CN107868273A - 一种以废弃聚氨酯为原料的脲醛树脂改性剂及其应用 - Google Patents

一种以废弃聚氨酯为原料的脲醛树脂改性剂及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种以废弃聚氨酯为原料的脲醛树脂改性剂及其应用；是将聚氨酯废弃物清洗放入鼓风干燥箱中，103℃下干燥30min；将干燥后的块状聚氨酯用研磨机加工成直径0.5‑1.5mm的聚氨酯粉末；采用液化剂和催化剂加入聚氨酯粉末中在160‑200℃及常压条件下反应时间为2‑4h液化；液化物质冷却至60℃，静置分层后采用分液漏斗取上层液体，经100μm滤孔的过滤器过滤，得到提纯后的聚氨酯液化物。利用本发明制备的脲醛树脂改性剂压制的胶合板湿剪切强度提高20％以上，甲醛释放量降低45％以上。

Description

一种以废弃聚氨酯为原料的脲醛树脂改性剂及其应用
技术领域
本发明涉及一种木材胶黏剂改性剂，具体涉及一种以废弃聚氨酯为原料的脲醛树脂改性剂及其应用。
背景技术
聚氨酯是应用广泛的一种高分子材料，其主链上含有氨基甲酸酯基团(-NH-COO-)的重复单元。2015年，全球聚氨酯材料消费量高达1600万吨，每年废弃聚氨酯量也十分巨大。目前，美国每年从报废汽车中得到的废弃聚氨酯发泡材料达80万吨。2014年，中国汽车技术研究中心组织起草《报废汽车破碎技术规范》行业标准(征求意见稿)，其中规定：“破碎分选后可再生资源综合回收率不能低于90％”。聚氨酯发泡材料的回收利用问题将成为迫切需要解决的社会问题和环境问题。美国Argonne国家实验室开发了连续的聚氨酯泡沫废物回收系统，得到的聚氨酯软泡材料经清洁及精制后可再粘结用于地毯背衬和汽车坐垫。目前国内传统的处理方法是将聚氨酯废弃物填埋或者焚烧，虽然焚烧以后，聚氨酯的体积将减少到初始体积的1％，但过程中产生的NOx、HCl、CHCl3等气体对空气造成了污染。近年来也逐渐开始尝试采用物理法、化学法、机械法等方法回收聚氨酯，用于聚氨酯产品的重新制备。
人造板行业发展迅速，2016年胶黏剂消耗量为1822万吨(固体含量100％)，主要品种为脲醛及其改性树脂，占总用量的90％以上。脲醛树脂虽然具有固化速度快、胶层颜色浅、成本较低等若干优点，但同时也是人造板中甲醛释放的主要来源。随着人们环保意识的增强，提高人造板产品的环保等级势在必行。本发明采用废弃聚氨酯为原料制备脲醛树脂改性剂，经改性后的脲醛树脂压制的人造板力学性能提高，甲醛释放量大幅度降低。
发明内容
本发明提供了一种以废弃聚氨酯为原料的脲醛树脂改性剂及其应用，经改性后的脲醛树脂胶接人造板力学性能提高，甲醛释放量大幅度降低。
本发明采用的技术方案如下：
一种以废弃聚氨酯为原料的脲醛树脂改性剂，通过以下制备方法得到：
(1)将聚氨酯废弃物(泡沫生产厂的边角料、模具溢料、废品以及在聚氨酯的各应用领域中的废弃物)用清水洗浄；
(2)将清洗后的块状聚氨酯放入鼓风干燥箱中，103℃下干燥30min；
(3)将干燥后的块状聚氨酯用研磨机加工成直径0.5-1.5mm的聚氨酯粉末；
(4)采用液化剂和催化剂加入聚氨酯粉末中在160-200℃及常压条件下反应时间为2-4h，将聚氨酯粉末降解成液体物质。
(5)将步骤4)得到的液体物质冷却至60℃，静置分层后采用分液漏斗取上层液体，经100μm滤孔的过滤器过滤，得到提纯后的聚氨酯液化物。
所述液化剂为乙二醇(EG)、丙二醇(PG)、1,4—丁二醇(BDO)，一缩二乙二醇(DEG)，一缩二丙二醇(DPG)或二缩三乙二醇(TEG)中的一种或几种。
所述催化剂为氢氧化钠(NaOH)或氢氧化钾(KOH)中的一种或两种。
所述聚氨酯废弃物：液化剂(重量比)＝1:3-5,聚氨酯废弃物：催化剂(重量比)＝100:1-2。
本发明的另一个目的是提供一种所述脲醛树脂改性剂在脲醛树脂胶接人造板中的应用，所述应用方法如下：
(1)将提纯后的聚氨酯液化物与脲醛树脂以重量比1:10-20混合，搅拌均匀，得改性树脂；
(2)将改性树脂以双面涂胶量250-300g/m2涂布到木材单板的上下表面，在木材单板的上下两面各覆盖一张面板，热压成三层结构胶合板，热压参数为：温度110-130℃，压力1.0-1.2MPa，时间3-4min。
本发明的有益效果：
本发明有效利用了废弃聚氨酯发泡材料，将其清洗、烘干、研磨、液化并提纯后的液化物作为脲醛树脂改性剂，经改性的脲醛树脂压制的胶合板湿剪切强度提高20％以上，甲醛释放量降低45％以上。
具体实施方式
本实施例所述的各组分用量以重量份计：
实施例1：
