CN104474661A - 一种人造板用甲醛清除剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种人造板用甲醛清除剂及其制备方法，所述的甲醛清除剂为采用涂刷、喷涂或滚涂方式覆盖于人造板表层的成膜材料，按重量百分比计，所述的甲醛清除剂包含有：乙撑基脲：10～40%；成膜剂：20～30%；渗透剂：0.1～10%；促进剂：0.1～10%；溶剂水：15～60%，本方法制备过程简单，乙撑基脲是清除人造板中游离甲醛的有效成分，采用乙二胺、尿素、水经简单操作即可完成，其余成分则分别与水溶解即可，不仅能实现人造板中游离甲醛的消除，还能有效的阻挡游离甲醛的溢出，具有消除率高、时效性强、无二次污染等特性，极具社会效益。

Description

一种人造板用甲醛清除剂及其制备方法
技术领域
本发明属于甲醛清除领域，具体的说，是一种人造板用甲醛清除剂及其制备方法。
背景技术
人造板是现有装饰材料的重要组成基材，在其生产和应用过程中，甲醛的释放量已经成为一个日益被关注的问题，众所周知，在制造人造板的过程中需要加入含有甲醛的粘胶剂，如脲醛胶等，而且根据统计显示，国内人造板90%以上均采用脲醛胶进行压制，因而在应用时固然会产生游离甲醛，应用在家具制造或者其他板材应用中往往会对人体产生一定的影响。在实际应用过程中，游离甲醛产生的原因包括以下几个方面：
（1）树脂合成时反应不充分而余留的游离甲醛；
（2）树脂合成是以参与反应甲醛，由于形成了不稳定的基团，在热大压和合成板使用过程中又释放出已结合的甲醛；
（3）在制板过程中，由于加入固剂，在电解质的作用下，树脂胶粒周围已形成的具稳定性的吸附双离子层被破坏，从而释放出甲醛并导致树脂凝固。
为消除人造板中游离甲醛挥发对人体造成的伤害，人造板的绿色化生产已成为影响人造板市场的关键之处，现有市面上出现两种类型的安全人造板，一种是，如专利文献CN1404891A（一种人造板甲醛消除剂及制备方法，2003.03.26）记载的适用于人造板工业生产后处理的一种甲醛消除剂，该甲醛消除剂用于涂覆在人造板上，经渗透后进入人造板中与其中的游离甲醛进行反应，以达到消除游离甲醛的作用；另一种是，如专利文献CN1739821A（乙撑基脲氨基衍生物型甲醛消除剂，2006.03.01）记载的适用于氨基树脂内加的甲醛消除剂，与脲醛胶等配合使用，以达到除去脲醛胶中游离甲醛的目的。
在实际使用过程中，游离甲醛的挥发时间一般会持续10～15年，在上述两种甲醛清除剂中，加入的有效成分有限，一旦效力失效后，人造板中的游离甲醛仍会大量释放的出来，造成室内空气的污染，此外，当甲醛清除剂与甲醛发生不完全反应的话，还可能生成其他有毒物质造成二次污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种人造板用甲醛清除剂，该甲醛清除剂适用于涂刷、喷涂或滚涂方式涂覆于人造板的表层，并形成保护膜，能有效阻挡人造板中游离甲醛的挥发，一方面，甲醛清除剂中的乙撑基脲能在渗透剂的作用下向人造板内部渗透，实现其中游离甲醛的消除；另一方便，受成膜剂的作用，甲醛清除剂在人造板表层形成密实的膜状结构，还能有效的抑制通过人造板表面向外溢出（挥发）的游离甲醛，在保障人造板产品质量的前提下，还具有消除率高、时效性强、无二次污染等特性，极具社会效益。
本发明的另一目的在于提供人造板用甲醛清除剂的制备方法，本方法制备过程简单，乙撑基脲是清除人造板中游离甲醛的有效成分，采用乙二胺、尿素、水经简单操作即可完成，其余成分则分别与水溶解即可，实际操作过程十分简单。
