CN102391796B

CN102391796B - 脲醛树脂添加剂、制备方法及其应用

Info

Publication number: CN102391796B
Application number: CN 201110310009
Authority: CN
Inventors: 李建章; 张世锋; 刘江波; 于洋; 周文瑞; 高强
Original assignee: JIANGSU DAJIANG WOOD INDUSTRY Co Ltd; Beijing Forestry University
Current assignee: JIANGSU DAJIANG WOOD INDUSTRY Co Ltd; Beijing Forestry University
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2031-10-13
Also published as: CN102391796A

Abstract

本发明公开了一种脲醛树脂及其制备方法，所述脲醛树脂添加剂由以下重量配比的原料组成：水性环氧树脂（固体份）100－300份；尿素：100-1000份；水：50-1000；稳定剂：0.1-10份。脲醛树脂添加剂的制备，包括以下步骤：1）按权利要求1或2所述的原料配比，将原料依次加入反应釜,加入时开始搅拌,升温温度控制在40-60℃，充分搅拌均匀，用酸调反应液pH值为5.0-5.5；2）升温至70-72℃，反应30分钟，用碱调pH值为6.0-8.0，降温至30℃，出料。

Description

脲醛树脂添加剂、制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及一种消除有害化学物质的制剂及其制备方法，特别涉及一种用于消除甲醛的制剂及其制备方法。

背景技术

随着人民生活水平的不断提高，装饰装修、购置新家具已成为人们生活中平常的事情。装饰装修和家具制造中往往大量使用各类人造板，如胶合板、细木工板、中密度纤维板、刨花板等。2009年我国人造板的产量已经超过1亿m³，连续多年位于世界首位。而这些人造板使用的胶粘剂90％是脲醛树脂及其改性产品，存在着甲醛释放问题，常常成为室内空气中甲醛污染的主要来源。虽然，这些人造板的甲醛释放量在一段时间内会逐渐下降，但下降到一定程度后还会长期保持一个相对稳定的释放量。目前我国城市、农村新装修的家居中甲醛污染非常严重，普遍高出国家标准数倍。

甲醛为毒性较高的物质，在我国有毒化学品优先控制名单上甲醛高居第二位。甲醛对眼、粘膜和呼吸道有刺激作用，会引起慢性呼吸道疾病、过敏性鼻炎、免疫功能下降等，导致睡眠不安；甲醛被认为是潜在的致癌物质，可能是鼻癌、咽喉癌、皮肤癌的诱因。因此，消除甲醛污染，净化室内空气越来越引起人们的重视。

目前，人们消除室内空气中甲醛污染的主要方法是使用甲醛消除剂。但是，目前市场上销售的普通产品以及专利技术产品普遍存在的问题是：1、甲醛消除剂的价格偏高；而且消除效果差，表现为在一定时间内的甲醛消除量有限并且效果的持久性差，通常这些甲醛消除剂的有效期只有几天时间；2、由于大多数甲醛消除剂使用方法通常是通过一次或多次喷洒在人造板或家具的表面来消除散发的甲醛，因此不但使用不便，而且给消费者带来了的额外花费，另外，还有二次污染的缺陷；3、虽然有些甲醛消除剂能够直接用于脲醛树脂中，以便生产出甲醛释放量较低的人造板产品，但是往往导致人造板的成本提高、人造板力学性能下降严重和人造板生产效率降低。

例如，公开号为CN1404891A的专利文献中公开了一种甲醛消除剂，由于在该甲醛消除剂的制备过程中使用了酰肼类化合物，因此导致甲醛消除剂的价格昂贵；此外，该甲醛消除剂的使用方法为将其均匀喷涂或刷涂在人造板的表面或家具的内外表面，或者是将其适量雾状喷洒于室内空气中，因此给消费者带来不便，而且增加了消费者的额外费用。

公开号为CN1382744中公开了一种脲醛树脂添加剂，该添加剂是通过将尿素和纤维素加适量的水溶解后，添加适量硫酸铝和氢氧化钠，再加入固化剂如氯化胺制得的。虽然该脲醛树脂添加剂可以直接加入到脲醛树脂胶粘剂中使用以便消除脲醛树脂中残留的游离醛，但是由于该添加剂中含有尿素，其消除甲醛的机理就相当于降低了脲醛树脂的摩尔比，因此会造成人造板的胶接强度下降；此外，该添加剂中含有大量的纤维素，会增加脲醛树脂的粘度，因此不适用于刨花板与纤维板的生产。

发明内容

本发明的首要目的是针对现有技术存在的问题，提供一种可直接加入脲醛树脂胶粘剂中使用的脲醛树脂添加剂，该添加剂的甲醛消除率高、效果持久，不降低脲醛树脂生产人造板的效率及力学性能，从根本上消除人造板及其制品带来的室内空气中的甲醛污染问题。

