CN102994003B - 脲醛树脂添加剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
一种脲醛树脂添加剂，包括海泡石粉、膨化土豆粉、水溶性高分子化合物、oat废料和蘑菇菌棒粉，其中海泡石粉：膨化土豆粉：水溶性高分子化合物：oat废料：蘑菇菌棒粉的重量份配比为100：1-40：1-10：2-30：1-30。应用上述添加剂的人造板用脲醛树脂胶粘剂，添加剂和脲醛树脂的重量比为15-40:100。添加剂的优点：与脲醛树脂胶具有良好的混合性，能够赋予脲醛树脂良好的预压性；可吸附及与人造板生产中产生的甲醛反应，减少人造板甲醛释放量；制造成本低；应用该脲醛树脂添加剂的脲醛树脂胶粘剂预压性高，甲醛释放量低，物理性能良好，成本低，适合大规模的生产和销售。
Description
技术领域
本发明涉及一种添加剂及其应用，特别涉及一种用于人造板用脲醛树脂胶粘剂的添加剂，以及该添加剂在脲醛树脂胶粘剂中的应用。
背景技术
近十年来我国人造板产量一直高居世界首位。在胶合板、细木工板生产过程中，胶粘剂中往往要加入总重量20-30%的面粉作为填料（即添加剂），以提高胶粘剂预压性能，提高生产效率，减少胶粘剂用量，降低生产成本，为此每年要消耗小麦面粉200-300万吨，折合人民币40-60亿元。
目前，人造板生产中普遍采用的胶粘剂是甲醛系合成树脂，主要是脲醛树脂及其改性产品。虽然经过多年的努力，我国人造板胶粘剂生产水平有了很大提高，人造板及其制品环保特性有了很大改善，但是仍有不少企业生产的人造板特别是胶合板（含细木工板）及其制品（家具、木地板、室内木质装饰材料等）存在着较为严重的甲醛释放问题，是室内空气污染中甲醛污染的主要来源。目前，降低人造板甲醛释放量的方法主要有如下几种：1）采用低摩尔比改性脲醛树脂胶粘剂；2）采用其他环保型胶粘剂；3）在人造板用脲醛树脂胶粘剂中加入甲醛捕捉剂；4）对人造板进行后处理。但是，这些技术方法都存在着诸多缺陷。例如：1）采用低摩尔比改性脲醛树脂胶粘剂虽然能够有效降低人造板产品的甲醛释放量，但是产品的胶合强度也往往降低，不能满足使用要求；并且固化时间延长，生产效率降低；2）采用其他环保型胶粘剂，如异氰酸酯类胶粘剂，导致人造板的生产成本大幅度增加，企业和用户都难以接受；采用普通的蛋白胶粘剂制备的人造板胶合强度低，人造板易开胶； 3）在人造板用脲醛树脂胶粘剂中加入甲醛捕捉剂，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；同时，一般甲醛捕捉剂价格往往远远高于脲醛树脂胶粘剂，其加入就提高了产品成本，降低了产品竞争力； 4）对人造板进行后处理，如公开号为CN1526528的发明专利申请中公开了一种采用氨气真空法制备E1／E0级环保型人造板的制造工艺；公开号为CN2394770的实用新型专利中公开了一种降低人造板甲醛释放量的处理装置，这些后处理方法，不仅使得人造板的制造工艺复杂，而且后处理设备投资巨大，生产成本明显提高。综上所述，上述措施虽然能够有效降低人造板甲醛释放量，但是常常由于生产成本高或工艺性差而无法推广。
目前，为了提高胶粘剂预压性能，除了普遍采用在胶粘剂中添加面粉作为胶粘剂填料之外，也有研究或专利技术尝试采用其他物质替代面粉。公开号为101089109A的发明专利申请公开了一种人造板用胶添加剂，按重量百分比，由70-100％的实木木粉和0-30％的滑石粉混合搅拌均匀而成。实木木粉为含水率10％以内，过260/300目筛的实木木粉；滑石粉为含水率为10％以内，过325/400目筛的滑石粉。实木木粉可由竹、秸秆及植物材料粉替代。滑石粉，可由石膏粉、石灰粉及其他矿物粉替代。采用该添加剂所制造的人造板具有平滑、不开裂、不塌陷、不霉变等优点，但是所制备的人造板的甲醛释放量大，环境污染严重；另外，专利中没有提及预压性，但考虑到滑石粉及木粉的性质，该专利产品作为添加剂，难以保证脲醛树脂胶粘剂预压性。
