CN101586014B - 脲醛树脂用复合发泡剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了脲醛树脂用复合发泡剂及其制备方法和应用。本发明复合发泡剂包括由发泡剂、稳泡剂和分散剂组成。将本发明复合发泡剂添加到脲醛树脂胶粘剂后可使脲醛树脂体积增大2-3倍，形成细致、均匀、持久的泡沫脲醛树脂，有效调节胶液的表面张力，减少面粉团聚现象，提高了脲醛树脂的流动性，解决了现有脲醛树脂胶粘剂所普遍存在的透胶、漏胶、胶层不均匀等不良现象，使胶合板板坯上的脲醛树脂具有良好的均匀性并保持渗透平衡，使调胶后的面粉和脲醛树脂的总用量减少10～30％；另外，本发明复合发泡剂安全性好，使用过程中不产生任何不良影响，能有效减少人造板的甲醛释放量，所制备人造板的各项力学性能均能达到国家标准要求。

Description

脲醛树脂用复合发泡剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种复合发泡剂及其制备方法，尤其涉及一种用于制造人造板的脲醛树脂黏合剂用复合发泡剂及其制备方法，本发明还涉及含有该复合发泡剂的脲醛树脂胶粘剂及其在制造人造板中的应用，属于木材胶黏剂添加剂类领域。

背景技术

改革开放30年来，中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年中国人造板产量达到8838.58万立方米，比2006年增长18.98％，且增速保持稳定。相应的，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，其年用量超过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。尤其是产量占全部人造板产量比例最高(达到40％以上)的胶合板，由于其受到原料、设备、工艺、质量等多方面因素限制，其技术改造和升级更加迫在眉睫。脲醛树脂由于受到合成条件以及制成胶液储存稳定性的限制，以致粘度很小，将其直接使用在胶合板板坯上会出现透胶现象而造成不必要的损失。现今生产中通用的方法为根据板坯品种、水分和工艺等多方面因素添加一定量的面粉作为增稠剂，以增加胶液固体含量、粘度和初粘性，减小透胶、甲醛释放量和固化时由于体积收缩所产生的内应力。但是每年面粉消耗量会因此超过100万吨，所造成的极大粮食浪费是触目惊心的，同时面粉不良的润湿性亦使调胶混合过程易形成“面疙瘩”，由于粘度的增大而带来流动性差，这都导致漏胶、胶层不均匀等现象从而使脲醛树脂利用率低下。由于木材胶粘剂，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，所以增强脲醛树脂的性能，提高其利用率，消减其毒性，这对人造板工业降低成本、提高质量、走向节能环保将起到至关重要的作用。

通过对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胶合板生产和应用的添加剂)的大量研究，发现所面临的主要问题有以下几个方面：1)人造板理化性能和成本之间的关系。公开号为CN101205348A的中国发明专利公开了向脲醛树脂中加入脱脂豆蛋白粉，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提高粘度、降低甲醛释放量并保证胶合强度，但同时存在成本较高或原料不易得等问题。公开号为CN1834183A的中国发明专利公开了向脲醛树脂中添加活性凹凸棒粘土等矿物粉体，由于其部分代替了大分子量物质，所影响的不仅是胶合强度，更体现在板材内应力的短期释放(局部翘起、鼓泡)和长期稳定性(板材脆性增大)等方面。2)工艺实用性和可操作性上。现有的胶粘剂发泡技术一般适于低粘、不添加面粉的脲醛树脂，并需要增加专门的发泡设备(转速需大于2000r/min)(例如公开号为CN1907552A的发明专利)，这对于机械化程度较低的胶合板生产企业无疑需要在设备和培训操作人员上增加投入，另外，由于其泡沫持久性不够好导致不能满足胶合板生产中较长的操作时间的需要。