本发明通过以下技术方案实现：

脲醛树脂添加剂，由以下重量配比的原料组成：

水性环氧树脂（固体份）100－300份；尿素：100-1000份；水：50-1000；稳定剂：0.1-10份。

特别优选上述原料为如下重量配比：

水性环氧树脂200份；尿素：400-600份；水：200-500份；稳定剂：0.5-6份。

本发明的另一目的是提供这种脲醛树脂添加剂的制备方法，包括以下步骤：

1）按上述原料的重量配比，将上述原料依次加入反应釜,加入时开始搅拌,升温温度控制在40-60℃，充分搅拌均匀，用酸调反应液pH值为5.0-5.5；

2）升温至70-72℃，反应30分钟，用碱调pH值为6.0-8.0，降温至30℃，出料。

步骤1）所述的酸为硫酸、盐酸、磷酸、甲酸、乙酸中的一种或多种混合；步骤2）中所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、三乙醇胺中的一种或多种混合。

本发明进一步改进方案是，所述的水性环氧树脂为环氧树脂的水分散物，可以通过直接乳化法、相反转法或自乳化法得到；可以是水乳型环氧树脂胶液(环氧树脂水乳液)，也可以是水溶性环氧树脂胶液(环氧树脂水溶液)。

本发明更进一步改进方案是，分散介质为水，优选蒸馏水或去离子水，也可以是优质井水。

本发明更进一步改进方案是，稳定剂为硼砂、偏硼酸钙或偏硼酸钠中的一种或多种混合（可以任意比例混合）。

本发明产品的优点是：

一、与人造板用脲醛树脂(UF) 及其改性产品（如，三聚氰胺改性脲醛树脂）生产技术配合，可以有效降低人造板甲醛释放量，使E2级人造板甲醛释放量达到E1级，E1级人造板甲醛释放量达到E0级，而且甲醛消除效果持久，不反弹。

