CN103484036B

CN103484036B - 一种耐煮沸人造板脲醛胶防水增强剂

Info

Publication number: CN103484036B
Application number: CN201310463075.9A
Authority: CN
Inventors: 白明仿
Original assignee: Sichuan Province Green Snail That Fine Chemistry Industry Science And Technology Ltd
Current assignee: Sichuan Province Green Snail That Fine Chemistry Industry Science And Technology Ltd
Priority date: 2013-10-08
Filing date: 2013-10-08
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2033-10-08
Also published as: CN103484036A

Abstract

一种耐煮沸人造板脲醛胶防水增强剂由以下组分组成：硫酸铝30%，氢氧化钙20%，硬酯酸20%，重铬酸钾5%，硅酸铝20%，1，2，3-三苯基环丙烷5%；本增强剂使甲醛、尿素在缩合过程中，在温度及酸碱催化剂作用下，能在脲醛胶缩合过程中从源头上有效去除OH-及碳酰铵键等亲水基团，克服了传统脲醛胶制备后再采用三聚氰胺改性防水或用石蜡防水达不到应用效果的缺点，本增强剂在脲醛胶的生产中就完成了防水性能，交联反应生成fm共聚物，清除碳酰胺键和MUF共聚物中3N杂环的作用，可使传统改性脲醛树脂胶的三聚氰胺用量节约60%。

Description

一种耐煮沸人造板脲醛胶防水增强剂

技术领域

本发明名涉及一种替代三聚氰胺改性脲醛树脂胶新技术，具体涉及一种能在幅度降低脲醛树脂胶中三聚氰胺用量60%，成本低，质量可靠，防水性好，耐煮沸强的耐煮沸人造板脲醛胶防水增强剂。

背景技术

通常，制作胶合板人民造板是用酚醛树脂胶，因为其价格昂贵，每吨在7000元以上，所以产品价格高，无市场竞争力，生产厂家纷纷采用聚乙烯醇三聚氰胺改性脲醛树脂胶代替酚醛树脂胶生产建筑模板，每吨树脂胶成本2000元，降低了生产成本。由于三聚氰胺涨价，目前市场价高达13000元/t，聚乙烯醇三聚氰胺生产的改性脲醛树脂胶三聚氰胺用量大，每吨甲醛用150kg三聚氰胺，每吨树脂胶成本高达2800元。

目前，传统方法是以聚乙烯醇、三聚氰胺和石蜡，改性和封闭脲醛胶亲水基团的原理，不仅成本昂贵，而且又达不到人造板防水应用效果。

为了降低三聚氰胺改性脲醛树脂胶成本，同时更有效地提高人造板防水性能和耐沸水性。申请人经过多年研究，研制成功MF防水建筑模板。其改性脲醛树脂胶中所使用的耐煮沸人造板脲醛胶防水增强剂（也就是《木材加工机械》2011年第3期发表的论文《建筑模板改性脲醛树脂胶的研制和应用》公开的MF防水剂）可使甲醛尿素交联反应生成fm共聚物，清除碳酰胺键和MUF共聚物中3N杂环的作用，并使三聚氰胺改性脲醛树脂胶的三聚氰胺用量降至50kg。用该树脂胶制作建筑模板，防水性能好，成本低，质量可靠，达到了建筑模板标准，耐煮沸3～4小时，模板可用十次以上。

发明内容

本发明的目的在于公开一种耐煮沸人造板脲醛胶防水增强剂，该增强剂使甲醛尿素交联反应生成fm共聚物，清除碳酰胺键和MUF共聚物中3N杂环的作用，并使三聚氰胺改性脲醛树脂胶的三聚氰胺用量降至50kg。用该树脂胶制作建筑模板，防水性能好，成本低，质量可靠，达到了建筑模板标准，耐煮沸3～4小时模板可用十次以上。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种耐煮沸人造板脲醛胶防水增强剂，按重量百分比计，该增强剂由以下组分组成：

硫酸铝 30%

氢氧化钙 20%

硬酯酸 20%

重铬酸钾 5%

硅酸铝 20

1，2，3-三苯基环丙烷5%。

本发明中，在加入甲醛后加入耐煮沸人造板脲醛胶防水增强剂，然后在催化剂（氢氧化钠和甲酸）作用加入尿素缩聚反应，由于脲醛树脂缩聚过程中耐煮沸人造板脲醛胶防水增强剂含三氮杂苯环等原料，在脲醛树脂胶低分子化合缩聚反应过程中，不停的释放出胶体化物有效的封闭了脲醛树脂胶中的亲水基团，有效的提高了胶的耐热性能和防水性能。