发明内容
本发明是针对背景技术中应用于人造板用胶粘剂的添加剂所存在的缺陷和不足，一是提供一种能够替代常规面粉添加剂的脲醛树脂添加剂，二是提供了这种添加剂在脲醛树脂胶粘剂中的应用。
实现上述目的采用的技术方案是：一种脲醛树脂添加剂，包括海泡石粉、膨化土豆粉、水溶性高分子化合物、oat废料和蘑菇菌棒粉，其中海泡石粉：膨化土豆粉：水溶性高分子化合物：oat废料：蘑菇菌棒粉的重量份配比为100：1-40：1-10：2-30：1-30。
一种人造板用脲醛树脂胶粘剂，包括添加剂和脲醛树脂，添加剂和脲醛树脂的重量比为15-40:100；所述添加剂包括海泡石粉、膨化土豆粉、水溶性高分子化合物、oat废料和蘑菇菌棒粉，其中海泡石粉：膨化土豆粉：水溶性高分子化合物：oat废料：蘑菇菌棒粉的重量份配比为100：1-40：1-10：2-30：1-30。
本发明所公开的脲醛树脂添加剂的优点在于：
1、本发明添加剂与脲醛树脂胶具有良好的混合性，能够赋予脲醛树脂良好的预压性，保证胶合板、细木工板生产效率；
2、本发明添加剂可吸附及与人造板生产中产生的甲醛反应，减少人造板甲醛释放量；
3、本发明添加剂与脲醛树脂胶混合使用，制造的人造板力学性能不但不会降低，而且有所提高；
4、本发明添加剂本身的制造成本远远低于面粉，利用其作为面粉的替代品，因此保证了人造板的制造成本不会提高，而有所降低；
5、本发明添加剂主要原料海泡石、蘑菇菌棒不仅来源广泛，价格低廉，而且还可以充分利用蘑菇生产企业的下脚料，节约了资源，保护了环境，具有重要的经济与社会效益。
应用该脲醛树脂添加剂的脲醛树脂胶粘剂预压性高，甲醛释放量低，物理性能良好，成本低，适合大规模的生产和销售。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
本发明所公开的这种脲醛树脂添加剂包括海泡石粉、膨化土豆粉、水溶性高分子化合物、oat废料和蘑菇菌棒粉。其中海泡石粉：膨化土豆粉：水溶性高分子化合物：oat废料：蘑菇菌棒粉的重量份配比为100：1-40：1-10：2-30：1-30；优选为100：5-30：2-8：5-20：5-20。
水溶性高分子化合物为聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、羧甲基淀粉钠中的一种或多种的混合物。其中的聚乙烯醇作为增粘剂使用，其含量为2-5份；聚丙烯酸钠、羧甲基淀粉钠作为增稠剂使用，其含量为1-5份，增稠剂还可以选用聚丙烯酰胺。
海泡石粉是由风力分选提纯所得，其细度为300-800目，优选细度为400目，纯度为60%以上。
膨化土豆粉的制备方法：将鲜土豆粉碎晒干或烘干后，在土豆粉上分别喷洒浓度为4%的硼砂和浓度为6%的明矾水溶液，晾晒后至含水率为14-18%，然后用膨化机将其膨化并粉碎，粉碎后土豆粉的细度为80-120目。
Oat（英文oxiaminothriazine）废料是指三聚氰胺生产过程中的下脚料，其中含有25%三聚氰胺、15%的助滤剂、50%三聚氰酸一酰胺和三聚氰酸二酰胺混合物，其中氮含量为56%左右。
蘑菇菌棒粉是处理白灵菇和双孢菇以外的各种菌棒的棒粉，优选纯木质的香菇菌棒，棒粉的含水率6%以下，菌棒粉的细度为60-300目，优选细度为100-200目。
一种应用上述添加剂的人造板用脲醛树脂胶粘剂，包括添加剂和脲醛树脂，添加剂和脲醛树脂的重量比为15-40:100，优选配比为20-30：100。
本发明所公开的胶粘剂中使用的脲醛树脂是指工厂普遍使用的各种脲醛树脂和改性脲醛树脂，同时也适用于酚醛树脂及三聚氰胺-甲醛树脂。
本发明的实施例中采用的海泡石的性能指标如下：
外观 淡白或灰白色粉末
海泡石含量（%） >80
比重（g/cm3） 1-2.3
粒度（目） 200
水分（%） <1.5
