CN103756607B

CN103756607B - 脲醛树脂胶粘剂的添加剂及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN103756607B
Application number: CN201310714437.7A
Authority: CN
Inventors: 周文瑞; 李建章; 高强; 张世锋; 张伟
Original assignee: Beijing Forestry University
Current assignee: Beijing Forestry University
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2015-09-16
Anticipated expiration: 2033-12-20
Also published as: CN103756607A

Abstract

本发明提供了一种人造板用脲醛树脂粘合剂的添加剂、其制备方法以及含有该添加剂的脲醛树脂粘合剂。该添加剂的原料包括尿素、乙二醛和马来酸。其中原料的重量份配比为:尿素100份、乙二醛250-750份、马来酸1-5份。含有本发明所述添加剂的脲醛树脂粘合剂，不但能够提高人造板耐水胶接强度，还能够降低人造板甲醛释放量。

Description

脲醛树脂胶粘剂的添加剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种粘合剂的添加剂、其制备方法以及含有该添加剂的粘合剂，具体地说，涉及一种人造板用脲醛树脂粘合剂的添加剂、其制备方法以及含有该添加剂的脲醛树脂粘合剂。

背景技术

随着建筑、装饰装修、包装等行业的迅猛发展，我国人造板的产量飞速增长。2012年，我国人造板总产量2.86亿m³，约占世界总产量的50%。其中刨花板1289万m³，同比增长7.2%；纤维板5554万m³，同比增长13.1%；胶合板1.42亿m³，同比增长18.3%。人造板总产量、胶合板产量、家具产量、木质地板产量连续多年位居世界第一位。

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，但是不少企业生产的人造板及其制品（家具、木地板、室内木质装饰材料等）仍然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4种：1）采用低摩尔比改性脲醛树脂胶粘剂；2）在改性脲醛树脂胶粘剂中加入甲醛捕捉剂；3）对人造板进行后处理；4）采用其他环保型胶粘剂。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）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；3）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／EO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；4）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、生产工艺难度加大，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较低，人造板力学性能较差。综上所述，上述措施虽然能够降低人造板游离甲醛释放量，但是不能有效解决甲醛释放问题，或由于生产成本过高等原因而无法推广。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种能够提高人造板耐水胶接强度及降低人造板甲醛释放量的人造板用脲醛树脂粘合剂。

为了实现本发明目的，本发明首先提供一种人造板用脲醛树脂胶粘剂的添加剂，其是由尿素、乙二醛和马来酸反应合成的物质。

所述添加剂由以下重量份的成分组成：

尿素 100份；

乙二醛 250-750份；

马来酸 1-5份；

所述乙二醛为浓度为40%的水溶液。

作为优选，所述添加剂由以下重量份的成分组成：

尿素 100份；

乙二醛 300-600份；

马来酸 2-4份。

更为优选，所述添加剂由以下重量份的成分组成：

尿素 100份；

乙二醛 500份；

马来酸 3份。

本发明还提供了所述添加剂的制备方法，包括如下步骤：

1）将乙二醛加入反应釜，开动搅拌；

2）将尿素、马来酸依次加入反应釜，缓慢升温至70℃，保温60min；

3）加热至80℃，反应120min；

4）加入氢氧化钠溶液，调节pH为7.0-8.0；氢氧化钠溶液为浓度为30%的氢氧化钠水溶液；

5）降温至40℃，出料，即得。

本发明还提供了所述添加剂在制备脲醛树脂胶粘剂中的应用，其是将所述添加剂与脲醛树脂、固化剂和面粉混合均匀制得脲醛树脂胶粘剂。

本发明还提供了一种含有所述添加剂的脲醛树脂胶粘剂。

所述脲醛树脂胶粘剂含有脲醛树脂和前述的添加剂，其中，脲醛树脂与添加剂的质量比为100：5-20。

进一步地，所述脲醛树脂胶粘剂还含有固化剂，脲醛树脂与固化剂的质量比为100：0.2-1.0，其中，固化剂为氯化铵、硫酸铵或甲酸铵。

作为优选，所述固化剂为硫酸铵。

其中，本发明所使用的脲醛树脂可以是工厂普遍采用的各种普通脲醛树脂和改性脲醛树脂。

本发明的有益效果在于：

1、本发明所述添加剂与脲醛树脂具有良好的混合性；

2、本发明所述添加剂的胺基可在人造板热压过程中与甲醛发生化学反应形成亚甲基等，较好地从根本上减少人造板甲醛释放量，同时增加交联密度，增加强度。

3、本发明所述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。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1脲醛树脂粘合剂的添加剂的制备

