CN105038670A

CN105038670A - 一种用于甘蔗渣刨花板的尿醛改性树脂胶及其制备方法

Info

Publication number: CN105038670A
Application number: CN201510519797.0A
Authority: CN
Inventors: 唐增胜; 李国栋
Original assignee: SHANDONG DOTON HOME DELIVERY FURNITURE Co Ltd
Current assignee: SHANDONG DOTON HOME DELIVERY FURNITURE Co Ltd
Priority date: 2015-08-21
Filing date: 2015-08-21
Publication date: 2015-11-11
Anticipated expiration: 2035-08-21
Also published as: CN105038670B

Abstract

本发明公开了一种用于甘蔗渣刨花板的尿醛改性树脂胶及其制备方法，各组分重量份数如下：甲醛3300份、二甘醇60份、尿素1600份、己内酰胺20份、氢氧化钠2份、水450份。在传统的尿素-甲醛树脂碱-酸-碱合成工艺基础上，确定在首批尿素进行初期加长反应后，反应液中游离甲醛含量较少时，再加入反应活性较大二甘醇，在反应中后期，严格控制反应液pH值，使合成过程能可控进行，最后再加入第二批尿素捕捉游离甲醛并进一步提高反应液反应程度。反应过程平稳易控制，可重复性好。

Description

一种用于甘蔗渣刨花板的尿醛改性树脂胶及其制备方法

技术领域

本发明属于树脂合成领域，特别涉及一种用于甘蔗渣刨花板的尿醛改性树脂胶及其制备方法。

背景技术

用于制造胶合木的木材原材料其厚度一般都在20mm以上，其长度和宽度则更大，而木材又是热的不良导体，因此粘结大尺寸木材原料所用胶粘剂应具备常温(18～30℃)条件下固化的能力，或在木材粘结工段设置高频加热装置，以提高环境温度、加快中高温条件固化的胶粘剂的化学反应速度。但考虑到高频加热设备投资、设备运转稳定性等原因，目前国内胶合木制造厂所用胶粘剂均为常温固化型胶粘剂。

现在国内市场上使用的常温快速固化的木材结构胶粘剂有间苯二酚-苯酚-甲醛树脂、间苯二酚-甲醛树脂、尿素-甲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、三聚氰胺-尿素-甲醛树脂和聚氨酯五大类，但有以下不足：

(1)上述五大类常温固化型木材胶粘剂大部分依赖日本、芬兰等国外进口，目前为止，国内的木结构工程中并未大规模使用我国自行研发并生产的常温固化结构胶粘剂，这对我国的木质结构构件的可持续健康发展有安全隐患；

(2)当胶合木构件粘结采用间苯二酚-苯酚-甲醛树脂和间苯二酚-甲醛树脂时，其粘结性能优异，但胶缝红黑色，与所粘结的常规的浅色调木材在外观上极不协调，且含有的游离酚物质对人的健康和环境均有不良影响；

(3)尿素-甲醛树脂粘结的胶合木构件，在干燥状态下使用符合标准规范的要求，且树脂价格低，但在室外或环境温湿度变化较为剧烈的室内环境中，树脂受变化环境影响大，分子链易断裂，粘结强度丧失较快，应用领域受较大限制；

(4)三聚氰胺-甲醛树脂活性高，贮存期短，固化后的胶层脆性大，韧性不足，且售价较高；

(5)胶合木用常温固化型三聚氰胺-尿素-甲醛树脂在国内市场暂无供应；

(6)聚氨酯类树脂售价一般为间苯二酚-苯酚-甲醛树脂的2-4倍，给国内胶合木构件生产企业的成本控制带来困难。

尿素-甲醛树脂无色透明或为乳白色浑浊粘稠状液体，一般具有50％以上的干物质含量，材料成本较低，但其尿素原料在冷水中也能溶解，固化后的树脂残存具有亲水性的羟甲基，胶膜仍具有一定程度的吸水性，对沸水抵抗力弱，胶膜易于老化，尤其是在高温高湿环境，因此尿素-甲醛树脂仅能用于气候条件波动不大的室内环境中，同时尿素反应活性较低，其树脂预聚液在常温下固化完全所需时间较长，树脂贮存周期长。

甘蔗渣是制糖后的残渣，经除蔗髓的蔗渣，其化学成分，由于蔗渣比重小，纤维质量好，制得的板材强度高，重量轻，吸水膨胀率低，但与脲醛树脂的结合要求高，不仅影响胶合板的表面质量，而且会造成胶合板的胶合强度下降，导致龟裂和鼓泡。

发明内容

本发明的目的是为解决上述现有技术的不足，采用二甘醇和己内酰胺作为尿素甲醛树脂的改性剂，提高尿素-甲醛树脂的耐高温性和耐湿气特性、树脂的稳定性，以及与甘蔗渣刨花板的结合强度，结果显示，改性后的尿素-甲醛树脂在黏度、pH值、浑浊时间、固化时间、耐污染和耐龟裂性能都有不同程度的改变。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种用于甘蔗渣刨花板的尿醛改性树脂胶，各组分重量份数如下：甲醛3300-3500份、二甘醇60-80份、尿素1600-1800份、己内酰胺20-40份、氢氧化钠2-5份、水450-600份。