发明内容

本发明目的之一是提供一种脲醛树脂用复合发泡剂；

本发明目的之二是提供一种制备上述脲醛树脂用复合发泡剂的方法；

本发明目的之三是将上述脲醛树脂用复合发泡剂应用于制造人造板(尤其是胶合板)；

本发明上述目的是通过以下技术方案来实现的：

一种脲醛树脂用复合发泡剂，包括由发泡剂、稳定剂和分散剂组成；

优选的，各组分的重量份是：发泡剂：450-550份，稳泡剂：90-110份，分散剂：90-110份；

进一步优选的，各组分的重量份是：发泡剂：500份，稳泡剂：100份，分散剂：100份。

其中，所述发泡剂由脱水明矾，碳酸氢钠，碳酸钙和硫酸铵组成；将上述各组分均匀混合在一起后，即得发泡剂；为了达到更好的发泡效果，各组分的重量份优选为：脱水明矾200-300份，碳酸氢钠600-900份，碳酸钙300-500份，硫酸铵500-800份；进一步优选的，各组分的重量份为：脱水明矾200份，碳酸氢钠700份，碳酸钙400份，硫酸铵700份。

所述稳泡剂包括瓜胶、骨胶、聚丙烯酰胺或羟甲基纤维素中的一种或一种以上所组成的混合物。

所述分散剂包括非离子型表面活性剂，例如，可以选自十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠中的一种或一种以上所组成的混合物。

本发明还提供了一种制备上述脲醛树脂用复合发泡剂的方法，该方法包括以下步骤：

(1)按所述重量份称取各组分；

(2)将各组分粉碎混合均匀，即得；

其中，将各组分可以采用机械粉碎或气流粉碎的方式进行；

为了达到更好的技术效果，优选的，将各组分粉碎至粒径为100-200微米之间。

本发明脲醛树脂用复合发泡剂的应用方法：

按照脲醛树脂胶粘剂(干基)总重量的1-5％的添加重量，将本发明脲醛树脂用复合发泡剂直接添加到脲醛树脂胶粘剂中，混合均匀后，即可作为制备人造板用的木材胶粘剂使用，其调胶设备和使用方法和现有的脲醛树脂胶粘剂完全相同。

本发明复合发泡剂添加到脲醛树脂胶粘剂后，可使脲醛树脂体积增大2-3倍，形成细致、均匀、持久的泡沫脲醛树脂，有效调节了胶液的表面张力，减少面粉团聚现象，提高其流动性，解决了现有的脲醛树脂胶粘剂所存在的透胶、漏胶、胶层不均匀等不良现象，使胶合板板坯上的脲醛树脂达到良好的均匀性和渗透平衡，使调胶后的面粉和脲醛树脂的总用量减少10～30％；本发明复合发泡剂安全性好，添加到脲醛树脂胶粘剂后不产生任何不良影响，采用添加了本发明复合发泡剂的脲醛树脂胶粘剂所生产的人造板的各项力学性能均达到了国家标准要求(GB9846.5-1988)。

本发明的主要优点包括：

1、本发明脲醛树脂用复合发泡剂在应用于制造人造板的过程中不需增加额外设备及工序，操作简单、使用方便，无需培训操作人员，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GB9846.5-1988设定标准)。

2、将本发明复合发泡剂添加到脲醛树脂胶粘剂后可使脲醛树脂呈细致、均匀的高效流动相，使面粉分散性好、表面张力适中，方便施胶；泡沫持久性高、活性期较长，适合生产中从施胶、组板到预压、热压较长的操作过程。

3、采用本发明复合发泡剂能显著降低人造板(特别是胶合板)生产胶粘剂的消耗量，相比于现有的脲醛树脂胶粘剂(没有添加本发明复合发泡剂)，可使每吨胶合板的生产中脲醛树脂和面粉的综合用量减少10～30％，使脲醛树脂的利用率高效发挥，大大节省了粮食消耗量和企业的生产成本。

4、虽然生产中使用的脲醛树脂在设备、工艺、质量等各方面千差万别，但是本发明复合发泡剂可适用于不同水敏感度的脲醛树脂，将其直接添加到脲醛树脂中后，用该胶粘剂所制备的人造板制品均达到GB9846.5-1988的要求。

