CN101585964A

CN101585964A - 脲醛树脂交联剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN101585964A
Application number: CNA2009100822804A
Authority: CN
Inventors: 雷得定; 王然
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: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2029-04-20
Also published as: CN101585964B

Abstract

本发明公开了一种脲醛树脂交联剂及其制备方法和应用。该脲醛树脂交联剂包括以下各组分组成：聚酰胺，胺类化合物，氨水和催化剂。本发明脲醛树脂交联剂可以在干燥过程中有效调节脲醛树脂交联成网状体型结构的进程，避免脲醛胶在制板前的干燥段因过度固化所造成的损失，使表、芯层脲醛树脂胶在固化程度上平衡，可以使脲醛树脂胶粘剂的利用效率提高10～20％。将本发明脲醛树脂交联剂按照0.3－1wt％的添加量加入到脲醛树脂中后即可将其应用于制备人造板，相比于现有的脲醛树脂胶粘剂，其胶耗减少了10－20％，甲醛释放量降低了9－20％，每吨人造板综合成本可节省15－35元，所生产出的人造板的各项理化性能均达到国家标准的要求。

Description

脲醛树脂交联剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种交联剂及其制备方法，尤其涉及一种人造板用脲醛树脂交联剂及其制备方法，本发明还涉及含有该交联剂的脲醛树脂，属于人造板添加剂领域。

背景技术

改革开放30年来，我国的木材工业发展迅猛，尤其是人造板产量和消费量已位居世界第一。作为全球人造板生产大国，2007年我国人造板产量达到8838.58万立方米，比2006年增长18.98％，且增速保持稳定。相应我国木材胶粘剂成为世界上生产量与消耗量最大的国家，特别是脲醛树脂以其价格优势成为人造板生产使用的最主要胶种，年用量超过350万吨，占人造板总用胶量的90％左右。

但是我国的脲醛树脂生产和使用技术还比较落后，直接影响着人造板的制造成本和力学性能，从而影响着人造板企业的生产效益，另外脲醛树脂胶黏剂及其胶接产品在生产和使用过程中会不断释放出甲醛，危害人体健康，不符合环保和高效循环经济发展的要求。特别是占全部人造板产量30.89％的高密度纤维板(HDF)和中密度纤维板(MDF)，在生产过程中采用先施胶、后干燥、再热压的生产工艺使脲醛树脂的利用效率只能发挥50～60％，其余脲醛树脂损失在干燥过程中用以平衡表、芯层胶的固化程度之上。正是由于其受到原料、设备、工艺、质量等多方面限制因素，造成纤维板受到的多重市场竞争压力最大。因此，木材胶粘剂，特别是脲醛树脂胶粘剂在人造板工业中占有举足轻重的地位，增强脲醛树脂的性能，提高其利用率，消减其毒性，这些对于人造板工业降低成本、提高质量、走向节能环保起到至关重要的作用。

通过研究目前各种人造板用脲醛树脂胶黏剂添加类产品，尤其是能够实现真正的纤维板大规模工业化生产和应用的添加剂，发现所面临的主要问题有：1)纤维板生产工艺的适应性；如公开号为CN101205348A的中国发明专利公开了一种木材胶粘剂，该木材胶粘剂通过向脲醛树脂中加入脱脂豆蛋白粉而得到，此类向胶粘剂中加入植物粉体或改性植物粉体的方法可以降低甲醛释放量并保证胶合强度，但是会使胶粘剂粘度提高，不能满足纤维板喷胶的工艺要求，同时也使胶粘剂的储存期大大缩短。2)甲醛释放量与人造板理化性能和成本之间的关系。采用低摩尔比改性脲醛树脂能够在一定程度上降低人造板甲醛释放量，但是往往使产品的胶合强度受到较大影响。公开号为CN101311200A的中国发明专利公开了使用乙二醛、醛化淀粉、聚乙烯醇、苯酚、环氧氯丙烷、三聚氢胺或乙氰酸酯制得的交联剂，国外专利公开的没食子酸酯类物质、异氰酸酯类物质、茶多酚类物质均可以使脲醛胶在低摩尔比下保证人造板的胶接性能，这些方法虽然都有效但是都存在成本过高的问题从而难以工业化。

发明内容

本发明目的之一是提供一种脲醛树脂交联剂；

本发明目的之二是提供一种制备上述脲醛树脂交联剂的方法；

本发明目的之三是提供一种含有上述交联剂的木材胶粘剂，该木材胶粘剂能应用于制造人造板。

本发明上述目的是通过以下技术方案来实现的：

一种脲醛树脂交联剂，包括以下各组分组成：

聚酰胺，单分子胺类化合物，氨水，催化剂和水；

优选的，各组分的重量份是：聚酰胺90-110份，单分子胺类化合物180-220份，氨水200-500份，催化剂1-5份，水800-2000份；

更优选的，各组分的重量份是：

聚酰胺95-105份，单分子胺类化合物190-210份，氨水300-400份，催化剂2-3份，水1000-1200份；

最优选的，各组分的重量份是：

聚酰胺100份，单分子胺类化合物200份，氨水350份，催化剂2.5份，水1200份；

所述的氨水优选为浓度为20-30wt％的氨水，更优选为浓度为28wt％的氨水；

所述的单分子胺类化合物包括脂肪胺、芳香胺或其类衍生物，例如，可以选自丙烯酰胺、苯甲酰胺、2-氨基苯甲酰胺，N，N二甲基乙酰胺中的一种或多种；

所述的催化剂可以是碱金属盐或碱，例如可选自氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钙、碳酸钠、氯化镁中的一种或多种；