二甘醇的作用是与脲醛进行醚化反应，封闭部分羟甲基，降低反应活性，增强树脂稳定性，提高其疏水性和耐高温，提高其初粘性。

其中，当二甘醇加入量低于60重量份时，疏水性、耐高温性不良，树脂的初始粘度低。另一方面，如果二甘醇的加入量高于80重量份，则会导致成本升高。本发明已确认了下述结果：如果二甘醇的含量在60重量份以上且80重量份以下的范围时，可获得期待的疏水性、耐高温性以及初始粘度。

已内酰胺的作用是改性脲醛树脂，封闭了树脂的吸水基团，使树脂的耐水性和耐老化性显著改善，提高浑浊时间和固化时间，提高了耐污染和耐龟裂性能。

当已内酰胺的含量低于20重量份时，会导致改性树脂耐水性和耐老化效果减弱，改性树脂的共聚物粒子间的密合力下降，耐污染和耐龟裂性能不良。

另一方面，已内酰胺的含量高于40重量份时，可能会导致耐高温性以及初始粘度下降，因此，本申请中将已内酰胺的加入量限定在40重量份以下，因此不会产生上述问题。

优选的是，各组分重量份数如下：甲醛3300-3350份、二甘醇60-65份、尿素1600-1650份、己内酰胺20-25份、氢氧化钠2-4份、水450-500份。

优选的是，各组分重量份数如下：甲醛3300份、二甘醇60份、尿素1600份、己内酰胺20份、氢氧化钠2份、水450份。

本发明还提供了一种用于甘蔗渣刨花板的尿醛改性树脂胶的制备方法，将甲醛与水混合，调节PH值为7.5左右(PH值为7.0-8.0)，加入一次尿素，加入二甘醇，升温，在88℃-97℃下保温，在30度水中测雾点，出雾点后调节PH7.0左右(PH值为6.5-7.5)，降温到72-75°时，加入二次尿素和水，保温15-20分钟；再加入已内酰胺再保温15-20min，继续降温至40-42°停止降温，放料，即得。

上述的尿醛改性树脂胶可用于饰面刨花板装饰或制备胶合木结构构件。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

有益效果：

1.本发明在传统的尿素-甲醛树脂碱-酸-碱合成工艺基础上，确定在首批尿素进行初期加长反应后，反应液中游离甲醛含量较少时，再加入反应活性较大二甘醇，在反应中后期，严格控制反应液pH值，使合成过程能可控进行，最后再加入第二批尿素捕捉游离甲醛并进一步提高反应液反应程度。反应过程平稳易控制，可重复性好。

2.用合成的尿素-甲醛树脂制备胶合木结构构件，其包括胶合强度、木破率和胶缝完整性在内的粘结性能能够满足《结构用集成材》(GB26899-2011)中II类胶粘剂和《木结构试验方法标准》(GB/T50329-2002)对胶粘剂的要求。树脂常温条件即可实现固化，可操作性强，粘结强度高，能够满足结构用集成材的实际需要。

3.本发明树脂的储存期大于60天，且树脂颜色乳白至半透明，粘结色浅的木材胶缝颜色协调性好，应用领域广。

4.充分利用了二甘醇和己内酰胺的高反应活性，常温条件固化，以及尿素-甲醛树脂的低成本性和韧性，本发明的尿素改性树脂的成本较三聚氰胺-尿素-甲醛树脂低得多。

具体实施方式

以下通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验和检测方法，按照常规的方法和条件进行选择。

实施例1：

一种用于甘蔗渣刨花板的尿醛改性树脂胶及其制备方法，各组分重量份数如下：甲醛3300份、二甘醇60份、尿素1600份、己内酰胺20份、氢氧化钠2份、水450份。

制备方法如下：将甲醛与水混合，调节PH值为7.5左右(氢氧化钠调节，加入量一般为1份，下同)，加入尿素，加入二甘醇，升温，在88℃-97℃下保温，在30度水中测雾点，出雾点后调节PH7.0左右(氢氧化钠调节，一般为1份)，降温到75°时，加入二次尿素和水，保温15-20分钟；再加入已内酰胺再保温15-20分钟，继续降温至40°停止降温，放料，即得。

上述制备方法中，尿素的第一批加入量为1050份，水的第一批加入量300份。

实施例1的树脂技术指标如下：

表1

外观	无色透明、无杂质
		固体含量(％)	60-65
粘度S/20℃	25-30涂4#杯
		游离甲醇(％)	≦0.2
PH值	7.0-7.5
		贮存期	60-70天