具体应用如下：

1原料配方

表1为脲醛树脂胶原料配方表：

原料名称	摩尔	纯量	含量	量重	备注
						甲醛	1.76	370kg	37%	1000kg
脲素	1	421.4kg	98%	420kg
						氢氧化钠				适量
甲酸				适量
						本发明耐煮沸人造板脲醛胶防水增强剂		12kg		12kg	即12 kg本发明替代了三聚氰胺150kg
三聚氰胺		50kg			传统配方需加三聚氰胺150kg

2制胶工艺

（1）将质量浓度为37%的1000kg甲醛溶液加入釜中，加耐煮沸人造板脲醛胶防水增强剂12kg，然后搅拌30分钟，让耐煮沸人造板脲醛胶防水增强剂完全溶化，加入氢氧化钠调pH值7.5，然后加质量浓度为98%尿素溶液350kg，升温至80℃开始计算保温时间调pH值7.2；

（2）在80-95℃保温40-60分钟，用甲酸分段调pH至6.0、5.0、4.8止；

（3）在80-95℃缩聚反应，30-50分钟至终点止；

（4）用氢氧化钠调pH值7.5，加三聚氰胺50kg在90℃保温30-40分钟，调pH值7.5后，再加质量浓度为98%尿素溶液80kg，在85℃保温5-10分钟，将pH值调至约7.5，降温至50℃放料。

反应机理

1、加成反应

a、尿素与甲醛在中性或者碱性介质中可进行加成反应，获得单羟甲基脲与双羟甲基脲为主产物的树脂初缩体，主要化学反应式如下：

b、耐煮沸人造板脲醛胶防水增强剂与甲醛反应生成MF醛

2、缩聚反应

a、在酸性条件下，羟甲基（-CH2OH）和氨基（-NH2），由于脱水缩聚，生成次甲基（-CH2）使其分子间缩水成树脂胶(UF)。分子结构式：

O

‖

b、MF醛与炭酰胺键-C-NH-交联反应形成不溶高分子聚合物，消除碳酰胺键。

c、尿素与甲二醛发生环结构化反应，生成二羟甲基二羟基乙烯脲树脂。

3、在弱碱性介质中，三聚氰胺和甲醛反应，一般生成1-6个羟甲基三聚氰胺。

4、三聚氰胺在酸性条件下进一步缩聚反应生成三聚氰氨树脂胶(MF)

5、再缩聚反应

在酸性条件下，树脂经过高温高压过程中，羟甲基（-CH₂OH）和氨基物质(-NH₂)反应生成次甲基（-CH₂）使其分子间缩水形成线性树脂。在高温高压的作用下，二次甲基醚键（-CH₂-O-CH₂-）断裂生成次甲基键-CH₂-，由于脱水缩聚，使其分子间缩水形成树脂胶(UF)。分子结构式：

O

‖

b、MF醛与炭酰胺键-C-NH-交联反应形成不溶高分子聚合物,消除碳酰胺键. UF和MF生成MU共聚物MUF

三、使用本发明后改性脲醛树脂胶主要技术性能指标

表2为使用本发明后改性脲醛树脂胶主要技术性能指标

脲醛树脂胶固化后的结构中存在一些亲水基团，如羟甲基（-CH2OH）碳基（C）氨基（-HN2）亚氨基（-NH）等使脲醛树脂胶的耐水差，尤其是碳酰胺键(-C=O-NH-)遇高温发生水解使脲醛树脂胶沸水耐差。

而本发明使甲醛尿素交联反应形成不溶高分子聚合物，消除碳酰胺键，MUF中3N杂环耐高温，提高了脲醛树脂胶耐沸水性，三聚氰胺形成的三维网状结构，封闭许多亲水基团从提高了脲醛树脂胶耐水。

本发明的有益效果在于：

（1）每公斤耐煮沸人造板脲醛胶防水增强剂能替代7公斤三聚氰胺和石蜡，解决人造板脲醛胶防水问题。

（2）与三聚氰胺和石蜡相比，三聚氰胺和石蜡是加入生产好的脲醛胶改性和封闭亲水基团；而采用本发明则是直接加入甲醛尿素中，在温度，碱酸的催化作用下，在尿素甲醛缩合过程中去除低分子线型化合物中亲水基团，大幅节约成本。

