CN102604573A - E0级三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

一种E0级三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂及其制备方法和应用，其特点是，包含的原料有：E0级三聚氰胺改性脲醛树脂、复合固化剂和复合型填料，E0级三聚氰胺改性脲醛树脂由下述配比的原料制成，甲醛100质量份、聚乙烯醇0.1～0.5质量份、碱性催化剂100～200ml、酸性催化剂200～400ml，甲醛与尿素十三聚氰胺的摩尔比F/(U+M)＝0.80-0.98；复合固化剂由下述配比的原料制成，氯化铵200-250质量份、草酸150-200质量份、柠檬酸400-450质量份、酒石酸100-150质量份和水500-800份；复合型填料由下述配比的原料制成，工业面粉60质量份、800目轻质碳酸钙20质量份和800目木粉20质量份。E0级三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂应用于板材的胶合。具有游离甲醛含量低、成本低廉、良好的预压性能和较好胶合性能等优点。

Description

E0级三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种E0级三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂，用于压制多层胶合板，属于林业工程中的木材科学与技术领域。 

背景技术

目前，脲醛树脂胶黏剂消费约占我国合成胶黏剂总消费量的2/3。随着国家2002年1月正式公布的“室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放量”强制标准GB18580-2001的实施，环保型脲醛胶市场需求呈现爆炸式增长。从技术角度看，我国已开发出E₂级产品生产技术，E₁级产品生产技术还不是很完善，很多国内知名的大企业为了寻求生产、市场的稳定，迫不得已从国外的几个大品牌公司(如太尔、卡斯特)购进胶水，致使生产成本增加，利润再一次被压缩。环保型脲醛树脂胶黏剂还不够完善主要体现在以下几个方面：(1)为达到降醛目的致使胶水中游离尿素过多，三聚氰胺反应不充分；(2)板坯预压性差；(3)胶合板甲醛释放量不稳定，同一批次产品，甲醛释放量时高时低。 

发明内容

本发明的目的是针对已有技术存在的不足，基于一个总体构思，提供一种具有游离甲醛含量低、储存时间长、成本低廉、热压温度低、胶合强度高和预压性能好的E0级三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂，并提供其制备方法及在多层胶合板中的应用。 

实现本发明的目的所采用的技术方案是： 

一种E0级三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂，属于热固性树脂胶黏剂，其特征是：它包含有E0级三聚氰胺改性脲醛树脂、复合固化剂和复合型填料，所述E0级三聚氰胺改性脲醛树脂由下述配比的原料制成，甲醛100质量份、聚乙烯醇0.1～0.5质量份、尿素73-89质量份、三聚氰胺2.6-4.0质量份、碱性催化剂100～200ml、酸性催化剂200～400ml，甲醛与尿素十三聚氰胺的摩尔比F/(U+M)＝0.80-0.98；所述复合固化剂由下述配比的原料制成，氯化铵200-250质量份、草酸150-200质量份、柠檬酸400-450质量份、酒石酸100-150质量份和水500-800份；所述的复合型填料由下述配比的原料制成，工业面粉60质量份、800目轻质碳酸钙20质量份和800目木粉20质量份。 

所述的甲醛为37％工业品级的甲醛，所述的尿素为纯度98％、含氮量46％，所述的聚乙烯醇型号为2099聚乙烯醇。 

所述的碱性催化剂为氢氧化钠，三乙醇胺，氨水溶液中的一种或几种；酸性催化剂为甲 酸，过硫酸铵，硼酸溶液中的一种或几种。 

所述的碱性催化剂为质量百分比浓度25％；所述的酸性催化剂为质量百分比浓度25％。 

所述的氯化铵、草酸、柠檬酸、酒石酸均为工业品，水为自来水。 

实现本发明的另一目的所采用的技术方案是：一种E0级三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂的制备方法，其特征是，它包含有以下步骤： 

