CN108690541A - 一种室外型纤维板用改性脲醛树脂胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

一种室外型纤维板用改性脲醛树脂胶粘剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于人造纤维板用胶粘剂技术领域，涉及脲醛树脂胶粘剂，尤其涉及一种室外型纤维板用改性脲醛树脂胶粘剂及其制备方法。本发明公开的胶粘剂，组成原料按质量份数：三聚氰胺‑苯酚改性脲醛树脂85‑95份、异氰酸酯预聚物（EMDI）5‑10份、硫酸铵1.0‑3.0份。本发明还公开了所述室外型纤维板用改性脲醛树脂胶粘剂的制备方法及应用，本发明所述的室外型纤维板用改性脲醛树脂胶粘剂，胶接性能好，成本较低；在纤维板热压过程中，将调胶制得的改性脲醛树脂胶粘剂喷射在纤维上，异氰酸酯预聚物、树脂与木纤维之间形成稳定的化学键，进一步提高胶粘剂的胶接强度、耐水性及耐老化性能。使用该胶粘剂能够生产出符合《GB/T 11718–2009 中密度纤维板标准》所规定的室外型纤维板。

Description

一种室外型纤维板用改性脲醛树脂胶粘剂及其制备方法
技术领域
本发明属于人造纤维板用胶粘剂技术领域，涉及脲醛树脂胶粘剂，尤其涉及一种室外型纤维板用改性脲醛树脂胶粘剂及其制备方法。
背景技术
依据使用条件，按照我国国家标准《GB/T 11718–2009中密度纤维板标准》分类，室外型纤维板是指能经受室外气候条件下的老化作用、水浸泡或在通风场所经受水蒸气的湿热作用的中密度纤维板，主要适用于室外条件。室外型中密度纤维板主要应用于室外条件下路标、商业标志、广告招贴板、庭院家具组件、运动场组装件、船舱隔板、门窗板、室外装修板、室外护墙板、活动房护墙板、混凝土模板等的加工制作。室外型中密度纤维板还可以广泛用于室内经常接触水的地方，如室内厨房、卫生间的装修及其配套设施如家具制造等。由于长期暴露于自然环境条件之下，对板的内结合强度、耐水性和耐久性等理化性能提出了很高的要求。
在欧美国家，室外型纤维板已具备工业化生产能力，而我国，室外型纤维板的研发及应用尚处于起步阶段。室外型纤维板的研发关键，在于高耐水耐候胶粘剂技术的研发，苯酚甲醛树脂胶黏剂(PF)是公认的具有优良耐水耐候性能的优质胶粘剂，用于人造板的生产也有很长历史，生产技术非常成熟，可以轻松实现高防潮板材的生产。但是其成本高昂，生产效率低，生产企业、市场与消费者都难以承受。因此，开发一种低成本的高耐水兼备一定耐久的改性脲醛树脂胶粘剂，具有一定的经济效益与社会效益。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种室外型纤维板用改性脲醛脂胶粘剂及其制备方法，并将其应用中高密度纤维板的生产，实现室外型中高密度纤维板的板材开发。
本发明公开了一种室外型纤维板用改性脲醛树脂胶粘剂，组成原料按质量份数：三聚氰胺-苯酚改性脲醛树脂85-95份、异氰酸酯预聚物(EMDI)5-10份、硫酸铵1.0-3.0份。
其中，所述三聚氰胺-苯酚改性脲醛树脂的组成原料按质量份数：甲醛50-60份，尿素27-32份，三聚氰胺10-15份，苯酚5-10份。