1.按以下重量配比进行原料备料：

尿素 100g

乙二醛（40%） 500g

马来酸 3g

2.脲醛树脂添加剂的制备

1）将乙二醛加入反应釜，开动搅拌；

3）加热至80℃，反应120min；

4）加入氢氧化钠（30%），调pH=7.0-8.0；

5）降温至40℃，出料，即得。

实施例2脲醛树脂粘合剂的添加剂的制备

1.按以下重量配比进行原料备料：

尿素 100g

乙二醛（40%） 300g

马来酸 2g

2.脲醛树脂添加剂的制备步骤同实施例1。

实施例3脲醛树脂粘合剂的添加剂的制备

1.按以下重量配比进行原料备料：

尿素 100g

乙二醛（40%） 600g

马来酸 4g

2.脲醛树脂添加剂的制备步骤同实施例1。

实施例4脲醛树脂粘合剂的添加剂的制备

1.按以下重量配比进行原料备料：

尿素 100g

乙二醛（40%） 250g

马来酸 1g

2.脲醛树脂添加剂的制备步骤同实施例1。

实施例5脲醛树脂粘合剂的添加剂的制备

1.按以下重量配比进行原料备料：

尿素 100g

乙二醛（40%） 750g

马来酸 5g

2.脲醛树脂添加剂的制备步骤同实施例1。

实施例6脲醛树脂胶粘剂的制备

将实施例1制得的添加剂按照脲醛树脂：添加剂：面粉：固化剂=100：5：20：0.5的重量配比混合均匀，得到脲醛树脂胶粘剂。

其中，所述固化剂为甲酸铵。

所采用的脲醛树脂（摩尔比F/U=1.1）的性能指标为：

实施例7脲醛树脂胶粘剂的制备

将实施例6中的固化剂替换为硫酸铵，按照脲醛树脂：添加剂：面粉：固化剂=100：10：20：0.2的重量配比混合均匀，其余与实施例6相同，得到脲醛树脂胶粘剂。

实施例8脲醛树脂胶粘剂的制备

将实施例6中的固化剂替换为硫酸铵，按照脲醛树脂：添加剂：面粉：固化剂=100：20：20：1的重量配比混合均匀，其余与实施例6相同，得到脲醛树脂胶粘剂。

实施例9脲醛树脂胶粘剂的制备

将实施例6中的固化剂替换为氯化铵，按照脲醛树脂：添加剂：面粉：固化剂=100：20：20：0.6的重量配比混合均匀，其余与实施例6相同，得到脲醛树脂胶粘剂。

实施例6-9制备的脲醛树脂胶粘剂的性能指标如表2所示。

表2脲醛树脂胶粘剂的性能指标

实验例1

采用面粉为添加剂，脲醛树脂：面粉：氯化铵=100：20：1，混合均匀（单位为kg），作为比较例1，性能指标如表3所示。

表3比较例1脲醛树脂胶粘剂的性能指标

通过比较可以看出，如脲醛树脂胶黏剂中不含本发明所述添加剂，胶黏剂的粘度下降，游离甲醛含量升高，适用期变短。

分别采用本发明实施例6-9制备的脲醛树脂胶粘剂和比较例1制备得到的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：采用本发明实施例6-9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：

施胶：采用手工涂胶方式，芯板（隔层）双面涂胶，涂胶量为220～280g/m²。

陈化方式及时间：闭合陈化，陈化20min。

预压压力及时间：压力0.8MPa，预压60min。

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4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。

表4胶合板的甲醛释放量与胶合强度

实验结果表明，采用本发明添加剂作填料用于脲醛树脂胶粘剂制备胶合板，胶合板的甲醛释放量有所下降，下降率达到51.5-70.4%。

实施例10脲醛树脂胶粘剂的制备

将实施例1制得的添加剂按照脲醛树脂：添加剂：固化剂=100：5：0.5的重量配比混合均匀，得到脲醛树脂胶粘剂。

其中，固化剂为甲酸铵。

所采用的脲醛树脂（摩尔比F/U=1.05）的性能指标为：

实施例11脲醛树脂胶粘剂的制备

将实施例10中的固化剂替换为硫酸铵，按照脲醛树脂：添加剂：固化剂=100：10：0.5的重量配比混合均匀，其余与实施例10相同，得到脲醛树脂胶粘剂。

实施例12脲醛树脂胶粘剂的制备

将实施例10中的固化剂替换为氯化铵，按照脲醛树脂：添加剂：固化剂=100：20：0.5的重量配比混合均匀，其余与实施例10相同，得到脲醛树脂胶粘剂。

实施例10-12制备的脲醛树脂胶粘剂的性能指标如表5所示。

表5脲醛树脂胶粘剂的性能指标

实验例2

不添加本发明的添加剂，脲醛树脂：氯化铵=100：0.5，混合均匀，作为比较例2。（单位为kg）

表6比较例脲醛树脂胶粘剂的性能指标

通过比较可以看出，如脲醛树脂胶黏剂中不含本发明所述添加剂，胶黏剂的粘度下降，游离甲醛含量升高。

分别采用本发明实施例10-12制备的脲醛树脂胶粘剂和比较例2制备得到的脲醛树脂胶粘剂来制造中密度纤维板，制备工艺参数如下：

施胶量：150kg/t，热压温度：180-200℃，热压时间：30s/mm，压力4MPa（纤维板厚度：16mm，密度：780kg/m³），并按GB/T17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》对产品进行性能检测。

按上述工艺制造的胶合板的性能检测结果如表7所示。

表7中密度纤维板甲醛释放量与静曲强度

实验结果表明，采用本发明添加剂用于脲醛树脂胶粘剂制备中密度纤维板，甲醛释放量下降率达到53.0-71.4%。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种脲醛树脂胶粘剂，其特征在于，所述脲醛树脂胶粘剂的制备方法为：

按照脲醛树脂：添加剂：固化剂＝100：20：0.5的重量配比混合均匀，得到脲醛树脂胶粘剂；

其中，所采用的脲醛树脂的摩尔比F/U＝1.05，其性能指标为：

其中，所述添加剂按以下重量配比进行原料备料：

尿素 100g；

乙二醛40％ 500g；

马来酸 3g；

所述添加剂的制备方法为：

1)将乙二醛加入反应釜，开动搅拌；

2)将尿素、马来酸依次加入反应釜，缓慢升温至70℃，保温60min；

3)加热至80℃，反应120min；

4)加入浓度为30％的氢氧化钠，调pH＝7.0-8.0；

5)降温至40℃，出料，即得；

其中，所述固化剂为氯化铵。