(1)E0级三聚氰胺改性脲醛树脂的制备： 

①将100质量份的甲醛溶液投入反应釜中，开动搅拌器，搅拌速度为：300～500r/min，用碱性催化剂调pH值为8.0～9.0；升温至40℃～50℃，投入0.1～0.5份的聚乙烯醇，并加入甲醛与尿素摩尔比F/U＝1.8-2.2的第一部分尿素、和甲醛与尿素十三聚氰胺的摩尔比F/(U+M)＝0.83-1.00第一部分三聚氰胺，升温至85～95℃，保温30min； 

②用酸性催化剂调pH值为5.0～5.5，并加入甲醛与尿素摩尔比F/U＝1.3-1.5第二部分尿素，进行缩聚反应至目标黏度，停止反应； 

③用碱性催化剂调pH值为6.0～6.8，加入甲醛与尿素十三聚氰胺的摩尔比F/(U+M)＝0.81-0.99第二部分三聚氰胺和甲醛与尿素摩尔比F/U＝1.0-1.2第三部分尿素，在88～90℃温度下保温30min； 

④加入甲醛与尿素十三聚氰胺的摩尔比F/(U+M)＝0.80-0.98第三部分三聚氰胺； 

⑤用碱性催化剂调pH值为7.5～8.0，加入甲醛与尿素摩尔比F/U＝0.85-1.03第四部分尿素，在70～80℃下保温30min； 

⑥降温冷却出料得到E0级三聚氰胺改性脲醛树脂成品。 

(2)复合固化剂的制备： 

将所述质量份的氯化铵、草酸、柠檬酸、酒石酸，依次缓慢均匀地加入到40-50℃水中，搅拌30分钟分散均匀，即得复合固化剂。 

(3)E0级三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂的制备： 

按下述配比原料如下：E0级三聚氰胺改性脲醛树脂100质量份、复合型填料15-25质量份和复合固化剂3-5质量份，将复合型填料缓慢加入E0级三聚氰胺改性脲醛树脂中，搅拌15分钟后，再加入复合固化剂，搅拌20分钟后，在室温下活性期4-6小时制成E0级三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂成品。 

本发明的又一目的是：一种E0级三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂作为板材胶合的应用。 

本发明的E0级三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂，不同于仅通过降低甲醛与尿素的摩尔比或加入较大量的三聚氰胺分段合成的低毒改性脲醛树脂胶黏剂；不同于通过改变合成工艺，提高初期树脂缩合度，再加入聚乙烯醇，后期通过脱水等手段降低游离甲醛含量，改善预压性； 不同于仅适用于部分树种及用胶量较少(如限制2个胶层以下等)的木材胶合制品用低毒脲醛树脂胶黏剂。本发明的独到之处在于以分子水平结构优化和定向合成为目的，采用在加成反应阶段加入少量三聚氰胺，再转入弱酸性条件使其与尿素、甲醛充分共聚，从而提高E0级三聚氰胺改性脲醛树脂稳定性，实现同类胶黏剂原料成本低的优势，在常规反应温度条件下制备出非脱水E0级三聚氰胺改性脲醛树脂和复合固化剂，并给出独特的使用方法。 

本发明具有构思独特、工艺规范、操作简便、设备易得、无环境污染、易于实施、价格低廉等特点，可广泛用于板材胶合，所述的板材包括多层胶合板、三层实木、竹、竹木复合地板、多层实木复合地板、细木工板、弯曲木等，生产中具有优良的预压性，室温预压时间不大于40分钟，胶合强度高、甲醛释放量达到GB/T9846-2004中E0级要求。具有实用和推广价值，应用后将产生较大的社会环境和经济效益。 

具体实施方式

下面结合本发明的实施例和试验例对本发明作进一步描述，但本发明并不限于本具体实施方式实施例，本领域普通技术人员以本发明技术方案作某些修改，仍在本发明保护范围内。 

本发明的E0级三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂的E0级三聚氰胺改性脲醛树脂英文名称缩写为E0-MUF。 

实施例1-3制备E0级三聚氰胺改性脲醛树脂所用原料及用量见表1： 

表1 

制备方法：以实施例1为例，其他实施例除原料用量外与实施例1相同。 

1)将100质量份的甲醛溶液投入反应釜中，开动搅拌器，搅拌速度为：300～500r/min，用碱性催化剂调pH值为8.5～9.0；升温至40℃，投入0.1～0.5份的聚乙烯醇，并加入尿素①和三聚氰胺①，升温至90～98℃，保温30min； 