（3）人造板脲醛树脂胶中的耐煮沸人造板脲醛胶防水增强剂使甲醛·尿素交联反应生成fm共聚物，清除碳酰胺键和MUF共聚物中3n杂环作用提高了建筑模板耐沸水性。三聚氰胺形成三维网状结构的共聚MUF封闭羟甲基（CH2OH）·氨基（NH2）亚氨基（NH）等亲水性基团体高了筑模板耐水性，提高了MUF共聚物和纤维产生共价键提高板材的强度。建筑模板改性脲醛树脂胶生产的造筑建筑模板物理力学性达到GB/T9846.3-2004国家 II 类胶合板标准。防水性能好，耐煮沸3-4小时，可用十次以上，生产成本底（成本计算：甲醛：1500元/t；尿素：2000元/t；三聚氰胺：13000元/t；本发明耐煮沸人造板脲醛胶防水增强剂25000元/t ；生产的三聚氰胺改性脲醛树脂胶成本为2200元/吨，比较聚乙烯醇三聚氰胺改性脲醛树脂胶成本每吨下降600元），经济效益显著。该改性脲醛树脂也应用于防潮中(高)密度纤维板、刨花板、细木工板、竹胶板生产。

具体实施方式

实施例1

按质量百分比计，耐煮沸人造板脲醛胶防水增强剂由以下组分组成：

硫酸铝 30%

氢氧化钙 20%

硬酯酸 20%

重铬酸钾 5%

硅酸铝 20%

1，2，3-三苯基环丙烷5%

使用本发明耐煮沸人造板脲醛胶防水增强剂的具体制胶工艺为：

2制胶工艺

（3）在80-95℃缩聚反应，30-50分钟至终点止；

（4）用氢氧化钠调pH值7.5，加三聚氰胺50kg在90℃保温30-40分钟，调pH值7.5后，再加质量浓度为98%尿素溶液80kg，在85℃保温5-10分钟，将pH值调至约7.5，降温至50℃放料。即得互耐煮沸人造板防水增强的脲醛树脂胶液。

具体应用：

生产厂：重庆市酉阳县三花木业有限公司模板分厂

规格：3′×6′×12（五层板杂木单板）（915×183×12）

1、树脂胶的调配

面粉作为活性填充料，调配比：100份脲醛树脂胶液、 20份面粉、5份水、氯化铵（NH4CL）100g、混合液加入5mg、凃胶量300g/m2。

2、主要工艺参数

（1）陈化时间30min

（2）预压时间30min 预MP压力0.8Mpa

（3）热压时间350s热压压力1.2Mpa

(4) 热压温度120℃。

本增强剂是一种高分子活性中间体——“甲醛-尿素交联剂”，使甲醛、尿素在缩合过程中，在温度及酸碱催化剂作用下，能在脲醛胶缩合过程中从源头上有效去除OH-及碳酰铵键等亲水基团，克服了传统脲醛胶制备后再采用三聚氰胺改性防水或用石蜡防水达不到应用效果的缺点，本产品在脲醛胶的生产中就完成了防水性能，交联反应生成fm共聚物，清除碳酰胺键和MUF共聚物中3N杂环的作用，可使传统改性脲醛树脂胶的三聚氰胺用量节约60%。用该树脂胶制作建筑模板，防水性能好，成本低，质量可靠，达到了人造板防水标准，耐煮沸3～4小时模板可用数十次以上。

Claims

1.一种耐煮沸人造板脲醛胶防水增强剂，其特征在于：按质量百分比计，该增强剂由以下组分组成：

硫酸铝 30%

氢氧化钙 20%

硬脂酸 20%

重铬酸钾 5%

硅酸铝 20%

1，2，3-三苯基环丙烷 5%。

2.如权利要求1所述的耐煮沸人造板脲醛胶防水增强剂在制备脲醛树脂胶中的应用，具体为：

（3）在80-95℃缩聚反应，30-50分钟至终点止；

（4）用氢氧化钠调pH值7.5，加三聚氰胺50kg在90℃保温30-40分钟，调pH值7.5后，再加质量浓度为98%尿素溶液80kg，在85℃保温5-10分钟，将pH值调至7.5，降温至50℃放料。