CN103666350A - 麦芽糖-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂木材胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种麦芽糖-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂木材胶粘剂及其制备方法，主要以麦芽糖、三聚氰胺和甲醛为原料并加入价格低廉的交联剂和稳定剂，有效地将麦芽糖高容量引入共聚体系中，实现麦芽糖、三聚氰胺和甲醛三元共缩聚体系的合成反应，进而制备出性能优良的木材胶粘剂——麦芽糖-三聚氰胺-甲醛树脂（MMF）。与传统的三聚氰胺甲醛树脂木材胶粘剂相比，其产品性能相当、色泽与木材色泽相容性好、贮存期更长，并且改善了MF树脂胶层的高脆性，制备工艺简单，树脂性能稳定，所制备的胶合板达到国家“Ｉ”类胶合板标准。本发明可替代目前广泛使用的MF树脂木材胶粘剂，运用于木材工业。

Description

麦芽糖-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂木材胶粘剂及其制备方法

技术领域

本发明属于木材加工中人造板生产技术领域及高分子材料领域，尤其涉及一种麦芽糖-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂木材胶粘剂及其制备方法。

背景技术

三聚氰胺甲醛（MF）树脂通常是以三聚氰胺与甲醛在酸性或碱性条件下进行羟甲基化反应再缩聚得到的一种热固性树脂。MF树脂木材胶粘剂主要用于制备装饰板和浸渍纸作为人造板材的贴面材料，它具有良好的耐水和耐热性、耐磨性、固化后的胶膜硬度高等优点，但是由于三聚氰胺分子内含有刚性三嗪环结构及较多活性功能团，固化后树脂交联度高、脆性大、不易弯曲、贮存稳定性差且价格高昂，这在一定程度上限制了MF树脂作为胶粘剂在木材加工工业上的广泛应用。

有关MF树脂木材胶粘剂的合成和改性的文献报告很多，为了改善三聚氰胺甲醛树脂的上述问题，研究者们做了大量的工作。甘卫星等（蔗糖-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂胶粘剂的合成研究[J].林产工业,2011,38(5):18-21）以蔗糖、三聚氰胺、甲醛为原料，在碱性条件下共缩聚制备得到一种性能上与三聚氰胺甲醛树脂相仿，工艺简单、胶合强度高，固化时间短、贮存期可达30～60天的新型木材胶粘剂，但由于蔗糖价格从2009年的3000元/吨激增到目前的6000元/吨，成本急剧上升。中国专利申请“一种三聚氰胺甲醛树脂的改性方法”（申请号201310208404.5公开日2013年09月05日）中提出通过加入含羟基的芳香化合物，在二价金属碱类物质的催化作用下控制树脂在常温下粘度变化，从而将三聚氰胺胶的贮存期提高到60天以上，但需要加入成本较高的酚类改性剂。另一中国专利申请“一种改性三聚氰胺树脂及其生产方法”（申请号200910110166.8公开日2010年06月02日）CN 101717556《一种改性三聚氰胺树脂及其生产方法》中提出通过加入高脂肪链的聚醇类，使三聚氰胺树脂的储存期得到进一步的延长，但其制备过程中需要加入价格昂贵且带有毒性的稳定剂己内酰胺。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种性能良好的麦芽糖-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂木材胶粘剂及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：麦芽糖-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂木材胶粘剂，主要以麦芽糖、三聚氰胺和甲醛为原料并加入价格低廉的交联剂和稳定剂，通过三元共缩聚而成。

麦芽糖与三聚氰胺的质量比为0.7～1.6，甲醛与三聚氰胺的摩尔比为2.0～3.2，交联剂占胶粘剂总量的0.1～0.6%，树脂的理论固体含量在加入稳定剂后维持在50%～56%。

该胶粘剂为金黄色均一状液体，理论固体含量为50～56%，pH为8.5～9.0，粘度为13～15s（涂-4杯，30℃），贮存期为15～30天，胶合强度≥0.7MPa，所制备的胶合板达到国家“Ｉ”类胶合板标准。

交联剂为在一定条件下可以与羟基发生交联的化合物，如硼砂、碱土金属的氧化物或氢氧化物。

碱土金属的氧化物或氢氧化物为氧化镁、氢氧化钡中的一种或两种。

稳定剂为乙醇、甲醇、水中的一种或几种。

上述麦芽糖-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂木材胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）在反应釜中加入162.2～259.5重量份质量分数37%的甲醛水溶液，用碱溶液调节pH至8.5～9.5，升温至35℃；

（2）加入0.38～3.52重量份交联剂，此时pH≥8.5；

（3）待交联剂完全溶解后依次加入126重量份三聚氰胺和88.2～201.6重量份麦芽糖，升温到86～88℃，保温；

（4）恒温反应30分钟后，开始测定反应液水稀释度，当水稀释度达到2～3倍水时，加入61.7～241.9重量份稳定剂稀释树脂使理论固体含量至50～56%，用碱溶液调节pH至8.5～9.0，冷却至40℃以下放料，即得麦芽糖-三聚氰胺-甲醛树脂（MMF）。