2)用酸性催化剂调pH值为5.0～5.5，并加入占尿素②，进行缩聚反应至黏度：20～24s/30℃-涂4杯时停止反应； 

3)用碱性催化剂调节反应液至弱酸性，加入三聚氰胺②和尿素③，在88～90℃温度下保温30min； 

4)加入三聚氰胺③； 

5)用碱性催化剂调pH值为7.5～8.0，加入尿素④，在70～80℃下保温30min； 

6)降温冷却出料得到E0-MUF树脂成品。 

实施例4-6：制备复合固化剂所用原料及用量见表2： 

表2 

制备方法：以实施例4为例，其它实施例除原料用量外与实施例4相同。 

将200kg氯化铵、200kg草酸、450柠檬酸、100酒石酸，依次缓慢地加入到40-50℃的500kg水中，搅拌30分钟分散均匀，得复合固化剂。 

制备E0级三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂： 

按下述配比原料如下：E0级三聚氰胺改性脲醛树脂100质量份、复合型填料15-25质量份和复合固化剂3-5质量份，将复合型填料缓慢加入E0-MUF树脂中，搅拌15分钟后，再加入复合固化剂，搅拌20分钟后，在室温下活性期4-6小时制成E0级三聚氰胺改性脲醛树脂 胶黏剂。 

实施例7-9制备E0级三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂见表3： 

各实施例所用原料及用量见表3。 

表3 

使用方法：以实施例7为例，其它实施例除原料用量外与实施例7相同。 

先将15kg复合型填料缓慢加入100kgE0-MUF树脂中，搅拌10分钟后再加入5kg复合固化剂，搅拌20分钟后即可使用。 

热压工艺：双面涂胶量280-320g/m²；闭口陈化时间：30min；预压压力：1.0MPa，预压时间：30min；热压温度：105～110℃，热压压力：1.0-1.2MPa，热压时间：1min/mm。 

本发明的E0级三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂作为板材粘接的应用，包括用于多层胶合板，三层实木、竹、竹木复合地板，多层实木复合地板，细木工板，弯曲木等胶合制品。 

试验例1：本发明的E0-MUF树脂胶黏剂与国内外现有的E0-MUF树脂胶黏剂的性能试验结果见表4。 

表4 

注：表中粉末状胶黏剂使用时加水强烈搅拌成液状应用，成本按液状计算；成本是按照 主要原料价格：尿素2000元/吨、甲醛1500元/吨、三聚氰胺9000元/吨，计算得出。 

试验例2本发明胶黏剂的产品性能测试 

将实施例1-6所得的胶黏剂，送国家人造板与木竹制品质量监督检验中心测试其产品性能，测试结果见表5。 

表5 

项目	测试结果
		E0-MUF树脂外观	乳白色粘稠液体，均匀无颗粒状物质
E0-MUF树脂固含量(％)	52-55
		E0-MUF树脂黏度(mpa.s)	85-120
E0-MUF树脂pH值	7.5-8.0
		E0-MUF树脂游离甲醛含量(％)	0.03-0.05
复合固化剂外观	透明无色液体
		复合固化剂pH值	0.5-1.0
胶黏剂在(25℃)适用期(h)	4-6
		E0-MUF树脂贮存期(天)	30
胶黏剂在(25℃)的预压成型时间(min)	30-40

试验例3：本发明胶黏剂的胶合性能试验 

将本发明胶黏剂分别应用于五合青杨胶合板、细木工板、三层实木复合地板等热压胶合制品的生产性试验，并将试验所得各胶合制品送国家人造板与木竹制品质量监督检验中心检测其胶合性能，检测结果见表6。 

表6 

结论：经上述试验例证明，本发明的E0-MUF树脂胶黏剂的制备方法可操作性强，胶黏剂性能稳定，具有粘度低、游离甲醛含量低、室温下的贮存期与活性期长等特点，尤其是具有预压成型时间短的优异性能，可满足各种木竹材胶合制品生产工艺的要求。按本发明胶黏剂使用方法制成的胶合制品各项理化性能指标，达到国家标准要求。 