本发明所述的三聚氰胺、苯酚、异氰酸酯预聚物(EMDI)可以根据不同室外型纤维板的厚薄规格、质量性能要求来按比例添加。甲醛的浓度为37％。三聚氰胺、苯酚的功能与用途主要是在：引入耐水性、耐候性的结构和活泼性基团于树脂分子中，封闭耐水性差的羟基(-OH)，降低树脂水解速度，提高树脂耐水性和耐候性；在胶粘剂调胶阶段添加少量的异氰酸酯预聚物(EMDI)，可以在纤维板热压过程中，异氰酸酯预聚物、树脂与木纤维之间形成稳定的化学键，从而可以进一步提高胶粘剂的胶接强度、耐水性及耐老化性能。
本发明的另外一个目的，公开了所述三聚氰胺-苯酚改性脲醛树脂的制备方法。其中，所述三聚氰胺-苯酚改性脲醛树脂的制备，不采用传统的“碱-酸-碱”合成工艺，而是采用“酸-碱-碱”合成工艺，甲醛分2次投料，尿素分3次投料，三聚氰胺分2次投料，苯酚为1次投料，进行合成制备。改性脲醛树脂的生产分为加成反应、一次缩聚、二次缩聚和后处理4个阶段。包括以下步骤：
1)、加入第一次甲醛，加碱调节pH值至4.5～5.0；
2)、升温至40℃，加入第一次三聚氰胺，保温20min，加入第一次尿素，通蒸汽升温至65～70℃，升温至85℃，控制pH6.5～7.0，升温时间控制在30～45min，其中所述第一次甲醛与第一次三聚氰胺和第一次尿素之和的摩尔比为2.5-2.7；
3)、在85～88℃保温30min，测pH值和粘度；
4)、降温至82～84℃，用甲酸溶液分2-3次调pH5.8～5.9，加入第二次三聚氰胺，控制pH值6.5～7.0，此阶段粘度控制在16.0～19.0s(T4杯，30℃)，其中所述第一次甲醛与两次三聚氰胺和第一次尿素之和的摩尔比为2.1-2.4；
5)、达到粘度后，加入第二次甲醛，加碱调pH至9.2～9.6，同时快速降温至83℃左右，加入苯酚，在78～80℃下反应，反应10min后，加入第二次尿素，该阶段终点粘度控制在19.0～22.0s(T4杯，30℃)，其中所述两次甲醛与二次三聚氰胺、苯酚和两次尿素之和的摩尔比为1.6-1.9；
6)、达到粘度后，加碱调pH至9.3～9.5，冷却降温，同时加入第三次尿素，其中所述两次甲醛与两次三聚氰胺、苯酚和三次尿素之和的摩尔比为1.0-1.2；
7)、降温至55℃时，加碱调pH值至9.0～9.5，继续冷却至35℃以下。
室外型纤维板用改性脲醛树脂胶黏剂的制备，按质量份数：三聚氰胺-苯酚改性脲醛树脂85-95份、异氰酸酯预聚物(EMDI)5-10份、硫酸铵1.0-3.0份，在纤维板生产过程中，通过在线添加装置，在改性脲醛树脂中，添加EMDI和固化剂硫酸铵水溶液，经静态混合器混合均匀，得到改性脲醛树脂胶黏剂。
本发明还公开了所述胶黏剂的应用，即采用纤维板生产工艺制得室外型纤维板，生产流程包括木片→筛选→水洗→蒸煮→热磨→施胶→干燥→铺装→预压→热压→冷却→分等包装。
其中，所述施胶步骤包括将调胶制得的改性脲醛树脂胶粘剂喷射在纤维上，按绝干纤维质量添加比例为210-230kg/m3。
根据本发明所公开的方法制得的纤维板，符合《GB/T 11718–2009中密度纤维板标准》所规定的性能指标。
本发明所使用的原料，均为工业级，市售，其中，异氰酸酯预聚物(EMDI)，亨斯迈,乳化型。
有益效果
本发明所述的室外型纤维板用改性脲醛树脂胶粘剂，胶接性能好，成本较低；在胶粘剂调胶阶段添加少量的异氰酸酯预聚物(EMDI)，可以在纤维板热压过程中，异氰酸酯预聚物、树脂与木纤维之间形成稳定的化学键，从而可以进一步提高胶粘剂的胶接强度、耐水性及耐老化性能。使用该胶粘剂能够生产出符合《GB/T 11718–2009中密度纤维板标准》所规定的室外型纤维板。