5、采用本发明复合发泡剂能显著降低人造板的甲醛释放量，有利于人体健康。

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  复合发泡剂的制备

1、按以下重量称取各组分：

发泡剂500g，瓜胶100g，十二烷基苯磺酸钠100g；

其中发泡剂由以下重量份的各组分混合在一起而得：脱水明矾2份，碳酸氢钠7份，碳酸钙4份，硫酸铵7份；

2、将上述各组分采用机械粉碎的方式粉碎至粒径100-200微米之间，后混合均匀，即得。

实施例2  复合发泡剂的制备

1、按以下重量称取各组分：

发泡剂450g，骨胶90g，十二烷基苯磺酸钠90g；

其中发泡剂由以下重量份的各组分混合在一起而得：脱水明矾2份，碳酸氢钠6份，碳酸钙3份，硫酸铵5份；

2、将上述各组分采用气流粉碎的方式粉碎至粒径100-200微米之间，后混合均匀，即得。

实施例3  复合发泡剂的制备

1、按以下重量称取各组分：

发泡剂550g，聚丙烯酰胺110g，十二烷基硫酸钠110g；

其中发泡剂由以下重量份的各组分混合在一起而得：脱水明矾3份，碳酸氢钠9份，碳酸钙5份，硫酸铵8份；

2、将上述各组分采用机械粉碎的方式粉碎后混合均匀，即得。

实施例4  复合发泡剂的制备

1、按以下重量称取各组分：

发泡剂500g，羟甲基纤维素100g，十二烷基磺酸钠100g；

其中发泡剂由以下重量份的各组分混合在一起而得：脱水明矾3份，碳酸氢钠7份，碳酸钙4份，硫酸铵7份；

2、将上述各组分采用机械粉碎的方式粉碎后混合均匀，即得。

试验例1  本发明复合发泡剂的应用效果试验

1、供试样品：实施例1和2所制备的复合发泡剂，分别编号为样品1和样品2；

2、试验方法及结果：

(1)使用胶合板厂常用的调胶设备，在向脲醛树脂胶粘剂添加面粉(按脲醛树脂(干基)的40％添加)的阶段，分别将样品1和样品2按脲醛树脂(干基)的2％和4％的添加重量分别添加到脲醛树脂胶粘剂中，分别得到产品1和产品2。

对比添加前后脲醛胶和发泡脲醛胶的各项性能指标见表1。

表1  复合发泡剂添加前后脲醛树脂技术指标

注：1、本表中粘度指添加面粉后的脲醛树脂；2、T_1/2指泡沫脲醛树脂的半衰期，反应其泡沫持久性；3、对照产品：没有添加本发明复合发泡剂的脲醛树脂胶粘剂。

从表1可以看出，添加了本发明复合发泡剂后的脲醛树脂胶粘剂，相比于对照产品(没有添加本发明复合发泡剂的脲醛树脂胶粘剂)，其粘度有所降低；其发泡倍率超过了对照产品2.5倍以上；泡沫脲醛树脂的半衰期超过4小时以上。

(2)将对照产品、产品1和产品2分别按照胶合板常规的生产工艺进行施胶、组板、预压和热压，对比未发泡与分别按照2％和4％添加复合发泡剂已发泡的脲醛树脂的每吨板胶耗及成本节省量，同时对比添加前后胶合板产品各项性能指标(依照GB9846.5-1988设定的检测项目)，检测结果如表2所示。

表2  复合发泡剂的应用效果对比

注：¹施胶量为每平方米胶合板板坯单面的脲醛树脂(干基)使用量；²节省成本以每立方米胶合板综合成本计算。

由表2中可以看出，本发明脲醛树脂用树脂复合发泡剂可在不增加设备条件下，按照胶合板原有生产工艺进行生产，降低脲醛树脂和面粉调胶后综合施胶量的10-30％，有效降低了生产成本和甲醛释放量，同时保证了产品的理化性能不受影响(均能达到国标GB9846.5-1988的各项要求)。

