CN102585129A - 一种人造板用脲醛树脂及其改性调制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种人造板用脲醛树脂及其改性调制方法，属于胶黏剂行业领域。该脲醛树脂在固化阶段通过加入复合固化剂，该复合固化剂为过硫酸铵、助剂、酸组成，可以抑制和吸收由于树脂水解释放游离甲醛，进一步去除人造板中的游离甲醛，做到板坯预压时不开胶、微甲醛释放、耐水性能好的脲醛树脂胶粘剂，脲醛树脂胶黏剂产品固含量为50～55%，游离甲醛含量在0.05%～0.1%之间，胶液粘度在100～200mPa·s，用其制造的人造板游离甲醛释放量为0.3mg/L以下，是一种无公害、污染小、绿色环保型人造板。
Description
技术领域
本发明涉及一种人造板用脲醛树脂改性调制方法，属于胶黏剂行业领域。
背景技术
脲醛树脂胶粘剂因其价格低廉、工艺性能好，为木材工业所广泛应用，是国内外木材加工业中最主要的粘合剂。脲醛树脂胶粘剂是在固化剂的条件下，将线型可溶性树脂转化成体型结构的过程，这是缩聚反应的继续，也是形成胶合强度的关键过程，对产品的胶接质量起到至关重要的作用。但是，脲醛树脂胶粘剂与其它胶粘剂相比，存在耐水性差、固化后胶层脆性大、耐老化性能差、游离甲醛含量高等缺点，因而限制了它的使用范围。脲醛树脂胶粘剂中游离甲醛含量高，以及在生产和使用过程中，加入固化剂后胶接制品散发出来的游离甲醛对环境造成的污染，已成为严重的社会问题。
在脲醛树脂胶黏剂调制过程中，调胶时一般都要加人氯化铵、硫酸铵等强酸弱碱盐作为固化剂。另外,如果在低游离甲醛含量的脲醛树脂胶粘剂中直接加人强酸(如盐酸、硫酸)，也可以使树脂的固化时间大为缩短，甚至会使首先接触酸的树脂部分瞬间凝胶、固化而不能使用。强酸能够使低游离甲醛含量脲醛树脂胶粘剂快速固化的现象，说明了体系pH值降低是脲醛树脂胶粘剂固化的关键之一，低游离甲醛含量脲醛树脂胶粘剂用铵盐固化时，固化速度变得很慢，其主要原因之一也是由于体系pH值降低较慢、降幅较小所致。
专利200610066710.X提供一种用于胶合板的脲醛树脂及其制备方法，通过在脲醛树脂的合成过程中添加为甲醛和尿素总重量0.01~1％的高吸水性树脂或在脲醛树脂胶调制过程中添加为脲醛树脂总重量0.01~1％的高吸水性树脂，有效防止了胶合板生产中涂胶单板的陈化过度，保证涂胶单板即使在风大、湿度低的情况下进行长时间的陈化，也不会出现板坯预压效果不好和在胶合板热压后出现开胶情况；基本不改变原有合成与调胶工艺，简单易行，成本低。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种人造板用脲醛树脂改性调制方法，该脲醛树脂在固化阶段通过加入复合固化剂可以抑制和吸收由于树脂水解释放游离甲醛，进一步去除人造板中的游离甲醛，做到板坯预压时不开胶、微甲醛释放、耐水性能好的脲醛树脂胶粘剂，并可以制得无公害、污染小、绿色环保型人造板。
一种人造板用脲醛树脂，由以下重量份数计的原料制备而成，
尿素 100份
甲醛（37%wt） 110～120份、
氢氧化钠 0.1～0.4份、
过硫酸铵 4～6份、
助剂 2～3份、
酸 1～1.5份；
其中所述的助剂为氯化铵、三乙醇胺的一种或两种混合物；
其中所述的酸为甲酸、草酸或盐酸中的一种。
上述人造板用脲醛树脂的改性调制方法，按照下述步骤进行：尿素在整个过程中分批加入，先将110～120份甲醛（37%wt）溶液投入到反应釜中，0.1～0.4份氢氧化钠调节pH在7.2～7.5，搅拌加热至60℃，加入60份尿素，保温0.5，完成预混过程；再加热至95～98℃，再加入7份尿素，pH在7.2～7.5，反应0.5～1.0小时，用甲酸溶液调节pH在7.2～7.5，反应0.5～1.0小时，完成线型缩聚过程；继续加入20份尿素，用甲酸溶液调节pH至4.8～5.1，控制反应温度在85～90℃左右继续反应0.6～1.5小时，完成了体型交联缩聚反应过程，反应釜夹套内通入冷却水，再加入13份尿素，4～6份过硫酸铵、助剂2～3份、1～1.5份酸反应，蒸馏出水，冷却，出料。
上述方案制得的脲醛树脂胶黏剂产品固含量为50～55%，游离甲醛含量在0.05%～0.1%之间，胶液粘度在100～200 mPa·s，用其制造的人造板游离甲醛释放量为≤0.3mg/L，符合国家E1~E0级人造板环保标准。
本发明具有以下优点：
1、通过甲醛与尿素“分批加入、多点分段”，有效调节缩合反应各阶段加料量、pH值与温度的控制体系；从微观促进“体型”有机小分子的形成；提高缩聚程度，降低羟甲基、亚甲基醚、半缩甲醛的含量，减少可能因环境条件变化产生的甲醛。
2、添加复合固化剂来调制脲醛树脂缩合阶段的反应过程，树脂中存在的经甲基和二亚甲基醚键，受温度影响容易断裂分解而释放出甲醛，在酸性环境和水分存在的条件下，分解反应进一步加速，树脂的酸性增大，释放出甲醛。
具体实施方式
