CN102775946B - Mdf_e1级脲醛树脂胶粘剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种MDF_E1级脲醛树脂胶粘剂，以甲醛和尿素为主要原料，以甲醛和尿素为主要原料，尿素分三批加入，并控制加入每批尿素后，使甲醛与尿素总量的摩尔比分别为2.4~3.0:1、1.3~1.5:1、0.8~1.0:1。制胶工艺采用弱碱-中强酸-弱碱反应路线，使原料依次在pH=8.0~8.5、pH=2.5~3.5、pH=8.0~8.5三种介质中进行反应，最终制得MDF_ E1级脲醛树脂胶粘剂。采用本发明制备E1级中密度纤维板，不需添加甲醛捕捉剂，也不需进行后期氨水处理即可达到降低甲醛释放量的效果。

Description

MDF_E1级脲醛树脂胶粘剂
技术领域
本发明涉及胶粘剂技术领域，尤其是一种用于生产E1级中密度纤维板的脲醛树脂胶粘剂。 
背景技术
脲醛树脂胶粘剂是尿素与甲醛通过缩聚反应而合成的热固性树脂，目前广泛用于木材加工及涂饰行业，尤其作为胶粘剂用于刨花板、胶合板、纤维板等木材加工行业中，占该行业胶粘剂总量的80%以上。但是，在使用脲醛树脂胶粘剂制板过程中，以及人造板装饰装修使用中，会释放出大量的游离甲醛，刺激人的眼睛及呼吸系统，危害人体健康，对环境污染也较为严重。人造板甲醛释放主要来自：①脲醛树脂中未反应的游离甲醛；②树脂中不稳定分子在热压或板材使用过程中又放出甲醛；③木材中半纤维素也会逐渐分解而释放出甲醛。 
申请号为200610059843.4的发明专利公开了一种脲醛树脂及其制备方法，该方法采用弱酸-弱碱-弱酸-弱碱的反应路线，以低摩尔比的甲醛和尿素为原料，尿素分四批加入甲醛中，加入第一批尿素之前，在50±5℃下使甲醛活化15~25分钟，在加入第四批尿素后，加入氨水进行后处理。该方法虽然在一定程度上降低了甲醛的释放量，但是易导致成品板中氨基残留，污染环境。 
申请号为200910028422.9的发明专利公开了一种环境友好型人造板用脲 醛树脂制备方法，采用弱碱-弱酸-弱碱的反应路线，甲醛一步加入，尿素分四批加入，通过加成反应、醚化反应、缩合反应生成脲醛树脂胶，在固化阶段通过添加0.08~3%的甲醛捕捉剂氨基酸降低残留的游离甲醛。此法虽然能够有效降低人造板游离甲醛释放量，但是往往同时降低人造板的胶合强度，另外，一般甲醛捕捉剂的价格远远高于脲醛树脂胶粘剂，因此，甲醛捕捉剂的添加使得产品成本上升，产品本身的市场竞争力降低。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种MDF_E1级脲醛树脂胶粘剂，将该胶粘剂用于生产纤维板后，能实现纤维板低甲醛释放、环境友好，提高市场竞争力。 
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种MDF_E1级脲醛树脂胶粘剂，以甲醛和尿素作为主要原料，通过以下步骤顺序制成： 
第一步：将甲醛加入反应釜后，加入三乙醇胺，三乙醇胺的量为总胶质量的0.005~1%，调整pH值为8.0~8.5； 
第二步：升温到30℃，加入第一批尿素，使甲醛与尿素的摩尔比为2.4~3.0:1，加入硼砂，硼砂的量为总胶质量的0.8~1.0%； 
第三步：升温到80~90℃，维持反应25~30分钟后，降温到80~85℃； 
第四步：调整pH值至2.5~3.5，继续反应至粘度为：25℃，涂-4杯20~22秒； 
第五步：调整pH值至8.0~8.5，加入第二批尿素，使甲醛与第一批和第二批尿素之和的摩尔比为1.3~1.5:1，加入三聚氰胺，三聚氰胺的量为总胶质量的1.5~2.5%，降温至60~70℃，维持反应20分钟； 
第六步：加入第三批尿素，使甲醛与第一批至第三批尿素之和的摩尔比为0.8~1.0:1，搅拌反应15~20分钟； 
第七步：调整pH值至8.0~8.5，降温到45~55℃，出料，制得固体含量为51~56%的MDF_E1级脲醛树脂胶粘剂。 