本发明的实施例中采用尿素与甲醛的摩尔比为1：1.1的脲醛树脂，脲醛树脂的性能指标如下：
固体含量 50-55%
pH值 7.0-7.6
粘度（20℃） 150-300 mPa·s
游离甲醛含量 ＜0.3%
贮存期 20-30天 。
实施例1
1）按照以下重量配比备料：
海泡石粉 100kg
膨化土豆粉 5kg
聚丙烯酸钠 2 kg
oat废料 10 kg
蘑菇菌棒粉 10 kg
2）将原料按上述比例混合均匀，制得本实施例的脲醛树脂添加剂。配制的脲醛树脂添加剂的质量指标如表1所示。
表1 本实施例添加剂的性能指标
| 外观 | 堆积密度（g/cm3） | 5%水溶液的pH值 | 含水率（％） |
| 灰白色粉状物 | 1.0-1.4 | 7.0-8.0 | 5-8 |
3）配制脲醛树脂胶粘剂：将本实施例制得的添加剂与脲醛树脂按照重量份配比为20：100的比例混合均匀，得到本实施例的脲醛树脂胶粘剂。
实施例2
除脲醛树脂添加剂与脲醛树脂的重量份配比为25：100外，其余与实施例1相同。
实施例3
除脲醛树脂添加剂与脲醛树脂的重量份配比为30：100外，其余与实施例1相同。
实施例4
1）按照以下重量配比备料：
海泡石粉 100kg
膨化土豆粉 30kg
羧甲基淀粉钠 6 kg
oat废料 13 kg
蘑菇菌棒粉 12 kg
2）将原料按上述比例混合均匀，制得本实施例脲醛树脂添加剂。
配制的脲醛树脂添加剂的质量指标如表2所示。
表2 本实施例添加剂的性能指标
| 外观 | 堆积密度（g/cm3） | 5%水溶液的pH值 | 含水率（％） |
| 灰白色粉状物 | 1.0-1.4 | 7.0-8.0 | 5-8 |
3）配制脲醛树脂胶粘剂：将本实施例制得的添加剂与脲醛树脂按照重量份配比为20：100的比例混合均匀，得到本实施例的脲醛树脂胶粘剂。
实施例5
除脲醛树脂添加剂与脲醛树脂的重量份配比为25：100外，其余与实施例4相同。
实施例6
除脲醛树脂添加剂与脲醛树脂的重量份配比为30：100外，其余与实施例4相同。
实施例7
1）按照以下重量配比备料：
海泡石粉 100kg
膨化土豆粉 18kg
聚乙烯醇 5 kg
oat废料 14 kg
蘑菇菌棒粉 14 kg
2）将原料按上述比例混合均匀，制得本实施例脲醛树脂添加剂。
配制的脲醛树脂添加剂的质量指标如表3所示。
表3 本实施例添加剂的性能指标
| 外观 | 堆积密度（g/cm3） | 5%水溶液的pH值 | 含水率（％） |
| 灰白色粉状物 | 1.0-1.4 | 7.0-8.0 | 5-8 |
3）配制脲醛树脂胶粘剂：将本实施例制得的添加剂与脲醛树脂按照重量份配比为20：100的比例混合均匀，得到本实施例的脲醛树脂胶粘剂。
实施例8
除脲醛树脂添加剂与脲醛树脂的重量份配比为25：100外，其余与实施例7相同。
实施例9
除脲醛树脂添加剂与脲醛树脂的重量份配比为30：100外，其余与实施例7相同。
各实施例配制的脲醛树脂胶粘剂的质量指标如表4所示。
表4 脲醛树脂胶粘剂质量性能指标
对照例1
采用面粉作为添加剂，按照面粉与脲醛树脂的重量份配比为20：100的比例混合均匀后所得的胶粘剂，作为比较例1。
对照例2
采用面粉作为添加剂，按照面粉与脲醛树脂的重量份配比为25：100的比例混合均匀后所得的胶粘剂，作为比较例2。
对照例3
采用面粉作为添加剂，按照面粉与脲醛树脂的重量份配比为30：100的比例混合均匀后所得的胶粘剂，作为比较例3。
采用面粉作为脲醛树脂添加剂制备的脲醛树脂胶粘剂的质量性能指标如表5所示。
表5 面粉作填料的脲醛树脂胶粘剂质量性能指标
| pH值 | 固体含量（％） | 粘度（20℃）（mPa·s） | 游离甲醛含量（%） | 适用期（h） | |
| 对照例1 | 7.0-7.8 | 55-65 | 1000-1500 | <0.3 | >8 |