具体实施方式
下面结合具体实施实例对本发明做进一步说明，以使本领域技术人员更好地理解本发明，但本发明并不局限于以下实施例。
实施例1
1、一种室外型纤维板用三聚氰胺-苯酚改性脲醛树脂，包括如下质量份数的原料：甲醛(37％含量)57份，三聚氰胺10份，尿素28份，苯酚5份。
2、一种室外型纤维板用三聚氰胺-苯酚改性脲醛树脂胶黏剂，包括如下质量份数的原料：三聚氰胺、苯酚改性脲醛树脂93份，异氰酸酯预聚物5份、硫酸铵2.0份。
实施例2
1、一种室外型纤维板用三聚氰胺-苯酚改性脲醛树脂，包括如下质量份数的原料：甲醛(37％含量)52份，三聚氰胺11份，尿素31份，苯酚6份。
2、一种室外型纤维板用三聚氰胺-苯酚改性脲醛树脂胶黏剂，包括如下质量份数的原料：三聚氰胺、苯酚改性脲醛树脂90份，异氰酸酯预聚物8份、硫酸铵1.5份。
实施例3
1、一种室外型纤维板用三聚氰胺-苯酚改性脲醛树脂重量及份数为：甲醛(37％含量)51份，三聚氰胺12份，尿素30份，苯酚7份。
2、一种室外型纤维板用三聚氰胺-苯酚改性脲醛树脂胶黏剂重量及份数为：三聚氰胺、苯酚改性脲醛树脂89份，异氰酸酯预聚物10份、硫酸铵1.0份。
实施例4
制备如上述实施例所公开的室外型纤维板用改性脲醛树脂胶的制备方法，包括：
加入11000kg甲醛，加碱调节pH值至4.5～5.0。升温至40℃，加入2000kg三聚氰胺，保温20min，加入2000KG尿素，通蒸汽升温至65～70℃关蒸汽，自动升温至85℃，控制pH：6.5～7.0，升温时间控制在30-45min。在85～88℃保温30min，测pH值和粘度。降温至82～84℃，用甲酸溶液分2-3次调pH：5.8～5.9，加入500kg三聚氰胺，控制pH值：6.5～7.0，此阶段粘度控制在16.0～18.0秒(T4杯，30℃)。达到粘度后，加入2700kg甲醛，加碱调pH至9.2～9.7，同时快速降温至83℃左右，加入1200kg苯酚，在78～80℃下反应，反应10min后，加入1400kg尿素，该阶段终点粘度控制在18.0～21.0秒(T4杯，30℃)。达到粘度后，加碱调pH至9.3～9.5，冷却降温，同时加入3300kg尿素，降温至55℃时，加碱调pH值至9.0～9.5，继续冷却至35℃以下。
实施例5
制备如上述实施例所公开的室外型纤维板用改性脲醛树脂胶的制备方法，包括如下步骤：
加入9200kg甲醛，加碱调节pH值至4.5～5.0。升温至40℃，加入2000kg三聚氰胺，保温20min，加入2000kg尿素，通蒸汽升温至65～70℃关蒸汽，自动升温至85℃，控制pH：6.5～7.0，升温时间控制在30-45min。在85～88℃保温30min，测pH值和粘度。降温至82～84℃，用甲酸溶液分2-3次调pH：5.8～5.9，加入500kg三聚氰胺，控制pH值：6.5～7.0，此阶段粘度控制在17.0～20.0秒(T4杯，30℃)。达到粘度后，加入2380kg甲醛，加碱调pH至9.2～9.7，同时快速降温至83℃左右，加入1200kg苯酚，在78～80℃下反应，反应10min后，加入1000kg尿素，该阶段终点粘度控制在19.0～22.0秒(T4杯，30℃)。达到粘度后，加碱调pH至9.3～9.5，冷却降温，同时加入3700kg尿素，降温至55℃时，加碱调pH值至9.0～9.5，继续冷却至35℃以下。
