种以上按任意比例组合成的混合物，更优选为乌洛托品。

所述填充剂优选自氯化钙、氯化镁、氯化钠、玉米淀粉或木薯淀粉的任意一种或它们中的一种以上按任意比例组合成的混合物；更优选为氯化钙：

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种制备上述脲醛树脂助剂的方法。

一种制备本发明所述脲醛树脂助剂的方法，包括：将所述组分粉碎后，混合均匀，即得。

优选的，一种制备本发明所述脲醛树脂助剂的方法，包括：

1、将水加入反应釜中，升温至45-50℃，加入高分子化合物；

2、待其溶解后依次加入铵盐、多羟基化合物、pH缓冲剂和填料；

3、待其全部溶解后冷却降温，出料。

本发明脲醛树脂助剂的应用方法：按照重量比计，在制胶过程中加入本发明脲醛树脂助剂，搅拌均匀后就可直接应用于木材胶合板的生产；其中，本发明脲醛树脂助剂的添加量最好为脲醛树脂重量的1-30wt％；为了达到更好的使用效果，所述的脲醛树脂优选为由甲醛和尿素按照0.9-1.1的摩尔比得到的产物。

本发明脲醛树脂助剂中含有高分子化合物，能提高脲醛树脂的预压性能；同时加入铵盐，与甲醛反应生成六亚甲基四氨，该反应为可逆反应，有利于控制缩聚反应的速度，使缩聚反应均匀进行，得到分子量分布均匀的脲醛树脂，有利于提高脲醛树脂的稳定性；加入pH缓冲剂增加了树脂的缓冲容量，有利于延长脲醛树脂的适用期。

在制胶过程中加入本发明脲醛树脂助剂能明显的提高胶粘剂的预压性能，缩短预压时间，同时所制备的脲醛树脂具有很好的稳定性，其适用期也大大延长，能完全满足胶合板生产的要求，大大提高生产效率。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

实施例1：

本发明的脲醛树脂助剂按以下步骤生产：

1、按以下重量配比备料：

硝酸铵：10kg

蔗糖：30kg

聚乙烯醇：5kg

乌洛托品：5kg

氯化钙：50kg；

水：450kg；

2、将450kg水加入反应釜中，升温至45-50℃；然后加入聚乙烯醇，待其溶解后依次加入硝酸铵、蔗糖、乌洛托品和氯化钙，待其全部溶解后冷却降温即得。

经检测，所得到产品的主要技术指标如下：固含：18％，pH：6.5-7.5；外观：无色透明液体。

实施例2

本发明的脲醛树脂助剂按以下步骤生产：

1、按以下重量配比备料：

氯化铵：15kg

己六醇：30kg

羧甲基纤维素钠：5kg

尿素：10kg

氯化钠：40kg

水：400kg

2、将400kg水加入反应釜中，升温至45-50℃；然后加入羧甲基纤维素钠，待其溶解后依次加入氯化铵、己六醇、尿素和氯化钠，待其全部溶解后冷却降温即得。

经检测，所得到产品的主要技术指标如下：固含：20％，pH：6.5-7.5；外观：无色透明液体。

实施例3

本发明的脲醛树脂助剂按以下步骤生产：

1、按以下重量配比备料：

磷酸二铵：5kg

硬脂酸：30kg

脱脂蛋白：10kg

磷酸二氢钠：5kg

木薯淀粉：50kg

水：500kg；

2、将500kg水加入反应釜中，升温至45-50℃；然后加入脱脂蛋白和木薯淀粉，待其溶解后依次加入磷酸二铵、硬脂酸、磷酸二氢钠，待其全部溶解后冷却降温即得。

经检测，所得到产品的主要技术指标如下：固含：16％，pH：6.5-7.5；外观：无色透明液体。

实施例4

本发明的脲醛树脂助剂按以下步骤生产：

1、按以下重量配比备料：

硫酸铵：5kg

2、3-二羟基丁二酸：40kg

聚丙烯酰胺：5kg

硼砂：5kg

玉米淀粉：45kg

水：550kg；

2、将550kg水加入反应釜中，升温至45-50℃；然后加入玉米淀粉和聚丙烯酰胺，待其溶解后依次加入硫酸铵、2、3-二羟基丁二酸、硼砂，待其全部溶解后冷却降温即得。

经检测，所得到产品的主要技术指标如下：固含：15％，pH：6.5-7.5；外观：无色透明液体。

试验例1本发明脲醛树脂助剂的应用效果试验

1、供试样品：实施例1-4所制备的脲醛树脂助剂，分别编号为样品1、样品2、样品3和样品4；

2、试验组胶粘剂(甲醛和尿素的摩尔比为1∶1.0)按照以下步骤制备得到：

(1)将37％工业甲醛145公斤加入反应釜，用氢氧化钠调pH＝8.8-9.0，加入50公斤尿素，用30-40分钟升温至95℃，保温60分钟；

(2)用甲酸调pH＝4.2-4.8，加入10公斤三聚氰胺和100公斤本发明助剂(分别为样品1、样品2、样品3和样品4)，反应至粘度：涂-4杯23-25s(30℃)；

