CN106147675A - 一种三聚氰胺改性脲醛胶及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三聚氰胺改性脲醛胶及其生产方法，采用强酸‑弱碱‑弱酸‑弱碱四步法，在不同酸碱性及温度条件下分3次加入尿素、分2次加入三聚氰胺进行聚合反应而成，该配方及工艺较传统配方工艺较好的提高了产品各项性能指标，同时还较传统工艺缩短了聚合时间、减少了能源消耗。该三聚氰胺改性脲醛胶具有环保效果好、操作方便、不起泡不开胶等优点，用该胶制成的板材游离甲醛低、耐热、耐潮，常温水浸泡3～15天不开胶、100度沸水煮1～12小时不开胶、按要求施胶游离甲醛达到E0级。

Description

一种三聚氰胺改性脲醛胶及其生产方法

技术领域

本发明涉及脲醛胶制备技术领域，尤其是一种三聚氰胺改性脲醛胶及其生产方法，适用于居家装饰板材如家用复合地板、家俱多层胶合板及细木工板的生产。

背景技术

目前，广西速丰林面积已超过2600万亩，居全国第一位。强大的资源基础，带动全区木材生产、林板、林浆纸一体化项目快速推进。广西成为全国最大的商品材生产基地。全区已兴办1万多家木材加工企业，有的地方专门设立了木材加工园区，带动了造林、采伐、运输等相关产业发展，与此同时，木材深加工企业对胶粘剂的需求也不断增大，而随着社会的进步，对环保性能指标的要求也越来越高。

脲醛树脂胶粘剂(U F胶)是市场需求量最大的胶粘剂之一，被广泛应用于木器加工、人造板材的生产及室内装修等行业。但随着人们对室内环境意识的日益提高及U F胶应用领域的扩大，脲醛树脂胶粘剂存在的主要问题也暴露了出来：耐水性差、耐老化性差，尤其是游离甲醛含量偏高，对人的健康不利。多年以来人们采用各种方法对其进行改性，用三聚氰胺改性就是其中之一。

采用强酸-弱碱-弱酸-弱碱合成法，但由于甲醛与尿素反应过程极为复杂，在不同工艺条件，如温度、pH值及F/U量比下反应生成不同的基团及中间产品，并最终导致胶粘剂性能的巨大差异。因而，通过改变工艺条件可以制出能满足不同人造板需求的胶粘剂。通过改进脲醛胶的结构以提高胶粘剂的物理力学性能以及环保性能，降低甲醛释放量，比采用其它昂贵胶粘剂，更具有节能、降耗及经济价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种甲醛释放量和生产成本均较低，而性能又良好的适用于多层板、复合地板居家装饰板材使用的三聚氰胺改性脲醛胶及其生产方法。

本发明的技术方案是：一种三聚氰胺改性脲醛胶，采用以下原料及重量配比制成：

农用尿素1600份、工业甲醛(37％)2400份、工业聚乙烯醇2～8份、工业三聚氰胺16～160份、聚乙烯醇缩乙醛0～1份、盐酸(浓度为30-38％)4～6份烧碱2～3份。

所述的三聚氰胺改性脲醛胶的生产方法，其特征在于，采用强酸-弱碱-弱酸-弱碱四步法，在不同酸碱性及温度条件下分3次加入尿素、分2次加入三聚氰胺进行缩聚反应而成，具体操作步骤如下：

(1)强酸阶段：强酸阶段：将重量浓度为37％的甲醛水溶液及聚乙烯醇投入反应釜中，开动搅拌器，加热升温，加入重量浓度为30％盐酸将溶液pH值调整为2.0～2.5，温度升至30～35℃时按总尿素量的50％缓慢均匀加入第一批尿素(时间控制在20～30min)，加入尿素聚合反应期间注意控制温度于40±5℃，加入尿素结束后再聚合反应5～10min(温度保持在45～55℃)；

(2)弱碱一阶段：强酸阶段反应结束，立即用重量浓度为30％的氢氧化钠水调节溶液pH值为8.5～9.0，按总尿素量的30％加入第二批尿素，搅拌均匀后按三聚氰胺总量的60％加入第一批三聚氰胺，升温到94±2℃，保温35±5min；

(3)弱酸阶段：弱碱一阶段反应结束，用盐酸调节溶液pH值为5.0～5.5，降温到82±2℃，按总尿素量的20％加入第三批尿素，保温35±5min；

(4)弱碱二阶段：当弱酸阶段的反应结束，用30％的氢氧化钠水调节溶液pH值为7.5～8.5，按三聚氰胺总量的40％加入第二批三聚氰胺，保温35±5min后开始降温，温度降至40℃以下时出料。