实施例6
制备如上述实施例所公开的室外型纤维板用改性脲醛树脂胶的制备方法，包括如下步骤：
加入9000KG甲醛，加碱调节pH值至4.5～5.0。升温至40℃，加入2000kg三聚氰胺，保温20min，加入1700KG尿素，通蒸汽升温至65～70℃关蒸汽，自动升温至85℃，控制pH：6.5～7.0，升温时间控制在30-45min。在85～88℃保温30min，测pH值和粘度。降温至82～84℃，用甲酸溶液分2-3次调pH：5.8～5.9，加入500kg三聚氰胺，控制pH值：6.5～7.0，此阶段粘度控制在18.0～21.0秒(T4杯，30℃)。达到粘度后，加入2380kg甲醛，加碱调pH至9.2～9.7，同时快速降温至83℃左右，加入1500kg苯酚，在78～80℃下反应，反应10min后，加入1000kg尿素，该阶段终点粘度控制在20.0～24.0秒(T4杯，30℃)。达到粘度后，加碱调pH至9.3～9.5，冷却降温，同时加入4000kg尿素，降温至55℃时，加碱调pH值至9.0～9.5，，继续冷却至35℃以下。
实施例7
6-8mm室外型纤维板制造工艺：按普通中密度板材的制作原理及工艺流程，将不同比例的木材剥皮后，削成长15-20mm、15-20mm、厚为3-4mm的木片，经过筛选处理，保证木片尺寸要求，再经水洗，除去泥沙等杂质，保证木片的清洁；通过蒸煮软化木片，蒸煮压力在7.5-8.5bar，蒸煮时间3.0-4.0min；木片通过带式螺旋进入磨机，同时向磨机里添加熔融石蜡，石蜡施加量约6-8kg/m3，磨盘间隙在0-3mm范围；通过计量泵分别将三聚氰胺-苯酚改性脲醛树脂、硫酸铵水溶液和异氰酸酯预聚物(EMDI)泵入静态混合器，混合均匀后，通过喷嘴喷入纤维喷放管，与纤维均匀混合，施胶量为240-260kg/m3，经干燥系统干燥后铺装成型，在板坯上下表面喷脱模剂水溶液(30-50％)，施加量：5-10g/m2，再调整铺装密度，保证板坯密度760-850kg/m3；板坯进入压机进行热压，热压温度在220-180℃，热压因子控制在7.5-8.5，在压机的上下钢带表面喷脱模剂水溶液(50-70％)，施加量：10-20g/m2；出压机的板材经翻板冷却调质48h后砂光处理，4道砂光砂削量分配如下：第一道砂削量占55-60％、第二道砂削量占20-25％、第三道砂削量占10-15％、第四道砂削量占5-10％；砂光后的基材分选入库。
经上述步骤制得的7.8mm室外型纤维板，按GB/T 11718-2009纤维板标准要求进行检测，结果如下表1。
表1
实施例8
10-12mm室外型纤维板制造工艺：
按普通中密度板材的制作原理及工艺流程，将不同比例的木材剥皮后，削成长15-20mm、15-20mm、厚为3-4mm的木片，经过筛选处理，保证木片尺寸要求，再经水洗，除去泥沙等杂质，保证木片的清洁；通过蒸煮软化木片，蒸煮压力在7.5-8.5bar，蒸煮时间3.0-4.0min；木片通过带式螺旋进入磨机，同时向磨机里添加熔融石蜡，石蜡施加量约6-8kg/m3，磨盘间隙在0-3mm范围；通过计量泵分别将三聚氰胺-苯酚改性脲醛树脂、硫酸铵水溶液和异氰酸酯预聚物(EMDI)泵入静态混合器，混合均匀后，通过喷嘴喷入纤维喷放管，与纤维均匀混合，施胶量为230-250kg/m3，经干燥系统干燥后铺装成型，在板坯上下表面喷脱模剂水溶液(30-50