CN108359068A - 一种胶合板用环保型改性脲醛树脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种胶合板用环保型改性脲醛树脂。此外，本发明还公开了所述胶合板用环保型改性脲醛树脂的制备方法，所述方法以醛类化合物和尿素为主要原料合成低分子量脲醛树脂预聚体，采用三聚氰胺和增强剂对脲醛树脂预聚体进行改性，在分批加入醛类化合物和尿素基础上采用二次缩聚工艺合成脲醛树脂，在增加脲醛树脂黏度、分子量同时提高了脲醛树脂分子支化度，进而提高脲醛树脂固化交联密度，使得制备的脲醛树脂胶接强度高、预压性能好，同时胶接制品甲醛释放量低。本发明的优点在于：采用非传统的一次缩聚合成工艺，采用醛类化合物和尿素分批添加配合，基本流程与常用工艺接近，工艺简单，操作便利，不用对现有设备进行改造，可用于胶合板制造领域。

Description

一种胶合板用环保型改性脲醛树脂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种脲醛树脂合成方法，具体涉及一种胶合板用环保型改性脲醛树脂及其制备方法，属于化工领域。

背景技术

脲醛树脂由于具有原料廉价易得、制造工艺简单、无色透明、对木质纤维素有优良的黏附力、不污染木材等优点成为我国家具和室内装饰用材的主要用胶。由于脲醛树脂分子具有亲水性使得固化后脲醛树脂中耐水性差，并且存在胶层较脆、易龟裂、耐老化性能差以及脲醛树脂中羟甲基及亚甲基醚键分解使得人造板制品甲醛释放量高等缺点，使脲醛树脂的应用范围受到一定限制，因此可采用三聚氰胺对脲醛树脂进行改性，获得甲醛释放量低、胶合性能优良的环保型脲醛树脂。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种胶合板用环保型改性脲醛树脂及其制备方法，该方法能有效降低树脂中的游离甲醛释放量，并提高树脂的胶合性能。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种胶合板用环保型改性脲醛树脂及其制备方法，该方法依次包括以下步骤：

（1）加热溶解进行加成反应：采用加热和碱性条件（pH=7~8）将尿素和醛类化合物充分溶解、混合均匀，然后在90℃恒温条件下进行加成反应，反应时间大约1h；

（2）低分子量脲醛树脂预聚体合成：采用酸性条件（pH=5~6）将步骤（1）的尿素和醛类混合物充分反应，反应时间大约1h，反应温度为90℃；待达到所需黏度后即可停止反应；

（3）利用三聚氰胺、尿素和增强剂改性脲醛树脂预聚体：采用碱性条件（pH=7~8）将第二批醛类混合物和尿素，一定量的三聚氰胺和增强剂加入步骤（2）的混合树脂中，反应温度为90℃，待尿素和三聚氰胺完全溶解约30min后将树脂混合液调节为酸性（pH=5~6），反应至所需黏度；

（4）利用尿素降低游离甲醛含量：在步骤（3）完成后，在碱性条件（pH=7~8）下将第三批尿素加入树脂中降低游离甲醛含量，反应时间大约30min，反应温度为90℃，然后冷却出料。

本发明的有益效果是：经过二次缩聚后，整个树脂体系的游离甲醛明显降低，树脂中所含有的有效官能团能显著提高树脂的胶合能力，使得胶合后的胶合板干、湿胶合强度比一次缩聚所得的改性脲醛树脂明显上升。同时，利用三聚氰胺、尿素和增强剂改性脲醛树脂预聚体，可在增加树脂的初期粘着力的同时使脲醛缩聚物的性能得到良好的改善。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，步骤(1)中第一阶段碱性为pH=7.5，反应温度为95℃，反应时间为45min；

进一步，步骤(2)中酸性为pH=5.5，反应温度为95℃，反应时间为30min；

进一步，步骤(3)中碱性为pH=7.5，反应温度为95℃，反应时间为30min；酸性为pH=4.5，反应温度为95℃，反应时间为20min；

进一步，步骤(4)中碱性为pH=7.5，反应温度为95℃，反应时间为25min；

上述参数为优选参数，在其参数下，改性环保型脲醛树脂合成过程呈现性最完整，反应速度最快，甲醛释放量最低。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本发明的实施例中，提供了一种胶合板用环保型改性脲醛树脂及其制备方法，包括低分子量脲醛树脂预聚体合成、利用三聚氰胺、尿素和增强剂改性脲醛树脂预聚体等步骤。

首先将尿素和醛类化合物合成低分子量脲醛树脂：将醛类化合物50~60份、尿素15~25份和碱性催化剂5~10份加入三口烧瓶中，在碱性条件（pH=7.0~8.0）升温至95℃并保温一段时间共计45min，以便生成交联反应的主要化合物一羟、二羟和三羟甲基脲；接着加入酸性催化剂0.5~1份，将反应物的pH值调为酸性（pH=4.5~5.5），反应温度为95℃，待第一阶段的反应物充分发生缩聚反应得到初步交联的低分子量脲醛树脂预聚体，反应时间约为25~30min；第二阶段反应完毕后采用碱性催化剂将树脂混合物调为碱性（pH=7.0~8.0），反应温度为95℃，将第二批醛类化合物5~10份、尿素5~10份、三聚氰胺5～10份和增强剂0.5～5份缓慢加入反应釜继续反应30min。然后利用酸性催化剂将树脂混合物调为酸性（pH=5.0~5.5），让低分子量脲醛树脂预聚体和三聚氰胺、尿素、增强剂和醛类混合物发生缩聚反应形成高密度交联的网状结构，该阶段反应时间约25~30min。待出现絮状沉淀后利用碱性催化剂终止缩聚反应，然后加入尿素5-10份，与树脂中的游离甲醛反应30min后冷却出料。本实例获得的树脂最终固体含量为55%左右，初始黏度为30~37mPa.s，游离甲醛含量为0.22%-0.38%。