本发明通过下述技术方案实现：一种人造板用甲醛清除剂，该甲醛清除剂克服了现有部分甲醛清除剂产品因对游离甲醛去除率不高、时效性差以及二次污染现象严重等造成人造板产品质量低下的一系列缺陷，提出了一种能在人造板表层成膜的甲醛清除剂，即：所述的甲醛清除剂为采用涂刷、喷涂或滚涂方式覆盖于人造板表层的成膜材料，按重量百分比计，所述的甲醛清除剂包含有：
乙撑基脲：10～40%；
成膜剂：20～30%；
渗透剂：0.1～10%；
促进剂：0.1～10%；
溶剂水：15～60。
经大量实践证明，乙撑基脲是有效的除醛成分，其除醛的效率主要在于乙撑基脲的浓度控制，在本发明的实际应用过程中，乙撑基脲能在渗透剂的作用下向人造板内部渗透，实现其中游离甲醛的消除；与此同时，受成膜剂的作用，甲醛清除剂在人造板表层还可形成密实的膜状结构，人造板中的游离甲醛在溢出人造板表面时，即可受到该膜状结构的抑制，进一步实现人造板的绿色化。
成膜剂能有效的促进甲醛清除剂中各成分固化并凝结成膜，一方面，可便于甲醛清除剂的涂刷、喷涂或滚涂使用，另一方面，可抑制人造板中游离甲醛的溢出，在本发明中，所述的成膜剂包括甲酰胺成膜剂、聚乙烯醇成膜剂、甲烯酸-甲基丙烯酸共聚物或海藻酸钠成膜剂，所述的成膜剂适用于各类人造板的使用，且使用过程中无有害气体挥发，经济环保。
渗透剂的作用在于促进甲醛清除剂中乙撑基脲向人造板内部渗透，以实现人造板中游离甲醛的清除，采用高效渗透剂，如：所述的渗透剂为非离子渗透剂，包括JFC渗透剂、JFC-1渗透剂、JFC-2渗透剂或JFC-E渗透剂。
在本发明中，所述的促进剂包括硫酸镁、硫酸钙、氯化镁或氯化钙中的一种或多种组成的混合物，其作用在于：在乙撑基脲和游离甲醛发生反应时起到催化作用，以提高游离甲醛的消除率，经实践证明，其使用效果良好。
本发明还提出了人造板用甲醛清除剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）将摩尔比为1.5：1：0.5的乙二胺、尿素、水加入反应器中，加热融化并搅拌，得到乙撑基脲膏状物后，再加入水溶解，并经过滤、干燥后得到白色晶体状的乙撑基脲；
（2）分别将步骤（1）制得的乙撑基脲和溶剂水按比例加入反应设备中，搅拌并混合均匀，获得乙撑基脲水溶液；
（3）依次将渗透剂和促进剂按比例加入步骤（2）制得的乙撑基脲水溶液中，搅拌并混合均匀后，再按比例加入成膜剂，在60～70℃的温度下搅拌1～3h后，获得甲醛清除剂。
为更好的实现上述操作，在所述的步骤（1）中，乙二胺、尿素、水在反应器中的加热温度为110～240℃，反应时间为3～4h。
在所述的步骤（1）中，得到乙撑基脲膏状物后，持续加热搅拌，待乙撑基脲膏状物溶解后，降温至150～180℃，再加入水溶解，并保持温度＞100℃，待乙撑基脲溶解物水解后，再经过滤、干燥后得到白色晶体状的乙撑基脲。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）本发明克服了现有甲醛清除剂产品的缺陷，提出了一种适用于涂刷、喷涂或滚涂方式涂覆于人造板表层并形成密实膜状结构的甲醛消除剂，采用成膜剂使甲醛清除剂中各成分固化并凝结成膜，一方面，可便于甲醛清除剂的涂刷、喷涂或滚涂使用，另一方面，可抑制人造板中游离甲醛的溢出，提高人造板中游离甲醛的清除率和时效性。
（2）本发明采用高效渗透剂，其作用在于：促进甲醛清除剂中乙撑基脲向人造板内部渗透，以实现人造板中游离甲醛的清除。