本发明人造板中游离甲醛释放量的测定方法：将直径为15cm定量滤纸浸人到上述脲醛树脂胶液中，将浸透胶液的滤纸放在室温下风干30min，然后在温度为100℃的烘箱中加热10min，将完全固化的滤纸取出用于甲醛释放量的测定。
生产脲醛树脂胶黏剂的原料投料比为，以尿素用量为100重量份作为计算基准，主要有110～120份甲醛（37%wt）、0.1～0.4份氢氧化钠、4～6份过硫酸铵、助剂2～3份、1～1.5份酸反应制得。
实施例1
原料组成及含量：甲醛110份（37%wt）800Kg、尿素100份580Kg、氢氧化钠0.1份7.3kg、过硫酸铵4份26kg、2份氯化铵14.5kg，1份盐酸6.5kg，尿素在整个过程中分四批加入。
首先，在反应釜中，加入800Kg甲醛溶液，加入7.3kg氢氧化钠调节pH在7.2，拌加热至60℃，加入360Kg尿素，保温0.5小时，完成预混过程；再加热至95℃，再加入40Kg尿素，pH在7.2，反应0.5小时，用甲酸溶液调节pH在7.2，反应0.5小时，完成线型缩聚过程；继续加入115Kg尿素，用甲酸溶液调节pH至4.8，控制反应温度在85℃左右继续反应0.6小时，完成了体型交联缩聚反应过程，反应釜夹套内通入冷却水，再加入75Kg尿素、过硫酸铵4份26kg、2份氯化铵14.5kg，1份甲酸6.5kg，蒸馏出水，冷却，出料。所得产品检测结果如下：
固含量 50%
游离甲醛 0.05%
胶液粘度 100mPa·s
游离甲醛释放量为0.28mg/L
实施例2
原料组成及含量：甲醛115份（37%wt）1672Kg、尿素100份1160Kg、氢氧化钠0.2份15.2kg、过硫酸铵5份32kg、2.5份氯化铵18kg，1份草酸6.5kg，尿素在整个过程中分四批加入。
首先，在反应釜中，加入1672Kg甲醛溶液，加入15.2kg氢氧化钠调节pH在7.4，拌加热至60℃，加入720Kg尿素，保温0.5小时，完成预混过程；再加热至96℃，再加入80Kg尿素，pH在7.4，反应0.8小时，用甲酸溶液调节pH在7.3，反应0.8小时，完成线型缩聚过程；继续加入230Kg尿素，用甲酸溶液调节pH至5，控制反应温度在87℃左右继续反应1.2小时，完成了体型交联缩聚反应过程，反应釜夹套内通入冷却水，再加入150Kg尿素、过硫酸铵5份32kg、2.5份氯化铵18kg，1份草酸6.5kg，蒸馏出水，冷却，出料。所得产品检测结果如下：
固含量 52%
游离甲醛含量 0.07%
胶液粘度 80mPa·s
游离甲醛释放量为0.25mg/L
实施例3
原料组成及含量：甲醛120份（37%wt）1745Kg、尿素100份1160Kg、氢氧化钠0.4份30.4kg、过硫酸铵6份38kg、3份三乙醇胺21kg，1.5份盐酸9.7kg，尿素在整个过程中分四批加入。
首先，在反应釜中，加入1745Kg甲醛溶液，加入30.4kg氢氧化钠调节pH在7.4，拌加热至60℃，加入720Kg尿素，保温1小时，完成预混过程；再加热至98℃，再加入80Kg尿素，pH在7.5，反应1小时，用甲酸溶液调节pH在7.5，反应1小时，完成线型缩聚过程；继续加入230Kg尿素，用甲酸溶液调节pH至5，控制反应温度在90℃左右继续反应1.5小时，完成了体型交联缩聚反应过程，反应釜夹套内通入冷却水，再加入150Kg尿素、过硫酸铵6份38kg、3份三乙醇胺21kg，1.5份盐酸9.7kg，蒸馏出水，冷却，出料。所得产品检测结果如下：
固含量 55%
游离甲醛含量 0.06%
胶液粘度 180mPa·s
游离甲醛释放量为0.26mg/L。
Claims (4)
1.一种人造板用脲醛树脂，其特征在于由以下重量份数计的原料制备而成，
尿素 100份、
甲醛（37%wt） 110～120份、
氢氧化钠 0.1～0.4份、
过硫酸铵 4～6份、
助剂 2～3份、
酸 1～1.5份。
2.根据权利要求1所述的一种人造板用脲醛树脂，其特征在于其中所述的助剂为氯化铵、三乙醇胺的一种或两种混合物。
3.根据权利要求1所述的一种人造板用脲醛树脂，其特征在于其中所述的酸为甲酸、草酸或盐酸中的一种。
4.权利要求1所述的一种人造板用脲醛树脂的改性调制方法，其特征在于按照下述步骤进行：尿素在整个过程中分批加入，先将110～120份甲醛（37%wt）溶液投入到反应釜中，0.1～0.4份氢氧化钠调节pH在7.2～7.5，搅拌加热至60℃，加入60份尿素，保温0.5，完成预混过程；再加热至95～98℃，再加入7份尿素，pH在7.2～7.5，反应0.5～1.0小时，用甲酸溶液调节pH在7.2～7.5，反应0.5～1.0小时，完成线型缩聚过程；继续加入20份尿素，用甲酸溶液调节pH至4.8～5.1，控制反应温度在85～90℃左右继续反应0.6～1.5小时，完成了体型交联缩聚反应过程，反应釜夹套内通入冷却水，再加入13份尿素，4～6份过硫酸铵、助剂2～3份、1～1.5份酸反应，蒸馏出水，冷却，出料。
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