本发明的生产工艺的关键是在成本可控的情况下通过改进脲醛树脂本身的结构以减少甲醛释放量并保证居家装饰板材的物理力学性能，较传统配方工艺较好的提高了产品各项性能指标，同时还较传统工艺缩短了聚合时间、减少了能源消耗。制造过程可概括分为强酸-弱碱-弱酸-弱碱四步骤，强酸阶段的反应，目的是在树脂中产生一定量的环状结构(Uron环)，以此提高脲醛树脂的耐水性、耐老化性、稳定性。

发明人摒弃传统三步法弱碱-弱酸-弱碱工艺(简称弱碱工艺)，改用四步法强酸-弱碱-弱酸-弱碱合成工艺制胶。本技术的敏感控制点主要集中在强酸及弱酸两个阶段，特别是在强酸条件下反应物对量比及停留时间较为敏感，在这个阶段重点是要严格操作流程注意温度、pH值、量比、加料速度及时间的控制，准确及时的掌握pH值及粘度的变化，在此阶段为减缓聚合速度可以加入一定量的稳定剂或阻聚剂。在强酸阶段聚合反应顺利获得Uron环改性脲醛树脂后，迅速调pH值到弱碱，此时聚合反应减弱，再通过三聚氰胺改性在弱碱-弱酸-弱碱环境下完成其它聚合增强脲醛树脂胶粘剂物理力学性能、减少游离醛含量。

另外，在改变传统工艺原基础上，强调反应时间、终点调配与控制，使尿醛反应更为彻底。该配方及工艺较传统配方工艺较好的提高了产品各项性能指标，同时还较传统工艺缩短了聚合时间、减少了能源消耗。

稳定剂或阻聚剂可有可无，聚乙烯醇缩乙醛等稳定剂或阻聚剂是否加入及加入量多少取决于制胶人员的实际操作把控能力，操作纯熟者无需加入助剂，反之则视实际情况加入一定量的助剂。

根据本发明配方及工艺制成的改性脲醛胶，生产出的居家装饰板材(含多层板、复合地板等)强度≥50Mpa、甲醛释放量≤0.5mg/L。

本发明配方及工艺制成的改性脲醛胶，还可以进一步通过脱水环节提高固体含量、减少游离甲醛释放量。

具体实施方式

以下结合具体实施例来对本发明作进一步的描述。

实施例1

E0级复合地板环保改性尿醛胶，采用以下原料及重量配比制成：

农用尿素1600份、质量百分浓度为37％工业甲醛2400份、工业聚乙烯醇5份、工业三聚氰胺120份、聚乙烯醇缩乙醛0.5份、质量百分浓度为30％盐酸4～6份、烧碱2～3份。

实施例2

E0级多层胶合板脲醛胶，以重量份计，由以下组分组成：

农用尿素1600份、质量百分浓度为37％工业甲醛2400份、工业聚乙烯醇3份、工业三聚氰胺32份、聚乙烯醇缩乙醛0.1份、质量百分浓度为30％盐酸4～6份、烧碱2～3份。

实施例3

E0级细木工板脲醛胶，以重量份计，由以下组分组成：农用尿素1600份、质量百分浓度为37％工业甲醛2400份、工业聚乙烯醇2份、工业三聚氰胺16份、质量百分浓度为30％盐酸4～6份、烧碱2～3份。

实施例4

实施例1至3的三聚氰胺改性脲醛胶的生产方法，采用强酸-弱碱-弱酸-弱碱四步法，在不同酸碱性及温度条件下分3次加入尿素、分2次加入三聚氰胺进行缩聚反应而成，具体操作步骤如下：

(1)强酸阶段：将重量浓度为37％的甲醛水溶液及聚乙烯醇投入反应釜中，开动搅拌器，加热升温，加入重量浓度为30％盐酸将溶液pH值调整为2.0～2.5，温度升至30～35℃时按总尿素量的50％缓慢均匀加入第一批尿素(时间控制在20～30min)，加入尿素聚合反应期间注意控制温度于40±5℃，加入尿素结束后再聚合反应5～10min(温度保持在45～55℃)；强酸阶段聚合反应生成一定量次甲基键含量远高于羟甲基键的Uron环改性脲醛树脂。

(2)弱碱一阶段：强酸阶段反应结束，立即用质量百分浓度为30％的氢氧化钠水溶液调pH8.5～9.0，按总尿素量的30％加入第二批尿素，搅拌均匀后按三聚氰胺总量的60％加入第一批三聚氰胺，升温到94±2℃，保温35±5min；强酸反应结束后迅速调到碱性环境有利于聚合反应的控制，同时生成一定量较为稳定的羟甲基脲。