（3）本发明采用促进剂的作用是在乙撑基脲和游离甲醛发生反应时起到催化作用，以提高游离甲醛的消除率，经实践证明，其使用效果良好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
本发明提出了一种人造板用甲醛清除剂及其制备方法，该甲醛清除剂为采用涂刷、喷涂或滚涂方式覆盖于人造板表层的成膜材料，不仅能在人造板表层形成的保护膜，防止游离甲醛的溢出，其有效成分乙撑基脲还可在渗透剂的作用下进入人造板的内部，与其中的游离甲醛反应，并达到消除人造板中游离甲醛的目的，当然，为更好的实现本发明，在实际使用过程中，甲醛清除剂中还添加有促进剂，其目的在于：在乙撑基脲和游离甲醛发生反应时起到催化作用，能有效的提高游离甲醛的消除率，经实践证明，其使用效果良好。
按重量百分比计，本实施例涉及的甲醛清除剂包含有以下组份：
乙撑基脲：10%；
成膜剂：20%，可采用甲酰胺成膜剂；
渗透剂：10%，可采用JFC渗透剂；
促进剂：0.1%，可采用硫酸镁；
溶剂水：59.9%。
上述甲醛清除剂的制备过程如下：
（1）首先，采用适当比例的乙二胺、尿素、水制备乙撑基脲：
将摩尔比为1.5：1：0.5的乙二胺、尿素、水分别加入反应器中，在110℃的温度下加热并搅拌，控制反应时间为3h，得到乙撑基脲膏状物后，持续加热搅拌，待乙撑基脲膏状物溶解后，降温至150℃，再加入水溶解，并保持温度＞100℃，待乙撑基脲溶解物水解后，再经过滤、干燥后得到白色晶体状的乙撑基脲。
（2）其次，制备乙撑基脲水溶液：
分别将步骤（1）制得的乙撑基脲和溶剂水按比例加入反应设备中，搅拌并混合均匀，获得乙撑基脲水溶液。
（3）最后，依次添加渗透剂、促进剂以及成膜剂，制得甲醛清除剂产品：
依次将渗透剂和促进剂按比例加入步骤（2）制得的乙撑基脲水溶液中，搅拌并混合均匀后，再按比例加入成膜剂，在60℃的温度下搅拌1h后，获得甲醛清除剂产品。
将上述步骤制得的甲醛清除剂产品涂刷在人造板的表层，涂量为15g/m2，涂刷完成后，将人造板在室温下风干放置20h后，测定人造板的甲醛释放量，结果如表1所示：
表1
我国民用建筑室内空气标准规定游离甲醛的含量应小于0.08 mg/L，上表所示试样中游离甲醛含量为0.056mg/L，符合国家规定。
实施例2：
按重量百分比计，本实施例涉及的甲醛清除剂包含有以下组份：
乙撑基脲：40%；
成膜剂：30%，可采用聚乙烯醇成膜剂；
渗透剂：0.1%，可采用JFC—1渗透剂；
促进剂：10%，可采用硫酸钙和氯化镁组成的混合物，硫酸钙：氯化镁的质量比为1:1；
溶剂水：19.9%。
上述甲醛清除剂的制备过程如下：
（1）首先，采用适当比例的乙二胺、尿素、水制备乙撑基脲：
将摩尔比为1.5：1：0.5的乙二胺、尿素、水分别加入反应器中，在240℃的温度下加热并搅拌，控制反应时间为4h，得到乙撑基脲膏状物后，持续加热搅拌，待乙撑基脲膏状物溶解后，降温至180℃，再加入水溶解，并保持温度＞100℃，待乙撑基脲溶解物水解后，再经过滤、干燥后得到白色晶体状的乙撑基脲。
（2）其次，制备乙撑基脲水溶液：
分别将步骤（1）制得的乙撑基脲和溶剂水按比例加入反应设备中，搅拌并混合均匀，获得乙撑基脲水溶液。
（3）最后，依次添加渗透剂、促进剂以及成膜剂，制得甲醛清除剂产品：
依次将渗透剂和促进剂按比例加入步骤（2）制得的乙撑基脲水溶液中，搅拌并混合均匀后，再按比例加入成膜剂，在70℃的温度下搅拌3h后，获得甲醛清除剂产品。
将上述步骤制得的甲醛清除剂产品涂刷在人造板的表层，涂量为28g/m2，涂刷完成后，将人造板在室温下风干放置24h后，测定人造板的甲醛释放量，结果如表2所示：
