CN105585993A - 一种异丁醛改性脲醛树脂胶粘剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种异丁醛改性脲醛树脂的制备方法，包括将一定量的尿素和甲醛在pH值7-8和温度85-90℃的条件下反应30-60min，调节pH值为3-4，加入第二批尿素，搅拌均匀后，逐步加入异丁醛，在60-80℃反应40-60min；降温至60-80℃，再分批加入第三批尿素和第四批尿素，调节pH值为7-8，冷却至40℃以下，出料得到异丁醛改性的脲醛树脂胶粘剂。本发明制备方法简单，制备的脲醛树脂具有游离甲醛含量低、贮存稳定性好、胶接强度高和耐水性好等特点。

Description

一种异丁醛改性脲醛树脂胶粘剂的制备方法
技术领域
本发明涉及木材加工及胶粘剂技术领域，具体地说，涉及一种用于人造板的木材胶粘剂及其制备方法。
背景技术
我国森林覆盖率较低，木材资源严重不足，因此，利用小径材、速生材制备人造板满足人们对木加工品的需求一直是我国木材加工业的重要途径和方法。我国是世界上人造板产量最大的国家，多年来，人造板产量一直居世界第一位，2015年人造板产量已增长至30212.33万立方米，人造板产业的发展加大了对木材胶粘剂的需求。
脲醛树脂胶粘剂由于胶合强度较好，使用方便，原料易得，成本低廉等特点，被广泛用于人造板生产加工中，是木材加工中最重要的品种。随着人造板工业的发展，对脲醛树脂胶粘剂提出了更高的要求，尤其是胶粘剂中的游离甲醛含量和人造板中的甲醛释放量，欧洲、美国及日本等国家对人造板甲醛释放量均有严格的标准，在我国，生产低游离甲醛的脲醛胶粘剂，降低人造板中的甲醛释放量，也成为了木材行业及人们普遍关注的热点问题。
脲醛树脂胶制成的人造板产生甲醛释放的主要原因是胶液中的游离甲醛和脲醛树脂的化学结构特征产生的。为了制备得到低游离甲醛含量的脲醛树脂，可以通过降低甲醛与尿素的摩尔比，控制合成工艺条件及使用添加剂等方法，但降低甲醛与尿素的摩尔比也会使脲醛树脂胶粘剂的性能下降，如粘结强度下降(尤其是湿强度下降更为显著)、储存稳性差、固化时间延长等，难以满足木材加工业的要求。在脲醛树脂合成过程中，加入三聚氰胺、苯酚、聚乙烯醇等对脲醛树脂进行改性，降低游离甲醛含量，提高胶粘剂的性能也是有效的方法。这方面，国内外有大量的文献报道，我国也取得了很多研究成果，且在生产实际中得到了广泛的应用。
上世纪七十年代，德国BASF公司申请了尿素和甲醛及异丁醛在酸性条件下反应可制备得到脲-异丁醛-甲醛树脂的专利，后来又陆续发表了相关的专利，发现脲-异丁醛-甲醛树脂是一种具有环状结构的聚合物，能够溶于几乎所有的涂料溶剂，且与环氧树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂等有良好的相容性。上世纪九十年代，BASF开发出用于涂料/油墨通用色浆的脲-异丁醛-甲醛树脂，而用异丁醛改性脲醛树脂胶粘剂用于木材加工，迄今还未见报道。
异丁醛是大型乙烯联合化工装置中丙烯经羰基合成丁、辛醇的副产物，国内一套30万吨/年的乙烯联合化工装置，每年可副产异丁醛1万吨左右。我国乙烯产量不断增加，2014年达到1704万吨，副产异丁醛50万吨以上，开发异丁醛改性脲醛树脂胶粘剂，不但可以提高脲醛树脂胶粘剂的性能，也为消化异丁醛提供了一个新的渠道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于人造板的改性脲醛树脂的制备方法。胶粘剂的制备工艺简单、制备方法可靠。
其制备方法包括下列步骤：
(1)将第一批尿素、甲醛加入至反应釜中，尿素与甲醛的质量比例为：
尿素100份
37％甲醛200-260份；
(2)用碱调节pH值为7-8，升温至85-90℃反应30-60min；
(3)用酸调节PH值为3-4，加入第二批尿素，搅拌均匀后，再逐步加入异丁醛，保温60-80℃反应40-60min，尿素与异丁醛的质量比例为：
尿素30-45份
异丁醛20-50份；
(4)降温至60-80℃，加入第三批15-30质量份的尿素，搅拌反应40-60min；
(5)加入第四批15-30质量份的尿素，用碱调节pH值为7-8，冷却至40℃以下，出料得到异丁醛改性的脲醛树脂胶粘剂。
所述的碱为氢氧化钠和三乙醇胺其中的一种，或者它们的混合物，所述的酸为稀硫酸和甲酸其中的一种，或者它们的混合物。
本发明制备的脲醛树脂胶粘剂具有下列特点：
(1)胶粘剂的胶接强度高，尤其是其湿强度得到明显改善；
(2)胶粘剂初粘性好，经调制可作为纤维板、胶合板等人造板用胶；
(3)储存稳定性好，在一个月内，粘度无明显变化，储存期可达到半年以上；