试验例2  本发明复合发泡剂的应用效果试验

1、供试样品：实施例3和4所制备的复合发泡剂，分别编号为样品3和样品4；

2、试验方法及结果：

(1)使用胶合板厂常用的调胶设备，在向脲醛树脂胶粘剂添加面粉(按脲醛树脂(干基)的40％添加)的阶段，分别将样品3和样品4按脲醛树脂(干基)的2％和4％的添加重量分别添加到脲醛树脂胶粘剂中，分别得到产品3和产品4。

对比添加前后脲醛胶和发泡脲醛胶的各项性能指标见3。

表3  复合发泡剂添加前后脲醛树脂技术指标

注：1、本表中粘度指添加面粉后的脲醛树脂；2、T_1/2指泡沫脲醛树脂的半衰期，反应其泡沫持久性；3、对照产品：没有添加本发明复合发泡剂的脲醛树脂胶粘剂。

从表3可以看出，添加了本发明复合发泡剂后的脲醛树脂胶粘剂，相比于对照产品，其粘度明显降低；其发泡倍率超过了对照产品3.5倍以上；泡沫脲醛树脂的半衰期超过4.5小时以上。

(2)将对照产品、产品3和产品4分别按照胶合板常规的生产工艺进行施胶、组板、预压和热压，对比未发泡与分别按照2％和4％添加复合发泡剂已发泡的脲醛树脂每吨板胶耗及成本节省量，同时对比添加前后胶合板产品各项性能指标(依照GB9846.5-1988设定的检测项目)，检测结果如表4所示。

表4  复合发泡剂的应用效果对比

注：¹施胶量为每平方米胶合板板坯单面的脲醛树脂(干基)使用量；²节省成本以每立方米胶合板综合成本计算。

由表4中可以看出，本发明脲醛树脂用树脂复合发泡剂在节省施胶量15.6％这样较小比例时就可有效增加板材的力学性能，在节省施胶量30％这样较大比例时仍能达到国家标准中要求的胶合强度等理化性能指标(GB9846.5-1988)，同时显著降低了产品的甲醛释放量。

Claims (11)

1.一种脲醛树脂用复合发泡剂，其特征在于，包括以下各组分组成：发泡剂，稳泡剂和分散剂，所述发泡剂由脱水明矾，碳酸氢钠，碳酸钙和硫酸铵组成，所述稳泡剂包括瓜胶、骨胶、聚丙烯酰胺或羟甲基纤维素中的任意一种或一种以上所组成的混合物，所述分散剂包括非离子型表面活性剂。

2.按照权利要求1所述的脲醛树脂用复合发泡剂，其特征在于，各组分的重量份是：发泡剂450-550份，稳泡剂90-110份，分散剂90-110份。

3.按照权利要求2所述的脲醛树脂用复合发泡剂，其特征在于，各组分的重量份是：发泡剂500份，稳泡剂100份，分散剂100份。

4.按照权利要求1所述的脲醛树脂用复合发泡剂，其特征在于，脱水明矾200-300份，碳酸氢钠600-900份，碳酸钙300-500份，硫酸铵500-800份。

5.按照权利要求1所述的脲醛树脂用复合发泡剂，其特征在于，脱水明矾200份，碳酸氢钠700份，碳酸钙400份，硫酸铵700份。

6.按照权利要求1-3任何一项所述的脲醛树脂用复合发泡剂，其特征在于：所述非离子型表面活性剂选自十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠中的任意一种或一种以上所组成的混合物。

7.一种制备权利要求2-5任何一项所述的脲醛树脂用复合发泡剂的方法，包括以下步骤：

(1)按所述重量份称取各组分；

(2)将各组分粉碎后混合均匀，即得。

8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于：所述的粉碎是指将各组分粉碎至粒径100-200微米之间。

9.权利要求1-3任何一项所述的脲醛树脂用复合发泡剂在制造人造板的应用。

10.权利要求1-3任何一项所述的脲醛树脂用复合发泡剂在制造胶合板中的应用。

11.一种木材胶粘剂，其特征在于：含有权利要求1-3任何一项所述的脲醛树脂用复合发泡剂。