(3)用氢氧化钠调pH至6.0-6.5，加入12.5公斤尿素，反应至粘度：涂-4杯30-33s(30℃)；

(4)用氢氧化钠调pH＝7.0-7.5，降温至70±5℃，加入46公斤尿素，保温反应20分钟；

(5)降温至40℃以下出料。

按照上述制备方法，在步骤(2)中分别加入本发明4个实施例所制备的助剂(样品1、样品2、样品3和样品4)，分别制备得到用于4个试验组的胶粘剂1、胶粘剂2、胶粘剂3和胶粘剂4；

对照组的胶粘剂(胶粘剂5)除了在步骤(2)中不加入本发明助剂外，其余的制备方法均与试验组胶粘剂的制备方法相同。

3、试验方法：

试验分为4个试验组和1个对照组；

4个试验组分别采用胶粘剂1、胶粘剂2、胶粘剂3和胶粘剂4制备生产7层胶合板；对照组采用胶粘剂5制备生产7层胶合板。其中，调胶时加入树脂重量20％的面粉和0.5％的氯化铵；单板为5年生产速生桉树单板，含水率8-12％；预压压力为0.8-1.0MPa；热压工艺为：压力1.0-1.2MPa，温度为105-115℃，时间为10分钟。4个试验组和对照组的胶粘剂用量、使用方法、所处理的木材完全相同；

3、试验结果

(1)、按照GB/T 14074-2006《木材胶粘剂及其树脂检验方法》中规定相应检测方法检测所制备的5种胶粘剂的固含、pH、固化时间、粘度、游离甲醛和适用期等，储存期为25℃时树脂粘度达到1500cp所用的时间，检见结果如表1。

(2)、按照GB/T 17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》中规定的II类胶合板胶合强度测试方法测试件的胶合强度，用9-11L干燥器法测试件的甲醛释放量，预压效果可通过预压时间(从预压开始至板坏不开裂的时间)来评价。检测结果见表2。

表1树脂的各项制品

胶粘剂的类别

固含

pH

固化时间

粘度，25℃

游离甲醛

适用期

储存期

胶粘剂5

53.6％

8.5

110s

80cp

0.17％

8h

18天

胶粘剂1

52.4％

8.5

115s

100cp

0.05％

24h

80天

胶粘剂2

52.8％

8.5

105s

150cp

0.09％

20h

65天

胶粘剂3

51.8％

8.5

102s

240cp

0.06％

22h

75天

胶粘剂4

51.5％

8.5

120s

220cp

0.10％

24h

70天

表2胶接制品的性能

对照组	预压时间	胶合强度	甲醛释放量
				对照组	2h	0.61MPa	0.55mg/L
试验组1	1h	0.65MPa	0.45mg/L
				试验组2	50分钟	0.70MPa	0.50mg/L
试验组3	30分钟	0.68MPa	0.48mg/L
				试验组4	40分钟	0.66MPa	0.46mg/L

从表1和表2可看出，与对照组的脲醛树脂胶粘剂对比，在制胶过程中添加本发明脲醛树脂助剂所制得的脲醛树脂胶粘剂的适用期和储存期大大延长，预压时间显著缩短，极大的提高了生产效率；添加了本发明助剂后对胶合制品的胶合强度和甲醛释放量不仅没有负面影响，反而在一定程度上提高胶合制品的胶合强度降低了胶合制品的甲醛的释放量。

Claims

1.一种脲醛树脂助剂，其特征在于，包括以下重量份的各组分组成：铵盐5-50份，多羟基化合物5-30份，pH缓冲剂5-50份，填充剂10-90份和水400-900份；

其中，所述铵盐选自氯化铵、硫酸铵、硝酸铵或磷酸铵中的任意一种或它们中的一种以上按任意比例所组成的混合物；

其中，所述多羟基化合物选自邻羟基苯甲酸、2-羟基丙醇酸、2-羟基丙酸、蔗糖、己六醇或2、3-二羟基丁二酸中的任意一种或它们中的一种以上按任意比例所组成的混合物；

其中，所述pH缓冲剂选自乌洛托品、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、硼砂、碳酸钠或碳酸氢钠中的任意一种或它们中的一种以上按任意比例所组成的混合物；

其中，所述填充剂选自氯化钙、氯化镁、氯化钠、二氧化硅、二氧化钛、碳酸钙、氧化镁、玉米淀粉或木薯淀粉的任意一种或它们中的一种以上按任意比例所组成的混合物。

2.按照权利要求1所述的脲醛树脂助剂，其特征在于，各组分的重量份为：铵盐30份，多羟基化合物10份，pH缓冲剂5份，填充剂50份，水400份。

3.按照权利要求1或2所述的脲醛树脂助剂，其特征在于，所述的组分还包含有高分子化合物。

4.按照权利要求3所述的脲醛树脂助剂，其特征在于，所述的高分子化合物的重量份为0.01-10份。

5.按照权利要求4所述的脲醛树脂助剂，其特征在于，所述的高分子化合物的重量份为5份。

6.按照权利要求3所述的脲醛树脂助剂，其特征在于：所述高分子化合物选自聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素钠、脱脂蛋白或大豆分离蛋白中的任意一种或它们中的一种以上按任意比例所组成的混合物。

7.一种制备权利要求1或2所述脲醛树脂助剂的方法，包括：将所述组分粉碎后，混合均匀，即得。

8.含有权利要求1或2所述脲醛树脂助剂的脲醛树脂胶粘剂。

9.权利要求1或2所述脲醛树脂助剂在制备人造板中的应用。