将废弃硬质聚氨酯泡沫(来自于被拆除的废旧冰箱保温层)用清水洗浄后放入鼓风干燥箱中，103℃下干燥30min，将干燥后的块状聚氨酯用研磨机加工，使研磨后的聚氨酯粉末通过直径为1.0mm(毫米)的筛网。将60份一缩二乙二醇加入至三口烧瓶中，加入0.2份氢氧化钠，开动搅拌器，加热升温至60℃，加入聚氨酯粉末，升温至160℃，在此温度下反应2h，直至聚氨酯粉末完全溶解。将液化产物冷却至60℃，静置分层后采用分液漏斗取上层液体，经100μm滤孔的过滤器过滤。所得聚氨酯液化物的基本性能见表1。
实验室自制脲醛树脂(甲醛/尿素摩尔比1.05)100份，聚氨酯液化物10份，氯化铵0.5份，面粉15份，搅拌均匀，按双面涂胶量280g/m2均匀涂布到杨木单板的两面(杨木单板含水率8-10％，厚度1.6-1.7mm)，涂完胶后的单板陈化15min，在此单板上下各覆盖一张面板，组成三层结构的板坯，在120℃、1.1MPa压力下将板坯热压成三层普通胶合板，时间为3.5min。将冷却后胶合板锯切成试件并测试，结果见表2。
实施例2：
将废弃硬质聚氨酯泡沫(来自于被拆除的废旧冰箱保温层)用清水洗浄后放入鼓风干燥箱中，103℃下干燥30min，将干燥后的块状聚氨酯用研磨机加工，使研磨后的聚氨酯粉末通过直径为1.0mm的筛网。将80份一缩二丙二醇加入至三口烧瓶中，加入0.15份氢氧化钠，开动搅拌器，加热升温至60℃，加入聚氨酯粉末，升温至180℃，在此温度下反应2h，直至聚氨酯粉末完全溶解。将液化产物冷却至60℃，静置分层后采用分液漏斗取上层液体，经100μm滤孔的过滤器过滤。所得聚氨酯液化物的基本性能见表1。
实验室自制脲醛树脂(甲醛/尿素摩尔比1.05)100份，聚氨酯液化物15份，氯化铵0.5份，面粉28份，搅拌均匀，按双面涂胶量280g/m2均匀涂布到杨木单板两面(杨木单板含水率8-10％，厚度1.6-1.7mm)，涂完胶后的单板陈化15min，在此单板上下各覆盖一张面板，组成三层结构的板坯，在125℃、1.1MPa压力下将板坯热压成三层普通胶合板，时间为3min。将冷却后胶合板锯切成试件并测试，结果见表2。
实施例3：
将废弃硬质聚氨酯泡沫(来自于被拆除的废旧冰箱保温层)用清水洗浄后放入鼓风干燥箱中，103℃下干燥30min，将干燥后的块状聚氨酯用研磨机加工，使研磨后的聚氨酯粉末通过直径为1.0mm的筛网。将100份二缩三乙二醇加入至三口烧瓶中，加入0.2份氢氧化钠，开动搅拌器，加热升温至60℃，加入聚氨酯粉末，升温至190℃，在此温度下反应2h，直至聚氨酯粉末完全溶解。将液化产物冷却至60℃，静置分层后采用分液漏斗取上层液体，经100μm滤孔的过滤器过滤。所得聚氨酯液化物的基本性能见表1。
实验室自制脲醛树脂(甲醛/尿素摩尔比1.05)100份，聚氨酯液化物20份，氯化铵0.5份，面粉20份，搅拌均匀，按双面涂胶量280g/m2均匀涂布到杨木单板两面(杨木单板含水率8-10％，厚度1.6-1.7mm)，涂完胶后的单板陈化15min，在此单板上下各覆盖一张面板，组成三层结构的板坯，在130℃、1.1MPa压力下将板坯热压成三层普通胶合板，时间为3min。将冷却后胶合板锯切成试件并测试，结果见表2。
对照例
实验室自制脲醛树脂(甲醛/尿素摩尔比1.05)100份，氯化铵0.5份，面粉15份，搅拌均匀，按双面涂胶量280g/m2(克/平方米)均匀涂布到杨木单板两面(杨木单板含水率8-10％，厚度1.6-1.7mm)，涂完胶后的单板陈化15min，在此单板上下各覆盖一张面板，组成三层结构的板坯，在120℃、1.1MPa压力下将板坯热压成三层普通胶合板，时间为3.5min。将冷却后胶合板锯切成试件并测试，结果见表2。
按照上述实施例1-3制备的三层胶合板，按照国标GB 17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》中II类胶合板的要求(将试件放在63±3℃的热水中浸渍3小时，然后在室温下冷却10分钟)测试湿状胶合强度；按照国标GB 17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》中甲醛释放量干燥器法测试板材甲醛释放量。
表1实施例1-3中聚氨酯液化物基本性能
表1说明：实施例1-3中的聚氨酯液化物具有适宜的黏度和羟基含量以及较低的酸值，可以实现与脲醛树脂较好的兼容性并作为树脂的助剂进行利用。
表2实施例1-3与对照例技术指标比较表
参考标准：国标GB17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》。
表2说明：实施例1-3中的胶合板湿剪切强度较对照例中的常规胶合板提高20％以上，甲醛释放量降低45％以上，各项物理力学性能指标均达到国家胶合板标准的要求。