(3)弱酸阶段：弱碱一阶段反应结束，用质量百分浓度为30％盐酸调pH5.0～5.5，降温到82±2℃，按总尿素量的20％加入第三批尿素，保温35±5min；进一步使没有参与反应的甲醛参与聚合生成羟甲基脲、次甲基脲和次甲基醚键连接的低分子化合物。

(4)弱碱二阶段：当弱酸阶段的反应结束，用质量百分浓度为30％的氢氧化钠水溶液调节pH为7.5～8.5，按三聚氰胺总量的40％加入第二批三聚氰胺，保温35±5min后开始降温，温度降至40℃以下时出料；用三聚氰胺进一步捕捉树脂中的游离醛，进一步提高树脂的各项性能指标。

本发明中，摒弃传统三步法弱碱-弱酸-弱碱工艺(简称弱碱工艺)，改用四步法强酸-弱碱-弱酸-弱碱合成工艺制胶。本发明的敏感控制点主要集中在强酸及弱酸两个阶段，特别是在强酸条件下反应物对量比及停留时间较为敏感，在这个阶段重点是要严格操作流程注意温度、pH值、量比、加料速度及时间的控制，准确及时的掌握pH值及粘度的变化，在此阶段为减缓聚合速度可以加入一定量的稳定剂或阻聚剂。在强酸阶段聚合反应顺利获得Uron环改性脲醛树脂后，迅速调pH值到弱碱，此时聚合反应减弱，再通过三聚氰胺改性在弱碱-弱酸-弱碱环境下完成其它聚合增强脲醛树脂胶粘剂物理力学性能、减少游离醛含量。

另外，在改变传统工艺原基础上，强调反应时间、终点调配与控制，使尿醛反应更为彻底。该配方及工艺较传统配方工艺较好的提高了产品各项性能指标，同时还较传统工艺缩短了聚合时间、减少了能源消耗。

稳定剂或阻聚剂可有可无，聚乙烯醇缩乙醛等稳定剂或阻聚剂是否加入及加入量多少取决于制胶人员的实际操作把控能力，操作纯熟者无需加入助剂，反之则视实际情况加入一定量的助剂。

根据本发明配方及工艺制成的性脲醛胶，生产出的居家装饰板材(含多层板、复合地板等)强度≥50Mpa、甲醛释放量≤0.5mg/L。

本发明配方及工艺制成的改性脲醛胶，还可以进一步通过脱水环节提高固体含量、减少甲醛释放量。

Claims (2)

1.一种三聚氰胺改性脲醛胶，其特征在于，该尿醛胶是采用以下原料及重量份配比制成：

农用尿素1600份；

重量百分含量为37％的工业甲醛2400份；

工业聚乙烯醇2～8份；

工业三聚氰胺16～160份；

聚乙烯醇缩乙醛0～1份；

质量浓度为30-38％盐酸4～6份；和

烧碱2～3份。

2.一种适用于根据权利要求1所述的三聚氰胺改性脲醛胶的生产方法，其特征在于，采用强酸-弱碱-弱酸-弱碱四步法，在不同酸碱性及温度条件下分3次加入尿素、分2次加入三聚氰胺进行缩聚反应而成，包括步骤：

(1)强酸阶段：将重量浓度为37％的甲醛水溶液及聚乙烯醇投入反应釜中，开动搅拌、加热升温，加入重量浓度为30％盐酸将溶液pH值调整为2.0～2.5，温度升至30～35℃时按总尿素量的50％缓慢均匀加入第一批尿素(时间控制在20～30min)，加入尿素聚合反应期间注意控制温度于40±5℃，加入尿素结束后再聚合反应5～10min(温度保持在45～55℃)；

(2)弱碱一阶段：强酸阶段反应结束，立即用重量浓度为30％的氢氧化钠水将溶液pH值调整为8.5～9.0，按总尿素量的30％加入第二批尿素，搅拌均匀后按三聚氰胺总量的60％加入第一批三聚氰胺，升温到94±2℃，保温35±5min；

(3)弱酸阶段：弱碱一阶段反应结束，用盐酸调溶液pH值为5.0～5.5，降温到82±2℃，按总尿素量的20％加入第三批尿素，保温35±5min；

(4)弱碱二阶段：当弱酸阶段的反应结束，用30％的氢氧化钠水调节溶液pH为7.5～8.5，按三聚氰胺总量的40％加入第二批三聚氰胺，保温35±5min后开始降温，温度降至40℃以下时出料。