所述的水优选为蒸馏水或去离子水；

本发明中所有的原料都可从化工商店购买得到，其规格符合行业标准。

本发明还提供了一种制备上述脲醛树脂交联剂的方法，包括以下步骤：

(1)按所述重量配比称取各组分；

(2)将聚酰胺和单分子胺类化合物均匀分散在水中；

(3)加入催化剂进行合成反应；

(4)将反应产物降温后加入氨水搅拌均匀，即得。

为了达到更好的制备效果，优选的，步骤(2)中在反应釜中将将聚酰胺和单分子胺类化合物均匀分散在水中，使混合物在40-60℃温度下保温1-2小时得到半透明状均质液；

步骤(3)中所述的合成反应优选是缓慢升温至90-95℃，反应1-3小时(更优选为反应2小时)；

步骤(4)中所述的降温优选是将反应产物降温至35-40℃；

本发明脲醛树脂交联剂可以在干燥过程中有效调节脲醛树脂交联成网状体型结构的进程，避免脲醛胶在制板前的干燥段已过度固化造成的损失，使表、芯层脲醛树脂胶在固化程度上平衡，可以使脲醛树脂胶粘剂的利用效率提高10～20％。

将本发明脲醛树脂交联剂与现有的脲醛树脂胶粘剂(干基)按照0.3-1∶99-99.7的重量比例混合在一起后即可将其应用于制备人造板，相比于现有的脲醛树脂胶粘剂(没有添加本发明脲醛树脂交联剂)，其胶耗减少了10-20％，甲醛释放量降低了9-20％，每吨人造板综合成本可节省15-35元，所生产出的人造板的各项理化性能均达到国家标准(GB/T11718-99)的要求。

本发明的主要优点包括：

1、本发明脲醛树脂交联剂在使用时只需要将其按照一定比例添加到脲醛树脂胶粘剂中混合均匀，其余的使用方法完全与现有的脲醛树脂胶粘剂相同，不需增加额外设备及工序，无需调整生产工艺参数，不影响人造板的生产效率，不降低人造板的各项性能(均达到GB/T11718-99设定标准)。

2、本发明脲醛树脂交联剂可完全替代固化剂的添加，操作简单、使用方便，可有效控制脲醛树脂胶粘剂的固化进程、提高脲醛树脂的活性期，高效发挥脲醛树脂胶粘剂的效率。

3、使用本发明脲醛树脂交联剂能显著降低人造板(特别是中密度纤维板)生产用胶粘剂消耗量，使用本发明脲醛树脂交联剂可使每吨纤维板脲醛树脂消耗量减少10-20％；

4、使用本发明脲醛树脂交联剂能有效降低人造板的甲醛释放量，尽管在生产中使用的脲醛树脂在工艺、质量、游离醛等各方面千差万别，但是使用本发明交联剂后普遍可使人造板甲醛的释放量降低9-20％。