本发明通过利用糠醛理论，反传统合成脲醛树脂胶粘剂。在中强酸介质（pH=2.5~3.5），尿素与甲醛反应生成一定数量的Uron环（氧杂-3,5-二氮环己基-4-酮）结构小分子，然后再进一步聚合成具有Uron环链接的高分子，Uron环耐水解能力高于亚甲基脲，有利于提高胶接制品的耐水性，降低甲醛释放量。同时，聚合程度高，提高预压性能，更利于产品质量提高。 
本发明合成的脲醛树脂胶粘剂，不需添加甲醛捕捉剂，也不需进行后期氨水处理即能达到降低甲醛释放量的效果。采用本发明脲醛树脂胶粘剂生产E1级中密度纤维板，可使产品物理力学性能稳定，产品质量符合并优于GB/T11718-2009《中密度纤维板》干燥状态下使用的普通型中密度纤维板（MDF-GP REG）标准要求和CARB认证中甲醛释放量的要求。 
具体实施方式
下面进一步用实施例具体说明本发明的技术方案： 
实施例1 
原料组分 各组分占总胶质量的质量百分比
甲醛 27.913%
尿素 69.782%
三乙醇胺 0.005%
硼砂 0.800%
三聚氰胺 1.500%
生产1000kg的脲醛树脂胶粘剂，将37%的甲醛水溶液754.402kg加入反 应釜，加入98%三乙醇胺0.051kg，调节pH=8.0。用蒸汽加热反应釜，调节反应釜温度，当反应溶液达到30℃时，加入第一批98%尿素227.860kg，加入95%的硼砂8.421kg。升温到85℃，维持反应30分钟后，开冷却水使反应溶液降温到80℃。调节pH=2.5，用涂-4杯在25℃的条件下每十分钟检测一次反应溶液粘度，反应溶液粘度为20秒时立即调节pH=8.0，终止缩聚反应。加入第二批98%尿素210.332kg和98%三聚氰胺15.306kg，反应溶液降温到60℃后，维持反应20分钟。加入第三批98%尿素273.870kg后充分搅拌15分钟，让尿素吸收剩余的游离甲醛。调节反应溶液pH=8.0，待反应溶液降温到45℃，出料，得到外观透明，粘度为19.3s(涂-4杯，25℃)，固体含量为54.22%，固化时间为96.7s（100℃水)，pH=7.96，游离甲醛含量为0.122% 的E1级脲醛树脂胶粘剂。 
实施例2 
原料组分 各组分占总胶质量的质量百分比
甲醛 27.90%
尿素 69.75%
三乙醇胺 0.05%
硼砂 0.80%
三聚氰胺 1.50%
生产1000kg的脲醛树脂胶粘剂，将37%的甲醛水溶液754.054kg加入反应釜，加入98%三乙醇胺0.510kg，调节pH=8.0。用蒸汽加热反应釜，调节反应釜温度，当反应溶液达到30℃时，加入第一批98%尿素227.755kg，加入95%的硼砂8.421kg。升温到85℃，维持反应30分钟后，开冷却水使反应溶液降温到80℃。调节pH=2.5，用涂-4杯在25℃的条件下每十分钟检测一次反应溶液粘度，反应溶液粘度为20秒时立即调节pH=8.0，终止缩聚反应。 加入第二批98%尿素210.235kg和98%三聚氰胺15.306kg，反应溶液降温到60℃后，维持反应20分钟。加入第三批98%尿素273.744kg后充分搅拌15分钟，让尿素吸收剩余的游离甲醛。调节反应溶液pH=8.0，待反应溶液降温到45℃，出料，得到外观透明，粘度为20.65s(涂-4杯，25℃)，固体含量为51.81%，固化时间为76s（100℃水)，pH=7.03，游离甲醛含量为0.226%的E1级脲醛树脂胶粘剂。 
实施例3 
原料组分 各组分占总胶质量的质量百分比
甲醛 29.95%
尿素 66.55%
三乙醇胺 0.50%
硼砂 1.00%
三聚氰胺 2.00%