％)，施加量：5-10g/m2，再调整铺装密度，保证板坯密度760-850kg/m3；板坯进入压机进行热压，热压温度在230-190℃，热压因子控制在7.5-8.5，在压机的上下钢带表面喷脱模剂水溶液(50-70％)，施加量：10-20g/m2；出压机的板材经翻板冷却调质48h后砂光处理，4道砂光砂削量分配如下：第一道砂削量占55-60％、第二道砂削量占20-25％、第三道砂削量占10-15％、第四道砂削量占5-10％；砂光后的基材分选入库。
经上述步骤制得的10.7mm室外型纤维板，按GB/T 11718-2009纤维板标准要求进行检测，结果如下表2。
表2
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种室外型纤维板用改性脲醛树脂胶粘剂，组成原料按质量份数：三聚氰胺-苯酚改性脲醛树脂85-95份、异氰酸酯预聚物5-10份、硫酸铵1.0-3.0份。
2.根据权利要求1所述室外型纤维板用改性脲醛树脂胶粘剂，其特征在于：所述三聚氰胺-苯酚改性脲醛树脂的组成原料按质量份数：甲醛50-60份，尿素27-32份，三聚氰胺10-15份，苯酚5-10份。
3.制备如权利要求1或2所述室外型纤维板用改性脲醛树脂胶粘剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）、加入第一次甲醛，加碱调节pH值至4.5～5.0；
2）、升温至40℃，加入第一次三聚氰胺，保温20min，加入第一次尿素，通蒸汽升温至65～70℃，升温至85℃，控制 pH6.5～7.0，升温时间控制在30～45min，其中所述第一次甲醛与第一次三聚氰胺和第一次尿素之和的摩尔比为2.5-2.7；
3）、在85～88℃保温30min，测pH值和粘度；
4）、降温至82～84℃，用甲酸溶液分2-3次调pH5.8～5.9，加入第二次三聚氰胺， 控制pH值6.5～7.0，此阶段粘度控制在16.0～19.0s，其中所述第一次甲醛与两次三聚氰胺和第一次尿素之和的摩尔比为2.1-2.4；
5）、达到粘度后，加入第二次甲醛，加碱调pH至9.2～9.6，同时快速降温至83℃左右，加入苯酚，在78～80℃下反应，反应10min后，加入第二次尿素，该阶段终点粘度控制在19.0～22.0s，其中所述两次甲醛与二次三聚氰胺、苯酚和两次尿素之和的摩尔比为1.6-1.9；
6）、达到粘度后，加碱调pH至9.3～9.5，冷却降温，同时加入第三次尿素，其中所述两次甲醛与两次三聚氰胺、苯酚和三次尿素之和的摩尔比为1.0-1.2；
7）、降温至55℃时，加碱调pH值至9.0～9.5，继续冷却至35℃以下。
4.根据权利要求3所述室外型纤维板用改性脲醛树脂胶粘剂的制备方法，其特征在于：步骤4）与5）中所测粘度为30℃，T4杯。
5.一种如权利要求1或2所述室外型纤维板用改性脲醛树脂胶粘剂的应用，其特征在于：将其应用于纤维板生产工艺之施胶工序中，生产流程包括木片→筛选→水洗→蒸煮→热磨→施胶→干燥→铺装→预压→热压→冷却→分等包装。
6.根据权利要求5所述室外型纤维板用改性脲醛树脂胶粘剂的应用，其特征在于：将调胶制得的改性脲醛树脂胶粘剂喷射在纤维上，按绝干纤维质量添加比例为210-230kg/m3。
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