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

1、按以下重量称取各组分：

聚酰胺：100kg；丙烯酰胺：200kg；28wt％氨水：350kg；氯化镁：2.5kg，蒸馏水1200kg。

2、在反应釜中将聚酰胺和丙烯酰胺混合在一起加入蒸馏水，在60℃下保温1小时搅拌均匀至呈半透明状均质液；

3、加入氯化镁缓慢升温至95℃，反应2小时；

4、将反应产物降温至40℃时加入28wt％氨水，搅拌均匀后出料，即得。

本实施例所制备的交联剂的各项技术指标见表1。

表1 交联剂的各项技术指标

实施例2

1、按以下重量称取各组分：

聚酰胺：100kg；2-氨基苯甲酰胺：200kg；28wt％氨水：500kg；碳酸钠：5kg；去离子水1500kg。

2、在反应釜中将聚酰胺和2-氨基苯甲酰胺混合在一起加入蒸馏水中，在40℃下保温2小时搅拌均匀至呈半透明均质液；

3、加入碳酸钠缓慢升温至90℃，反应3小时；

4、将反应产物降温至35℃时加入28wt％氨水，搅拌均匀后出料，即得。本实施例所制备的交联剂的各项技术指标见表2。

表2 交联剂的各项技术指标

实施例3

1、按以下重量配比进行原料备料：

聚酰胺：90kg；苯甲酰胺：180kg；30wt％氨水：200kg；碳酸钙：1kg；蒸馏水800kg；

2、在反应釜中将聚酰胺和苯甲酰胺混合在一起加入蒸馏水，在50℃下保温2小时搅拌均匀至半透明状均质液；

3、加入碳酸钙缓慢升温至90℃，反应2小时；

4、将反应产物降温至35℃时加入30wt％氨水，搅拌均匀后出料，即得。

本实施例所制备的交联剂的各项技术指标见表3。

表3 交联剂各项技术指标

实施例4

1、按以下重量配比进行原料备料：

聚酰胺：110kg；N，N二甲基乙酰胺：220kg；25wt％氨水：500kg；氢氧化钠：5kg；蒸馏水2000kg。

2、在反应釜中将聚酰胺和N，N二甲基乙酰胺混合在一起加入蒸馏水，在50℃下保温2小时搅拌均匀至半透明状均质液；

3、加入氢氧化钠缓慢升温至90℃，反应2小时；

4、将反应产物降温至35℃时加入25wt％氨水，搅拌均匀后出料，即得。

本实施例所制备的交联剂的各项技术指标见表4。

表4 交联剂各项技术指标

试验例1

将本发明实施例1和实施例2所制备的交联剂分别按脲醛树脂胶粘剂(干基)的0.3wt％和0.5wt％的添加量添加到喷胶前的脲醛树脂胶粘剂中，对比添加前后及不同添加量下吨板胶耗及成本节省量，同时对比在不调整中密度纤维板生产正常的生产工艺下，添加前后产品各项性能指标(依照GB/T11718-99设定的检测项目)，检测结果如表5所示。

表5 实施例1和2的交联剂在脲醛树脂中的添加及应用效果对比

注：¹施胶量为每吨人造板(绝干)的脲醛树脂(干基)使用量；²节省成本以每吨人造板综合成本计算。

由表5中可以看出，采用本发明交联剂能有效降低成本，甲醛释放量也明显降低，所制造的人造板产品的各项理化性能均能达到国家标准要求(GB/T11718-99)。

试验例2

将本发明实施例3和实施例4所制备的交联剂分别按脲醛树脂(干基)的0.3wt％和0.5wt％的添加量添加到喷胶前的胶粘剂中，对比添加前后及不同添加量下吨板胶耗及成本节省量，同时对比在不调整中密度纤维板生产正常的生产工艺下，添加前后产品各项性能指标(依照GB/T11718-99设定的检测项目)，检测结果如表6所示。

表6 实施例3和4的交联剂在脲醛树脂中的添加及应用效果对比

由表6中可以看出，本发明交联剂在降低纤维板施胶量12.5％和18.8％时，人造板每吨成本分别减少20元和30元；使用本发明交联剂后，甲醛释放量分别降低了12.5％和20％，人造板产品的各项理化性均达到国家标准要求(GB/T11718-99)。

Claims

1、一种脲醛树脂交联剂，其特征在于，包括以下各组分组成：聚酰胺，单分子胺类化合物，氨水，催化剂和水。

2、按照权利要求1所述的脲醛树脂交联剂，其特征在于，各组分的重量份是：聚酰胺90-110份，单分子胺类化合物180-220份，氨水200-500份，催化剂1-5份，水800-2000份；优选的，各组分的重量份是：聚酰胺95-105份，单分子胺类化合物190-210份，氨水300-400份，催化剂2-3份，水1000-1200份；更优选的，各组分的重量份是：聚酰胺100份，胺类化合物200份，氨水350份，催化剂2.5份，水1200份。

3、按照权利要求1或2所述的脲醛树脂交联剂，其特征在于：所述的单分子胺类化合物包括脂肪胺、芳香胺或其类衍生物；优选的，所述的单分子胺类化合物选自丙烯酰胺、苯甲酰胺、2-氨基苯甲酰胺或N，N二甲基乙酰胺中的一种或多种。

4、按照权利要求1或2所述的脲醛树脂交联剂，其特征在于：所述的催化剂是碱金属盐或碱；优选的，所述的碱金属盐或碱选自氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钙、碳酸钠、氯化镁中的一种或多种。

5、按照权利要求1或2所述的脲醛树脂交联剂，其特征在于：所述的氨水是浓度为20-30wt％的氨水；优选的，所述的氨水是浓度为28wt％氨水。

6、按照权利要求1或2所述的脲醛树脂交联剂，其特征在于：所述的水是蒸馏水或去离子水。

7、一种制备权利要求1或2所述的脲醛树脂交联剂的方法，包括以下步骤：

(1)、按所述重量配比称取各组分；

(2)、将聚酰胺和单分子胺类化合物均匀分散在水中；

(3)、加入催化剂进行合成反应；

(4)、将反应产物降温后加入氨水搅拌均匀，即得。

8、按照权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤(2)中在反应釜中将聚酰胺和单分子胺类化合物均匀分散在蒸馏水中，使混合物在40-60℃温度下保温1-2小时得到半透明状均质液；步骤(3)中所述的合成反应是将反应原料缓慢升温至90-95℃，反应1-3小时；步骤(4)中所述的降温是将反应产物降温至35-40℃。

9、一种木材胶粘剂，其特征在于：含有权利要求1或2所述的脲醛树脂交联剂。

10、权利要求1或2所述的脲醛树脂交联剂在制备人造板中的应用。