生产1000kg的脲醛树脂胶粘剂，将37%的甲醛水溶液809.413kg加入反应釜，加入98%三乙醇胺5.102kg，调节pH=8.5。用蒸汽加热反应釜，调节反应釜温度，当反应溶液达到30℃时，加入第一批98%尿素203.730kg，加入95%的硼砂10.526kg。升温到90℃，维持反应25分钟后，开冷却水使反应溶液降温到85℃。调节pH=3.0，用涂-4杯在25℃的条件下每十分钟检测一次反应溶液粘度，反应溶液粘度为22秒时立即调节pH=8.5，终止缩聚反应。加入第二批98%尿素203.730kg和98%三聚氰胺20.408kg，反应溶液降温到70℃后，维持反应20分钟。加入第三批98%尿素271.640kg后充分搅拌20分钟，让尿素吸收剩余的游离甲醛。调节反应溶液pH=8.5，待反应溶液降温到55℃，出料，得到外观透明，粘度为24.6s(涂-4杯，25℃)，固体含量为53%，固化时间为107.5s（100℃水)，pH=8.17，游离甲醛含量为0.074% 的E1级脲醛树脂胶粘剂。 
实施例4 
原料组分 各组分占总胶质量的质量百分比
甲醛 32.00%
尿素 64.00%
三乙醇胺 1.00%
硼砂 1.00%
三聚氰胺 2.00%
生产1000kg的脲醛树脂胶粘剂，将37%的甲醛水溶液864.865kg加入反应釜，加入98%三乙醇胺10.204kg，调节pH=8.5。用蒸汽加热反应釜，调节反应釜温度，当反应溶液达到30℃时，加入第一批98%尿素217.687kg，加入95%的硼砂10.526kg。升温到90℃，维持反应25分钟后，开冷却水使反应溶液降温到85℃。调节pH=3.5，用涂-4杯在25℃的条件下每十分钟检测一次反应溶液粘度，反应溶液粘度为22秒时立即调节pH=8.5，终止缩聚反应。加入第二批98%尿素217.687kg和98%三聚氰胺20.408kg，反应溶液降温到70℃后，维持反应20分钟。加入第三批98%尿素217.687kg后充分搅拌20分钟，让尿素吸收剩余的游离甲醛。调节反应溶液pH=8.5，待反应溶液降温到55℃，出料，得到外观透明，粘度为26.1s(涂-4杯，25℃)，固体含量为52.05%，固化时间为104s（100℃水)，pH=8.75，游离甲醛含量为0.177%的E1级脲醛树脂胶粘剂。 
上述实施例1-4中，所用原料的含量均为质量百分比含量。在调整pH值时，使用NaOH饱和溶液提高pH值，使用98%浓硫酸溶液和水配制成体积比为1:40的稀硫酸溶液降低pH值。 
应用实施例1-4中所得脲醛树脂胶粘剂制备E1级中密度纤维板的工艺 为：将木材进行削片、配比、热磨蒸煮、分解制成纤维后，在热磨纤维出口处施加本发明产品脲醛树脂胶粘剂，胶粘剂的用量为180~230kg/m3，胶粘剂在输送管道中充分混合，附着在纤维表面，经干燥、风选、料仓、铺装、齐边、热压后制成E1级中密度纤维板半成品，经翻板冷却、裁板齐边、毛板打印、堆垛24小时后，检验符合E1级国家标准后进行砂光处理，即得成品。 

Claims (1)

1.一种MDF_E1级脲醛树脂胶粘剂的制备方法，以甲醛和尿素作为主要原料，其特征是，通过以下步骤顺序制成：
第一步：将甲醛加入反应釜后，加入三乙醇胺，三乙醇胺的量为总胶质量的0.005～1%，调整pH值为8.0～8.5；
第二步：升温到30℃，加入第一批尿素，使甲醛与尿素的摩尔比为2.4～3.0:1，加入硼砂，硼砂的量为总胶质量的0.8～1.0%；
第三步：升温到80～90℃，维持反应25～30分钟后，降温到80～85℃；
第四步：调整pH值至2.5～3.5，继续反应至粘度为：25℃，涂-4杯20～22秒；
第五步：调整pH值至8.0～8.5，加入第二批尿素，使甲醛与第一批和第二批尿素之和的摩尔比为1.3～1.5:1，加入三聚氰胺，三聚氰胺的量为总胶质量的1.5～2.5%，降温至60～70℃，维持反应20分钟；
第六步：加入第三批尿素，使甲醛与第一批至第三批尿素之和的摩尔比为0.8～1.0:1，搅拌反应15～20分钟；
第七步：调整pH值至8.0～8.5，降温到45～55℃，出料，制得固体含量为51～56%的MDF_E1级脲醛树脂胶粘剂。
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