二、本发明脲醛树脂添加剂可以与UF树脂及其改性产品配合使用，不降低人造板的生产效率。

三、由于本发明的脲醛树脂添加剂具有化学反应活性，能够参与脲醛树脂的固化，因此不会影响脲醛树脂胶接强度，不降低人造板产品的各项物理力学性能。

四、本发明脲醛树脂添加剂既可以在脲醛树脂的制胶过程中直接加入，也可以在制备人造板的调胶过程中加入，因此使用方便。

五、在人造板生产过程中使用本发明脲醛树脂添加剂时，不需要调整原有的生产工艺参数，不需要新的设备投资。

具体实施方式

实施例1

1、按以下重量配比进行原料备料

水乳型环氧树脂（固体含量50％）：200kg

蒸馏水：300kg

硼砂：0.5kg

尿素：300kg

氢氧化钠溶液（浓度30％）：适量

甲酸溶液（浓度20％）：适量

2、将蒸馏水、硼砂、尿素依次加入反应釜,开动搅拌,升温至40℃，充分搅拌均匀，用甲酸调反应液pH值为5.0-5.5；

3、升温至70-72℃，反应30分钟，用氢氧化钠调pH值为6.0-8.0，降温至30℃，出料。

表1 脲醛树脂添加剂产品技术指标

Figure 2011103100099100002DEST_PATH_IMAGE002

实施例2

1、按以下重量配比进行原料备料

水溶性环氧树脂（固体含量50％）:300kg

去离子水：800kg

硼砂:1kg

尿素：600kg

2、合成工艺与实施例1相同。

表2 脲醛树脂添加剂产品技术指标

Figure 2011103100099100002DEST_PATH_IMAGE004

实施例3

1、按以下重量配比进行原料备料：

水性环氧树脂（固体含量50％）:500kg

水：1000kg

硼砂和偏硼酸钙 (1:1混合):8kg

尿素：1000kg

2、合成工艺与实施例1相同。

表3 脲醛树脂添加剂产品技术指标

实施例4

1、按以下重量配比进行原料备料：

水性环氧树脂（固体含量50％）:400kg

水：600kg

偏硼酸钙、硼砂和偏硼酸钠（3:3:4混合）:4kg

尿素：400kg

2、合成工艺与实施例1相同。

表4 脲醛树脂添加剂产品技术指标

实施例5

1、按以下重量配比进行原料备料：

水性环氧树脂（固体含量50％）:400kg

水：800kg

偏硼酸钙和偏硼酸钠（1:1混合）:6kg

尿素：700kg

2、合成工艺与实施例1相同。

表5 脲醛树脂添加剂产品技术指标

实施例6

1、按以下重量配比进行原料备料：

水性环氧树脂（固体含量50％）:500kg

水：1000kg

硼砂：8kg

尿素：1000kg

2、合成工艺与实施例1相同。

表6 脲醛树脂添加剂产品技术指标

实施例7

1、按以下重量配比进行原料备料：

水性环氧树脂（固体含量50％）:300kg

水：300kg

偏硼酸钠:1kg

尿素：300kg

2、合成工艺与实施例1相同。

表7 脲醛树脂添加剂产品技术指标

实施例8

1、按以下重量配比进行原料备料：

水性环氧树脂（固体含量50％）:300kg

水：700kg

偏硼酸钙:1kg

尿素：600kg

2、合成工艺与实施例1相同。

表8 脲醛树脂添加剂产品技术指标

实验例1-8

在生产E2级（甲醛释放量大于30mg/100g）中密度纤维板的企业应用本发明实施例1－4的脲醛树脂添加剂。

该中密度纤维板生产中采用的脲醛树脂摩尔比为1.12，粘度为14－16s（涂-4杯，25℃），固体含量为50％，游离甲醛含量为0.31％。使用时添加0.5％重量份的固体氯化铵，搅拌均匀即可。

将实施例1－4的脲醛树脂添加剂分别按脲醛树脂添加剂与脲醛树脂的重量比例为1:100和5:100加入脲醛树脂中, 使用时添加固体氯化铵，氯化铵的添加量为上述加有脲醛树脂添加剂的脲醛树脂总重量的0.5％，按正常工艺（施胶量：10％，热压温度：180－190℃，热压时间：20s/mm，压力2-4MPa。）生产12mm厚的中密度纤维板，并按GB/T17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》检测方法对生产的中密度纤维板产品进行性能检测。

对照例1

采用上述脲醛树脂（不加本发明脲醛树脂添加剂）作为对照，按照同样工艺生产12mm厚的中密度纤维板。检测结果如表9所示。

表9 中密度纤维板性能检测结果

由上表可以看出，本发明脲醛树脂添加剂有效降低纤维板的甲醛释放量，与对照相比，添加量为脲醛树脂的5％时可降低甲醛释放量60％以上，可以使E2纤维板产品达到E1级标准，而且不降低产品力学性能。（甲醛释放量国家标准：E2级≤30 mg/100g，E1级≤9 mg/100g。）

由于本发明的添加剂直接应用于脲醛树脂中，从根本上降低了甲醛释放量，因此这种消除效果具有长期性。

实验例5-8

在生产E1级中密度纤维板的企业应用本发明实施例5－8的脲醛树脂添加剂。

该中密度纤维板生产中采用的改性脲醛树脂摩尔比为1.02，粘度为14－16s（涂-4杯，25℃），固体含量为53％，游离甲醛含量为0.15％。使用时添加0.5％重量份的固体氯化铵，搅拌均匀即可。

将实施例5－8的脲醛树脂添加剂分别按脲醛树脂添加剂与脲醛树脂的重量比例为1:100和5:100加入脲醛树脂中, 使用时添加固体氯化铵，氯化铵的添加量为上述加有脲醛树脂添加剂的脲醛树脂总重量的0.5％，按正常工艺（施胶量：10％，热压温度：185－195℃，热压时间：20s/mm，压力2-4MPa。）生产12mm厚的中密度纤维板，并按GB/T17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》检测方法对生产的中密度纤维板产品进行性能检测。

对照例2

采用上述脲醛树脂，除不加本发明脲醛树脂添加剂外，其余与实验例5-8相同，上述按照同样工艺生产12mm厚的中密度纤维板。检测结果如表10所示。

表10 中密度纤维板性能检测结果

由表10可以看出，本发明脲醛树脂添加剂有效降低中密度纤维板的甲醛释放量，添加量为脲醛树脂的5％时可降低甲醛释放量50％以上，可以使E1级产品达到E0级标准（E0级≤5 mg/100g）；而且力学性能基本不变，符合国家标准。

本发明技术及产品应用于脲醛树脂及其改性产品生产胶合板、刨花板等人造板上，具有与纤维板近似的甲醛消除效果。

Claims

1.脲醛树脂添加剂，其特征在于：由以下重量配比的原料组成：

水性环氧树脂固体份100－300份；尿素：100-1000份；水：50-1000份；稳定剂：0.1-10份；

所述稳定剂为硼砂、偏硼酸钙或偏硼酸钠中的一种或多种混合；

制备包括以下步骤：

1）所述的原料配比，将原料依次加入反应釜,加入时开始搅拌,升温温度控制在40-60℃，充分搅拌均匀，用酸调反应液pH值为5.0-5.5；

2.权利要求1所述的脲醛树脂添加剂，其特征在于：水性环氧树脂固体份200份；尿素：400-600份；水：200-500份；稳定剂：0.5-6份。

3.权利要求1或2所述的脲醛树脂添加剂，其特征在于：所述水为蒸馏水或去离子水。

4.权利要求1或2所述的脲醛树脂添加剂，其特征在于：水性环氧树脂为环氧树脂的水分散物，是水乳型环氧树脂胶液或水溶性环氧树脂胶液。