采用上述二次缩聚和醛类化合物二次添加方法，能得到初黏度较好、胶合强度高、游离甲醛含量低、胶合板甲醛释放量低的环保型改性脲醛树脂。

下面的实施例只是用于详细说明本发明，并不以任何方式限制发明的范围。

实施例一

本实施方式采用甲醛60份、尿素33份、三聚氰胺8份和增强剂3份合成环保型改性脲醛树脂，具体步骤如下：

（1）加热溶解进行加成反应：采用加热和碱性条件（pH=7.5）将尿素和甲醛溶解并混合均匀后在90℃恒温条件下反应1h；

（2）低分子量脲醛树脂预聚体合成：采用酸性条件（pH=5.5）将步骤（1）生成的羟甲基脲在90℃条件下充分反应，当黏度出现烟雾状浑浊点即可停止反应，该阶段反应时间大约30min；

（3）在碱性条件（pH=8.0）将第二批甲醛和尿素，一定量的三聚氰胺和增强剂加入混合树脂中，反应温度为90℃，加热30min后将树脂混合液调节为酸性（pH=5.0），反应至出现沉淀式浑浊点，立即将树脂溶液调至碱性（pH=8.0）；

（4）将第三批尿素加入树脂溶液并反应时间30min，反应温度为90℃，然后冷却出料；

（5）本实施方式所得预固化脲醛树脂分子量具体数据如下：

实施例二

本实施方式采用甲醛58份、尿素32份、三聚氰胺7份和增强剂3.5份合成环保型改性脲醛树脂，具体步骤如下：

（1）加热溶解进行加成反应：采用加热和碱性条件（pH=8.0）将尿素和甲醛溶解并混合均匀后在95℃恒温条件下反应50min；

（2）低分子量脲醛树脂预聚体合成：采用酸性条件（pH=5.0）将步骤（1）生成的羟甲基脲在95℃条件下充分反应，当黏度出现烟雾状浑浊点即可停止反应，该阶段反应时间大约20min；

（3）在碱性条件（pH=8.0）将第二批甲醛和尿素，一定量的三聚氰胺和增强剂加入混合树脂中，反应温度为95℃，加热30min后将树脂混合液调节为酸性（pH=4.5），反应至出现沉淀式浑浊点，立即将树脂溶液调至碱性（pH=8.0）；

（4）将第三批尿素加入树脂溶液并反应时间30min，反应温度为95℃，然后冷却出料；（5）本实施方式所得预固化脲醛树脂分子量具体数据如下：

Claims (5)

1.胶合板用环保型改性脲醛树脂，其特征在于，树脂原料配方以质量份计，组成为：

尿素 ：30～45份

醛类化合物： 55～65份

三聚氰胺：5～10份

碱性催化剂：5～20份

酸性催化剂 ：0.5～5份

增强剂：0.5～5份

胶合板用环保型改性脲醛树脂预聚体合成：采用碱-酸工艺将尿素、醛类化合物一次缩聚合成低分子量脲醛树脂预聚体，当得到所需分子量后停止缩聚反应；

利用三聚氰胺、尿素和增强剂改性低分子量脲醛树脂预聚体：采用碱-酸工艺称取一定量三聚氰胺、尿素和增强剂在高温下与步骤（1）的预聚体在碱性条件下搅拌均匀，在酸性条件下进行缩聚反应，当得到所需分子量后停止缩聚反应；

利用尿素降低树脂中游离甲醛含量：在高温碱性条件下利用尿素降低步骤（2）合成的高摩尔比改性脲醛树脂，待尿素完全溶解后缓慢降温，并将合成完毕的环保型改性脲醛树脂调至碱性冷却取出。

2.根据权利要求1所述的胶合板用环保型改性脲醛树脂，其特征是：所述醛类化合物为多聚甲醛、乙醛、糠醛或水杨醛中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的胶合板用环保型改性脲醛树脂，其特征是：碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、碳酸钠、碳酸钾或氧化钙中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的胶合板用环保型改性脲醛树脂，其特征是：酸性催化剂为甲酸、盐酸、氯化铵、过硫酸铵或硫酸铵中的任意一种。

5.胶合板用环保型改性脲醛树脂，其特征是：依次包括以下步骤：

（1）加热溶解进行加成反应：采用90℃的水浴将尿素和醛类化合物进行溶解，调至碱性之间；

（2）预聚体合成：待保温完毕后调至酸性之间，反应至所需黏度后停止反应；

（3）利用三聚氰胺、尿素以及增强剂改性脲醛树脂预聚体：在碱性条件下将三聚氰胺、尿素以及增强剂加入预聚体中反应一定时间后调节为酸性，反应至所需黏度；

（4）利用尿素降低游离甲醛含量：在步骤（3）完成后，在碱性条件下将尿素加入树脂中降低游离甲醛含量。