碱溶液为氢氧化钠溶液、氨水、三乙醇胺水溶液中的一种或多种。

氢氧化钠溶液质量分数为30%。

升温速度为4℃/5min。

针对目前木材胶粘剂存在的成本高、性能差等问题，发明人主要以麦芽糖、三聚氰胺和甲醛为原料并加入价格低廉的交联剂和稳定剂，有效地将麦芽糖高容量引入共聚体系中，实现麦芽糖、三聚氰胺和甲醛三元共缩聚体系的合成反应，进而制备出性能优良的木材胶粘剂——麦芽糖-三聚氰胺-甲醛树脂（MMF）。与传统的三聚氰胺甲醛树脂木材胶粘剂相比，其产品性能相当、色泽与木材色泽相容性好、贮存期更长，并且改善了MF树脂胶层的高脆性，制备工艺简单，树脂性能稳定，所制备的胶合板达到国家“Ｉ”类胶合板标准。本发明可替代目前广泛使用的MF树脂木材胶粘剂，运用于木材工业。

具体实施方式

实施例1

原料

麦芽糖与三聚氰胺的质量比为0.7，甲醛与三聚氰胺的摩尔比为2.5，交联剂占胶粘剂总量的0.3%，树脂的理论固体含量在加入稳定剂后维持在50%。

制法

（1）在反应釜中加入405.4公斤质量分数37%的甲醛水溶液，用质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节pH至8.5～9.5，升温至35℃（4℃/5min）；

（2）加入4.2公斤硼砂，此时pH≥8.5；

（3）待硼砂完全溶解后依次加入252公斤三聚氰胺和176.4公斤麦芽糖，升温到86～88℃（4℃/5min），保温；

（4）恒温反应30分钟后，开始测定反应液水稀释度，当水稀释度达到2～3倍水时，加入327.2公斤水稀释树脂使理论固体含量至50%，用质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节pH至8.5～9.0，冷却至40℃以下放料，即得麦芽糖-三聚氰胺-甲醛树脂（MMF）。

产品

该胶粘剂为金黄色均一状液体，固体含量为48～49.5%，pH为8.5～9.0，粘度为13～15s（涂-4杯，30℃），贮存期为15～30天，胶合强度≥0.7MPa，所制备的胶合板达到国家“Ｉ”类胶合板标准。

实施例2

原料

麦芽糖与三聚氰胺的质量比为1.6，甲醛与三聚氰胺的摩尔比为2.8，交联剂占胶粘剂总量的0.4%，树脂的理论固体含量在加入稳定剂后维持在50%。

制法

（1）在反应釜中加入454.1公斤质量分数37%的甲醛水溶液，用质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节pH至8.5～9.5，升温至35℃（4℃/5min）；

（2）加入4.4公斤硼砂，此时pH≥8.5；

（3）待硼砂完全溶解后依次加入252公斤三聚氰胺和403.2公斤麦芽糖，升温到86～88℃（4℃/5min），保温；

（4）恒温反应30分钟后，开始测定反应液水稀释度，当水稀释度达到2～3倍水时，加入541.6公斤乙醇稀释树脂使理论固体含量至50%，用质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节pH至8.5～9.0，冷却至40℃以下放料，即得麦芽糖-三聚氰胺-甲醛树脂（MMF）。

产品

该胶粘剂为金黄色均一状液体，固体含量为48～49.5%，pH为8.5～9.0，粘度为13～15s（涂-4杯，30℃），贮存期为15～30天，胶合强度≥0.7MPa，所制备的胶合板达到国家“Ｉ”类胶合板标准。

实施例3

原料

麦芽糖与三聚氰胺的质量比为1.0，甲醛与三聚氰胺的摩尔比为3.0，交联剂占胶粘剂总量的0.3%，树脂的理论固体含量在加入稳定剂后维持在52%。

制法

（1）在反应釜中加入486.5公斤质量分数37%的甲醛水溶液，用质量分数为30%的氨水溶液调节pH至8.5～9.5，升温至35℃（4℃/5min）；

（2）加入3.0公斤硼砂，此时pH≥8.5；

（3）待硼砂完全溶解后依次加入252公斤三聚氰胺和252公斤麦芽糖，升温到86～88℃（4℃/5min），保温；

（4）恒温反应30分钟后，开始测定反应液水稀释度，当水稀释度达到2～3倍水时，加入327.6公斤水稀释树脂使理论固体含量至52%，用质量分数为30%的氨水溶液调节pH至8.5～9.0，冷却至40℃以下放料，即得麦芽糖-三聚氰胺-甲醛树脂（MMF）。

产品

该胶粘剂为金黄色均一状液体，固体含量为49～51%，pH为8.5～9.0，粘度为13～15s（涂-4杯，30℃），贮存期为15～30天，胶合强度≥0.7MPa，所制备的胶合板达到国家“Ｉ”类胶合板标准。