(4)耐水性、耐气候性比未经改性的胶粘剂有明显改善；
(5)胶粘剂中游离甲醛含量低；
(6)制备工艺简单，工艺稳定性好。
具体实施方式
为了更好的阐述本发明所公开的技术，通过以下实施例来进一步说明。
实施例1
将第一批1000kg尿素和2400kg37％工业甲醛加入至5立方米的反应釜中，搅拌升温，待尿素完全溶解后，用20-30％的氢氧化钠水溶液调节pH值为7-8，升温至90℃反应40min；用30-50％的稀硫酸调节PH值为3-4，降温至80℃时，加入第二批400kg尿素，搅拌均匀后，逐步加入400kg异丁醛，保温80℃反应60min；加入第三批250kg尿素，保持温度60℃搅拌反应40min；加入第四批200kg尿素，搅拌20min，用20-30％的氢氧化钠水溶液调节pH值为7-8，冷却至40℃以下，出料得到异丁醛改性的脲醛树脂木材胶粘剂。
实施例2
将第一批1000kg尿素和2000kg37％工业甲醛加入至5立方米的反应釜中，搅拌升温，待尿素完全溶解后，用三乙醇胺调节pH值为7-8，升温至85℃反应60min；用甲酸调节PH值为3-4，降温至70℃时，加入第二批300kg尿素，搅拌均匀后，逐步加入350kg异丁醛，保温70℃反应40min；加入第三批250kg尿素，保持温度60℃搅拌反应60min；加入第四批150kg尿素，搅拌20min，用三乙醇胺调节pH值为7-8，冷却至40℃以下，出料得到异丁醛改性的脲醛树脂木材胶粘剂。
实施例3
将第一批1000kg尿素和2600kg37％工业甲醛加入至5立方米的反应釜中，搅拌升温，待尿素完全溶解后，用20-30％的氢氧化钠水溶液调节pH值为7-8，升温至85℃反应60min；用甲酸调节PH值为3-4，降温至80℃时，加入第二批300kg尿素，搅拌均匀后，逐步加入500kg异丁醛，保温80℃反应40min；加入第三批250kg尿素，保持温度70℃搅拌反应40min；加入第四批150kg尿素，搅拌20min，用20-30％的氢氧化钠水溶液调节pH值为7-8，冷却至40℃以下，出料得到异丁醛改性的脲醛树脂木材胶粘剂。
实施例4
将第一批1000kg尿素和2200kg37％工业甲醛加入至5立方米的反应釜中，搅拌升温，待尿素完全溶解后，用三乙醇胺调节pH值为7-8，升温至90℃反应40min；用30-50％的稀硫酸调节PH值为3-4，降温至80℃时，加入第二批350kg尿素，搅拌均匀后，逐步加入200kg异丁醛，保温80℃反应40min；加入第三批200kg尿素，保持温度70℃搅拌反应40min；加入第四批150kg尿素，搅拌20min，用20-30％的氢氧化钠水溶液调节pH值为7-8，冷却至40℃以下，出料得到异丁醛改性的脲醛树脂木材胶粘剂。
实施例5
将第一批1000kg尿素和2300kg37％工业甲醛加入至5立方米的反应釜中，搅拌升温，待尿素完全溶解后，用20-30％的氢氧化钠水溶液调节pH值为7-8，升温至90℃反应60min；用30-50％的稀硫酸调节PH值为3-4，降温至70℃时，加入第二批400kg尿素，搅拌均匀后，逐步加入400kg异丁醛，保温70℃反应50min；加入第三批150kg尿素，保持温度70℃搅拌反应50min；加入第四批200kg尿素，搅拌20min，用三乙醇胺调节pH值为7-8，冷却至40℃以下，出料得到异丁醛改性的脲醛树脂木材胶粘剂。

Claims (2)

1.一种异丁醛改性脲醛树脂胶粘剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将第一批尿素、甲醛加入至反应釜中，尿素与甲醛的质量比例为：
尿素100份
37％甲醛200-260份；
(2)用碱调节pH值为7-8，搅拌升温至85-90℃反应30-60min；
(3)用酸调节pH值为3-4，加入第二批尿素，搅拌均匀后，逐步加入异丁醛，保温60-80℃反应40-60min；尿素与异丁醛的质量比例为：
尿素30-45份
异丁醛20-50份；
(4)降温至60-80℃，加入第三批15-30质量份的尿素，搅拌反应40-60min；
(5)加入第四批15-30质量份的尿素，用碱调节pH值为7-8，冷却至40℃以下，出料得到异丁醛改性的脲醛树脂胶粘剂。
所述的碱为氢氧化钠水溶液和三乙醇胺其中的一种，或者它们的混合物，所述的酸为稀硫酸和甲酸其中的一种，或者它们的混合物。
2.根据权利1所述的制备方法，其特征在于改性剂为异丁醛，改性方法是在pH值为3-4的情况下，加入第二批尿素，搅拌均匀后，再逐步加入异丁醛，保温反钠应40-60min。
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