Claims (7)

1.一种E0级三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂，属于热固性树脂胶黏剂，其特征是：它包含有E0级三聚氰胺改性脲醛树脂、复合固化剂和复合型填料，所述E0级三聚氰胺改性脲醛树脂由下述配比的原料制成，甲醛100质量份、聚乙烯醇0.1～0.5质量份、尿素73-89质量份、三聚氰胺2.6-4.0质量份、碱性催化剂100～200ml、酸性催化剂200～400ml，甲醛与尿素+三聚氰胺的摩尔比F/(U+M)＝0.80-0.98；所述复合固化剂由下述配比的原料制成，氯化铵200-250质量份、草酸150-200质量份、柠檬酸400-450质量份、酒石酸100-150质量份和水500-800份；所述的复合型填料由下述配比的原料制成，工业面粉60质量份、800目轻质碳酸钙20质量份和800目木粉20质量份。

2.根据权利要求1所述的E0级三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂，其特征是：所述的甲醛为37％工业品级的甲醛，所述的尿素为纯度98％、含氮量46％，所述的聚乙烯醇型号为2099聚乙烯醇。

3.根据权利要求1所述的E0级三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂，其特征是：所述的碱性催化剂为氢氧化钠，三乙醇胺，氨水溶液中的一种或几种；酸性催化剂为甲酸，过硫酸铵，硼酸溶液中的一种或几种。

4.根据权利要求1或3所述的E0级三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂，其特征是：所述的碱性催化剂为质量百分比浓度25％；所述的酸性催化剂为质量百分比浓度25％。

5.根据权利要求1所述的E0级三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂，所述的氯化铵、草酸、柠檬酸、酒石酸均为工业品，水为自来水。

6.根据权利要求所述的E0级三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂的制备方法，其特征是：它包含有以下步骤：

(1)E0级三聚氰胺改性脲醛树脂的制备：

①将100质量份的甲醛溶液投入反应釜中，开动搅拌器，搅拌速度为：300～500r/min，用碱性催化剂调pH值为8.0～9.0；升温至40℃～50℃，投入0.1～0.5份的聚乙烯醇，并加入甲醛与尿素摩尔比F/U＝1.8-2.2的第一部分尿素和甲醛与尿素+三聚氰胺的摩尔比F/(U+M)＝0.83-1.00第一部分三聚氰胺，升温至85～95℃，保温30min；

②用酸性催化剂调pH值为5.0～5.5，并加入甲醛与尿素摩尔比F/U＝1.3-1.5第二部分尿素，进行缩聚反应至目标黏度，停止反应；

③用碱性催化剂调pH值为6.0～6.8，加入甲醛与尿素+三聚氰胺的摩尔比F/(U+M)＝0.81-0.99第二部分三聚氰胺和甲醛与尿素摩尔比F/U＝1.0-1.2第三部分尿素，在88～90℃温度下保温30min；

④加入甲醛与尿素+三聚氰胺的摩尔比F/(U+M)＝0.80-0.98第三部分三聚氰胺； 

⑤用碱性催化剂调pH值为7.5～8.0，加入甲醛与尿素摩尔比F/U＝0.85-1.03第四部分尿素，在70～80℃下保温30min；

⑥降温冷却出料得到E0级三聚氰胺改性脲醛树脂成品；

(2)复合固化剂的制备：

将所述质量份的氯化铵、草酸、柠檬酸、酒石酸，依次缓慢均匀地加入到40-50℃水中，搅拌30分钟分散均匀，即得复合固化剂；

(3)E0级三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂的制备：

按下述配比原料如下：E0级三聚氰胺改性脲醛树脂100质量份、复合型填料15-25质量份和复合固化剂3-5质量份，将复合型填料缓慢加入E0级三聚氰胺改性脲醛树脂中，搅拌15分钟后，再加入复合固化剂，搅拌20分钟后，在室温下活性期4-6小时制成E0级三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂成品。

7.根据权利要求1所述的E0级三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂作为板材胶合的应用。