实施例4

原料

麦芽糖与三聚氰胺的质量比为1.1，甲醛与三聚氰胺的摩尔比为2.0，交联剂占胶粘剂总量的0.3%，树脂的理论固体含量在加入稳定剂后维持在52%。

制法

（1）在反应釜中加入324.3公斤质量分数37%的甲醛水溶液，用质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节pH至8.5～9.5，升温至35℃（4℃/5min）；

（2）加入2.6公斤氧化镁，此时pH≥8.5；

（3）待硼砂完全溶解后依次加入252公斤三聚氰胺和277.2公斤麦芽糖，升温到86～88℃（4℃/5min），保温；

（4）恒温反应30分钟后，开始测定反应液水稀释度，当水稀释度达到2～3倍水时，加入397.3公斤甲醇稀释树脂使理论固体含量至52%，用质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节pH至8.5～9.0，冷却至40℃以下放料，即得麦芽糖-三聚氰胺-甲醛树脂（MMF）。

产品

该胶粘剂为金黄色均一状液体，固体含量为49～51%，pH为8.5～9.0，粘度为13～15s（涂-4杯，30℃），贮存期为15～30天，胶合强度≥0.7MPa，所制备的胶合板达到国家“Ｉ”类胶合板标准。

实施例5

原料

麦芽糖与三聚氰胺的质量比为1.2，甲醛与三聚氰胺的摩尔比为3.0，交联剂占胶粘剂总量的0.3%，树脂的理论固体含量在加入稳定剂后维持在56%。

制法

（1）在反应釜中加入486.5公斤质量分数37%的甲醛水溶液，用质量分数为30%的三乙醇胺溶液调节pH至8.5～9.5，升温至35℃（4℃/5min）；

（2）加入3.0公斤氢氧化钡，此时pH≥8.5；

（3）待氢氧化钡完全溶解后依次加入252公斤三聚氰胺和302.4公斤麦芽糖，升温到86～88℃（4℃/5min），保温；

（4）恒温反应30分钟后，开始测定反应液水稀释度，当水稀释度达到2～3倍水时，加入273.0公斤50%乙醇水溶液稀释树脂使固体含量至56%，用质量分数为30%的三乙醇胺溶液调节pH至8.5～9.0，冷却至40℃以下放料，即得麦芽糖-三聚氰胺-甲醛树脂（MMF）。产品

该胶粘剂为金黄色均一状液体，固体含量为53～55.6%，pH为8.5～9.0，粘度为13～15s（涂-4杯，30℃），贮存期为18～30天，胶合强度≥0.7MPa，所制备的胶合板达到国家“Ｉ”类胶合板标准。

Claims (10)

1.一种麦芽糖-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂木材胶粘剂，其特征在于主要以麦芽糖、三聚氰胺和甲醛为原料并加入交联剂和稳定剂，通过三元共缩聚而成。

2.根据权利要求1所述的麦芽糖-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂木材胶粘剂，其特征在于：所述麦芽糖与三聚氰胺的质量比为0.7～1.6，甲醛与三聚氰胺的摩尔比为2.0～3.2，交联剂占胶粘剂总量的0.1～0.6%，树脂的理论固体含量在加入稳定剂后维持在50～56%。

3.根据权利要求2所述的麦芽糖-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂木材胶粘剂，其特征在于该胶粘剂为金黄色均一状液体，理论固体含量为50～56%，pH为8.5～9.0，粘度为13～15s（涂-4杯，30℃），贮存期为15～30天，胶合强度≥0.7MPa。

4.根据权利要求3所述的麦芽糖-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂木材胶粘剂，其特征在于：

所述交联剂为硼砂、碱土金属的氧化物或氢氧化物。

5.根据权利要求4所述的麦芽糖-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂木材胶粘剂，其特征在于：

所述碱土金属的氧化物或氢氧化物为氧化镁、氢氧化钡中的一种或两种。

6.根据权利要求5所述的麦芽糖-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂木材胶粘剂，其特征在于：

所述稳定剂为乙醇、甲醇、水中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述麦芽糖-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂木材胶粘剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）在反应釜中加入162.2～259.5重量份质量分数37%的甲醛水溶液，用碱溶液调节pH至8.5～9.5，升温至35℃；

（2）加入0.38～3.52重量份交联剂，此时pH≥8.5；

（3）待交联剂完全溶解后依次加入126重量份三聚氰胺和88.2～201.6重量份麦芽糖，升温到86～88℃，保温；

（4）恒温反应30分钟后，开始测定反应液水稀释度，当水稀释度达到2～3倍水时，加入61.7～241.9重量份稳定剂稀释树脂使理论固体含量至50～56%，用碱溶液调节pH至8.5～9.0，冷却至40℃以下放料，即得。

8.根据权利要求7所述麦芽糖-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂木材胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述碱溶液为氢氧化钠溶液、氨水、三乙醇胺水溶液中的一种或多种。

9.根据权利要求8所述麦芽糖-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂木材胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述氢氧化钠溶液质量分数为30%。

10.根据权利要求9所述麦芽糖-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂木材胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述升温速度为4℃/5min。