Claims (6)

1.一种以废弃聚氨酯为原料的脲醛树脂改性剂，其特征在于：通过以下制备方法得到：
(1)将聚氨酯废弃物用清水洗浄；
(2)将清洗后的块状聚氨酯放入鼓风干燥箱中，103℃下干燥30min；
(3)将干燥后的块状聚氨酯用研磨机加工成直径0.5-1.5mm的聚氨酯粉末；
(4)采用液化剂和催化剂加入聚氨酯粉末中在160-200℃及常压条件下反应2-4h，将聚氨酯粉末降解成液体物质；
(5)将步骤4)得到的液体物质冷却至60℃，静置分层后采用分液漏斗取上层液体，经100μm滤孔的过滤器过滤，得到提纯后的聚氨酯液化物。
2.如权利要求1所述的一种以废弃聚氨酯为原料的脲醛树脂改性剂，其特征在于：所述液化剂为乙二醇EG、丙二醇PG、1,4—丁二醇BDO，一缩二乙二醇DEG，一缩二丙二醇DPG或二缩三乙二醇TEG中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的一种以废弃聚氨酯为原料的脲醛树脂改性剂，其特征在于：所述催化剂为氢氧化钠NaOH或氢氧化钾KOH中的一种或两种。
4.如权利要求1所述的一种以废弃聚氨酯为原料的脲醛树脂改性剂，其特征在于：步骤4)中，以重量比计，所述聚氨酯废弃物：液化剂＝1:3-5,聚氨酯废弃物：催化剂＝100:1-2。
5.如权利要求1所述的脲醛树脂改性剂在胶接人造板中的应用，其特征在于：应用方法如下：
(1)将提纯后的聚氨酯液化物与脲醛树脂以重量比1:10-20混合，搅拌均匀，得改性树脂；
(2)将改性树脂以双面涂胶量250-300g/m2涂布到木材单板的上下表面，在木材单板的上下两面各覆盖一张面板，热压成三层结构胶合板。
6.如权利要求5所述的脲醛树脂改性剂在胶接人造板中的应用，其特征在于：所述热压参数为：温度110-130℃，压力1.0-1.2MPa，时间3-4min。
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