附表1中脲醛改性树脂胶的检测，固体含量按GB/T14074-2006的3.5规定检测，黏度按GB/T14074-2006的3.3规定检测，固化时间按GB/T14074-2006的3.7规定检测，游离甲醛按GB/T14074-2006的3.16规定检测，固体含量统一指所制胶的固体含量，游离甲醛含量为整个胶的里面所含未反应单体甲醛的质量分数。

E1/E0级Ⅰ类胶合板用实施例1的脲醛改性树脂胶压板检测

压制的胶合板室温放置5～7天后检测。胶合强度按GB/T17657-1999中4.15的规定检测，甲醛释放量按GB/T17657-1999中的4.12干燥器法进行检测。单板：蔗渣单板，热压工艺：120-130℃，1.0Mpa，热压时间：5min。

结果显示：

100℃沸水煮9h胶合强度为1.43Mpa,合格率为100％，甲醛释放量≦0.13mg/l。表面耐龟裂：0级，无污染无腐蚀。

实施例2：

一种用于甘蔗渣刨花板的尿醛改性树脂胶及其制备方法，各组分重量份数如下：甲醛3500份、二甘醇80份、尿素1800份、己内酰胺40份、氢氧化钠5份、水600份。

制备方法如下：将甲醛与水混合，调节PH值为7.5左右，加入尿素，加入二甘醇，升温，在88℃-97℃下保温，在30度水中测雾点，出雾点后调节PH7.0左右，降温到75°时，加入二次尿素和水，保温15-20分钟；再加入已内酰胺再保温15-20分钟，继续降温至40°停止降温，放料，即得。

实施例2的树脂技术指标如下：

表2

外观	无色透明、无杂质
		固体含量(％)	62-67
粘度S/20℃	27-32涂4#杯
		游离甲醇(％)	≦0.23
PH值	7.0-7.5
		贮存期	60-70天

E1/E0级Ⅰ类胶合板用实施例1的脲醛改性树脂胶压板检测

结果显示：

100℃沸水煮9h胶合强度为1.45Mpa,合格率为100％，甲醛释放量≦0.14mg/l。表面耐龟裂：0级，无污染无腐蚀。

实施例3

一种用于甘蔗渣刨花板的尿醛改性树脂胶及其制备方法，各组分重量份数如下：甲醛3350份、二甘醇65份、尿素1650份、己内酰胺25份、氢氧化钠4份、水500份。

实施例3的树脂技术指标如下：

表3

E1/E0级Ⅰ类胶合板用实施例1的脲醛改性树脂胶压板检测

结果显示：

100℃沸水煮9h胶合强度为1.48Mpa,合格率为100％，甲醛释放量≦0.12mg/l。表面耐龟裂：0级，无污染无腐蚀。

实施例4

本发明实施例1、2、3的脲醛改性树脂胶分别用于木材刨花板；亚麻屑刨花板；棉秆刨花板；竹材刨花板等；水泥刨花板或石膏刨花板的制造时，皆能满足E1/E0级Ⅰ类胶合板的标准要求。

上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动，即可做出的各种修改或变形，仍在本发明的保护范围以内。

Claims

1.一种用于甘蔗渣刨花板的尿醛改性树脂胶，其特征在于，各组分重量份数如下：甲醛3300-3500份、二甘醇60-80份、尿素1600-1800份、己内酰胺20-40份、氢氧化钠2-5份、水450-600份。

2.如权利要求1所述的尿醛改性树脂胶，其特征在于，各组分重量份数如下：甲醛3300-3350份、二甘醇60-65份、尿素1600-1650份、己内酰胺20-25份、氢氧化钠2-4份、水450-500份。

3.如权利要求1所述的尿醛改性树脂胶，其特征在于，各组分重量份数如下：甲醛3300份、二甘醇60份、尿素1600份、己内酰胺20份、氢氧化钠2份、水450份。

4.一种用于甘蔗渣刨花板的尿醛改性树脂胶，其特征在于，将甲醛与水混合，调节PH值为7.0-8.0，加入一次尿素，加入二甘醇，升温，在88℃-97℃下保温，在30度水中测雾点，出雾点后调节PH值为6.5-7.5，降温到72-75°时，加入二次尿素和水，保温15-20分钟；继续降温至40-42°停止降温，放料，即得。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述一次尿素和二次尿素加入量之比为3-5:1。

6.权利要求4或5所述的方法制备的用于甘蔗渣刨花板的尿醛改性树脂胶。

7.权利要求1-3任一所述的尿醛改性树脂胶或权利要求5所述的脲醛树脂胶在饰面刨花板装饰中的应用，其特征在于，所述饰面刨花板为木材刨花板；亚麻屑刨花板；棉秆刨花板；竹材刨花板等；水泥刨花板或石膏刨花板。

8.权利要求1-3任一所述的尿醛改性树脂胶或权利要求5所述的脲醛树脂胶在制备胶合木结构构件中的应用。