表2
我国民用建筑室内空气标准规定游离甲醛的含量应小于0.08 mg/L，上表所示试样中游离甲醛含量为0.057mg/L，符合国家规定。
实施例3：
按重量百分比计，本实施例涉及的甲醛清除剂包含有以下组份：
乙撑基脲：30%；
成膜剂：25%，可采用海藻酸钠成膜剂；
渗透剂：5%，可采用JFC-E渗透剂；
促进剂：5%，可采用硫酸镁、硫酸钙和氯化钙组成的混合物，其中，硫酸镁：硫酸钙：氯化钙的质量比为1：1：0.5；
溶剂水：35%。
上述甲醛清除剂的制备过程如下：
（1）首先，采用适当比例的乙二胺、尿素、水制备乙撑基脲：
将摩尔比为1.5：1：0.5的乙二胺、尿素、水分别加入反应器中，在180℃的温度下加热并搅拌，控制反应时间为3.5h，得到乙撑基脲膏状物后，持续加热搅拌，待乙撑基脲膏状物溶解后，降温至165℃，再加入水溶解，并保持温度＞100℃，待乙撑基脲溶解物水解后，再经过滤、干燥后得到白色晶体状的乙撑基脲。
（2）其次，制备乙撑基脲水溶液：
分别将步骤（1）制得的乙撑基脲和溶剂水按比例加入反应设备中，搅拌并混合均匀，获得乙撑基脲水溶液。
（3）最后，依次添加渗透剂、促进剂以及成膜剂，制得甲醛清除剂产品：
依次将渗透剂和促进剂按比例加入步骤（2）制得的乙撑基脲水溶液中，搅拌并混合均匀后，再按比例加入成膜剂，在65℃的温度下搅拌1.5h后，获得甲醛清除剂产品。
将上述步骤制得的甲醛清除剂产品滚涂在人造板的表层，涂量为25g/m2，滚涂完成后，将人造板在室温下风干放置24h后，测定人造板的甲醛释放量，结果如表3所示：
表3
我国民用建筑室内空气标准规定游离甲醛的含量应小于0.08 mg/L，上表所示试样中游离甲醛含量为0.046mg/L，符合国家规定。
实施例4：
按重量百分比计，本实施例涉及的甲醛清除剂包含有以下组份：
乙撑基脲：13%；
成膜剂：20%，可采用海藻酸钠成膜剂；
渗透剂：4%，可采用JFC-E渗透剂；
促进剂：3%，可采用硫酸钙；
溶剂水：60%。
上述甲醛清除剂的制备过程如下：
（1）首先，采用适当比例的乙二胺、尿素、水制备乙撑基脲：
将摩尔比为1.5：1：0.5的乙二胺、尿素、水分别加入反应器中，在150℃的温度下加热并搅拌，控制反应时间为3h，得到乙撑基脲膏状物后，持续加热搅拌，待乙撑基脲膏状物溶解后，降温至160℃，再加入水溶解，并保持温度＞100℃，待乙撑基脲溶解物水解后，再经过滤、干燥后得到白色晶体状的乙撑基脲。
（2）其次，制备乙撑基脲水溶液：
分别将步骤（1）制得的乙撑基脲和溶剂水按比例加入反应设备中，搅拌并混合均匀，获得乙撑基脲水溶液。
（3）最后，依次添加渗透剂、促进剂以及成膜剂，制得甲醛清除剂产品：
依次将渗透剂和促进剂按比例加入步骤（2）制得的乙撑基脲水溶液中，搅拌并混合均匀后，再按比例加入成膜剂，在70℃的温度下搅拌3h后，获得甲醛清除剂产品。
将上述步骤制得的甲醛清除剂产品喷涂在人造板的表层，涂量为23g/m2，喷涂完成后，将人造板在室温下风干放置24h后，测定人造板的甲醛释放量，结果如表4所示：
表4
我国民用建筑室内空气标准规定游离甲醛的含量应小于0.08 mg/L，上表所示试样中游离甲醛含量为0.038mg/L，符合国家规定。
实施例5：
按重量百分比计，本实施例涉及的甲醛清除剂包含有以下组份：
乙撑基脲：40%；
成膜剂：25%，可采用甲烯酸-甲基丙烯酸共聚物；
渗透剂：10%，可采用JFC渗透剂；
促进剂：10%，可采用硫酸镁、硫酸钙和氯化钙组成的混合物，其中，硫酸镁：硫酸钙：氯化钙的质量比为1：0.5：2；