| 对照例2 | 7.0-7.8 | 55-65 | 1000-2000 | <0.3 | >8 |
| 对照例3 | 7.0-7.8 | 55-65 | 1000-3000 | <0.3 | >8 |
实验例1
分别采用本发明实施例1、实施例4、实施例7制备的脲醛树脂胶粘剂和对照例1的普通脲醛树脂胶粘剂来制造三层胶合板，制备工艺参数如下：
杨木单板：含水率5～8％；厚1.6mm；
胶粘剂：分别采用本发明实施例1、实施例4、实施例7的脲醛树脂胶粘剂和比较例1的脲醛树脂胶粘剂。
按以下正常工艺制备胶合板：
调胶：脲醛树脂胶粘剂与氯化铵的重量份配比按照100：1的比例调和均匀；
施胶：采用手工涂胶方式，芯板（隔层）双面涂胶，涂胶量为220～300g/m2。
陈化方式及时间：闭合陈化，陈化10-30 min。
预压压力及时间：压力0.8MPa，预压60 min。
热压：热压压力1.2MPa，热压温度为120℃，热压时间为60s/mm。
按上述工艺制造的三层胶合板的性能检测结果如表6所示，其中按GB/T17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》检测方法对生产的胶合板产品进行性能检测。
实验例2
除了胶粘剂采用本发明实施例2、实施例5、实施例8制备的脲醛树脂胶粘剂和对照例2的脲醛树脂胶粘剂来制造三层胶合板之外，其余与实验例1相同。
制造的三层胶合板的性能检测结果如表6所示。
实验例3
除了胶粘剂采用本发明实施例3、实施例6、实施例9的脲醛树脂胶粘剂和对照例3的脲醛树脂胶粘剂来制造三层胶合板之外，其余与实验例1相同。
制造的三层胶合板的性能检测结果如表6所示。
表6 胶粘剂预压性及胶接胶合板的甲醛释放量与胶合强度
实验结果表明，采用本发明制备的脲醛树脂胶粘剂制备胶合板，胶粘剂预压性与面粉相当，胶合板的甲醛释放量下降，下降率达到15%以上。因此，采用本方法制备的脲醛树脂添加剂，能够有效降低胶接制品的甲醛释放量。
同时，由表6中还可以看出，采用经过本发明方法制备的改性木粉用作脲醛树脂添加剂时，胶接制品的胶合强度不但没有下降，反而有所提高，这不同于一般的单纯为降低人造板甲醛释放量而使得其力学性能也同时降低的普通脲醛树脂添加剂。
Claims (3)
1.一种脲醛树脂添加剂，其特征在于，这种添加剂包括海泡石粉、膨化土豆粉、水溶性高分子化合物、oat废料和蘑菇菌棒粉，其中海泡石粉：膨化土豆粉：水溶性高分子化合物：oat废料：蘑菇菌棒粉的重量份配比为100：1-40：1-10：2-30：1-30；
海泡石粉是由风力分选提纯所得，其细度为300-800目，纯度为60%以上；
膨化土豆粉的制备方法：将鲜土豆粉碎晒干或烘干后，在土豆粉上分别喷洒浓度为4%的硼砂和浓度为6%的明矾水溶液，晾晒后至含水率为14-18%，然后用膨化机将其膨化并粉碎，粉碎后土豆粉的细度为80-120目；
Oat废料是指三聚氰胺生产过程中的下脚料，其中含有25%三聚氰胺、15%的助滤剂、50%三聚氰酸一酰胺和三聚氰酸二酰胺混合物，其中氮含量为56%；
蘑菇菌棒粉是处理白灵菇和双孢菇以外的各种菌棒的棒粉棒粉的含水率6%以下，菌棒粉的细度为60-300目。
2.根据权利要求1所述的脲醛树脂添加剂，其特征在于，水溶性高分子化合物为聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、羧甲基淀粉中的一种或多种。
3.一种人造板用脲醛树脂胶粘剂，包括添加剂和脲醛树脂，其特征在于，添加剂和脲醛树脂的重量比为15-40:100；所述添加剂包括海泡石粉、膨化土豆粉、水溶性高分子化合物、oat废料和蘑菇菌棒粉，其中海泡石粉：膨化土豆粉：水溶性高分子化合物：oat废料：蘑菇菌棒粉的重量份配比为100：1-40：1-10：2-30：1-30。
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