溶剂水：15%。
上述甲醛清除剂的制备过程如下：
（1）首先，采用适当比例的乙二胺、尿素、水制备乙撑基脲：
将摩尔比为1.5：1：0.5的乙二胺、尿素、水分别加入反应器中，在200℃的温度下加热并搅拌，控制反应时间为3h，得到乙撑基脲膏状物后，持续加热搅拌，待乙撑基脲膏状物溶解后，降温至170℃，再加入水溶解，并保持温度＞100℃，待乙撑基脲溶解物水解后，再经过滤、干燥后得到白色晶体状的乙撑基脲。
（2）其次，制备乙撑基脲水溶液：
分别将步骤（1）制得的乙撑基脲和溶剂水按比例加入反应设备中，搅拌并混合均匀，获得乙撑基脲水溶液。
（3）最后，依次添加渗透剂、促进剂以及成膜剂，制得甲醛清除剂产品：
依次将渗透剂和促进剂按比例加入步骤（2）制得的乙撑基脲水溶液中，搅拌并混合均匀后，再按比例加入成膜剂，在62℃的温度下搅拌2h后，获得甲醛清除剂产品。
将上述步骤制得的甲醛清除剂产品涂刷在人造板的表层，涂量为26g/m2，涂刷完成后，将人造板在室温下风干放置22h后，测定人造板的甲醛释放量，结果如表5所示：
表5
我国民用建筑室内空气标准规定游离甲醛的含量应小于0.08 mg/L，上表所示试样中游离甲醛含量为0.032mg/L，符合国家规定。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种人造板用甲醛清除剂，其特征在于：所述的甲醛清除剂为采用涂刷、喷涂或滚涂方式覆盖于人造板表层的成膜材料，按重量百分比计，所述的甲醛清除剂包含有：
乙撑基脲：10～40%；
成膜剂：20～30%；
渗透剂：0.1～10%；
促进剂：0.1～10%；
溶剂水：15～60%。
2.根据权利要求1所述的一种人造板用甲醛清除剂，其特征在于：所述的成膜剂包括甲酰胺成膜剂、聚乙烯醇成膜剂、甲烯酸-甲基丙烯酸共聚物或海藻酸钠成膜剂。
3.根据权利要求1所述的一种人造板用甲醛清除剂，其特征在于：所述的渗透剂为非离子渗透剂，包括JFC渗透剂、JFC-1渗透剂、JFC-2渗透剂或JFC-E渗透剂。
4.根据权利要求1所述的一种人造板用甲醛清除剂，其特征在于：所述的促进剂包括硫酸镁、硫酸钙、氯化镁或氯化钙中的一种或多种组成的混合物。
5.根据权利要求1～4任一项所述的人造板用甲醛清除剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将摩尔比为1.5：1：0.5的乙二胺、尿素、水加入反应器中，加热融化并搅拌，得到乙撑基脲膏状物后，再加入水溶解，并经过滤、干燥后得到白色晶体状的乙撑基脲；
（2）分别将步骤（1）制得的乙撑基脲和溶剂水按比例加入反应设备中，搅拌并混合均匀，获得乙撑基脲水溶液；
（3）依次将渗透剂和促进剂按比例加入步骤（2）制得的乙撑基脲水溶液中，搅拌并混合均匀后，再按比例加入成膜剂，在60～70℃的温度下搅拌1～3h后，获得甲醛清除剂。
6.根据权利要求5所述的人造板用甲醛清除剂的制备方法，其特征在于：在所述的步骤（1）中，乙二胺、尿素、水在反应器中的加热温度为110～240℃，反应时间为3～4h。
7.根据权利要求5所述的人造板用甲醛清除剂的制备方法，其特征在于：在所述的步骤（1）中，得到乙撑基脲膏状物后，持续加热搅拌，待乙撑基脲膏状物溶解后，降温至150～180℃，再加入水溶解，并保持温度＞100℃，待乙撑基脲溶解物水解后，再经过滤、干燥后得到白色晶体状的乙撑基脲。
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