CN111303810B - 一种弯曲板用e0级改性脲醛树脂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种弯曲板用E0级改性脲醛树脂的制备方法,通过对反应条件的严格控制,采用高浓度甲醛、尿素、三聚氰胺、聚乙烯醇和增强树脂,对脲醛树脂进行改性,通过合成工艺的精确控制,使制备的脲醛树脂固化时间短,胶合强度高,游离甲醛低,适用于E0级弯曲板的生产,而且成本低,稳定性能好。
Description
技术领域
本发明涉及脲醛树脂生产领域,尤其涉及一种弯曲板用E0级改性脲醛树脂的制备方法。
背景技术
脲醛树脂,又称脲甲醛树脂,是一种热固性树脂,主要用于制造模压塑料,制造日用生活品和电器零件,还可做板材粘合剂、纸和织物的浆料、贴面板、建筑装饰板等。
用脲醛树脂生产的人造板在制造和使用过程中存在着甲醛释放的问题,目前市场上板材品质不一,能达到E0级标准的产品较少,E0级标准是指企业参照国际同类产品最高健康指标所制定的企业内控健康执行标准,即甲醛释放量平均值小于0.5mg/L。此外,板材的种类多种多样,不同的板材对粘合剂的需求也不尽相同,尤其是针对弯曲板的脲醛树脂产品还存在空白。
发明内容
为了解决上述问题,本发明的第一方面提供了一种弯曲板用E0级改性脲醛树脂的制备方法,包括以下步骤:
a.向pH=8.5~9.0的甲醛溶液中加入三聚氰胺和聚乙烯醇,升温至50~55℃,加入第一批尿素,调pH=8.5~9.0,升温至90~94℃,保温60~90min;
b.降温至84~86℃,调pH=5.5~6.0,保温0.5~2h,调pH=7.5~7.8,加入第二批尿素,降温至75~80℃,保温10~30min;
c.降温至55~65℃,加入第三批尿素;
d.降温至48~52℃,加入助剂,降温至38~42℃,出料。
作为一种优选的技术方案,所述甲醛溶液的浓度为45~55wt%,溶剂为水。
作为一种优选的技术方案,所述三聚氰胺的加入量为甲醛溶液的8~12wt%。
作为一种优选的技术方案,所述尿素的总加入量为甲醛溶液的90~100wt%。
作为一种优选的技术方案,所述第一批尿素、第二批尿素、第三批尿素的质量比为(2~2.5):1:1。
作为一种优选的技术方案,所述步骤a中升温至90~94℃的升温速度为0.5~2℃/min。
作为一种优选的技术方案,所述助剂为增强树脂。
作为一种优选的技术方案,所述步骤a中保温60~90min后得到的物料在23℃下的粘度为40~60cp。
作为一种优选的技术方案,所述步骤b中保温0.5~2h后得到的物料在23℃下的粘度为100~150cp。
本发明的第二方面提供了一种弯曲板用E0级改性脲醛树脂,其是由如上所述的制备方法制备得到的。
有益效果:本发明提供了一种弯曲板用E0级改性脲醛树脂的制备方法,该方法采用高浓度甲醛、尿素、三聚氰胺、聚乙烯醇和增强树脂,对脲醛树脂进行改性,通过合成工艺的精确控制,使制备的脲醛树脂固化时间短,胶合强度高,游离甲醛低,适用于E0级弯曲板的生产,而且成本低,稳定性能好。
具体实施方式
结合以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可进一步地理解本发明的内容。除非另有说明,本文中使用的所有技术及科学术语均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本申请中提供的任何定义不一致,则以本申请中提供的术语定义为准。
在本文中使用的,除非上下文中明确地另有指示,否则没有限定单复数形式的特征也意在包括复数形式的特征。还应理解的是,如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义,“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”,当在本说明书中使用时表示所陈述的组合物、步骤、方法、制品或装置,但不排除存在或添加一个或多个其它组合物、步骤、方法、制品或装置。此外,当描述本申请的实施方式时,使用“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指,在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而,在相同的情况下或其它情况下,其它实施方案也可能是优选的。除此之外,对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其它实施方案不可用,也并非旨在将其它实施方案排除在本发明的范围之外。
为了解决上述问题,本发明的第一方面提供了一种弯曲板用E0级改性脲醛树脂的制备方法,包括以下步骤:
a.向pH=8.5~9.0的甲醛溶液中加入三聚氰胺和聚乙烯醇,升温至50~55℃,加入第一批尿素,调pH=8.5~9.0,升温至90~94℃,保温60~90min;
b.降温至84~86℃,调pH=5.5~6.0,保温0.5~2h,调pH=7.5~7.8,加入第二批尿素,降温至75~80℃,保温10~30min;
c.降温至55~65℃,加入第三批尿素;
d.降温至48~52℃,加入助剂,降温至38~42℃,出料。
在一些优选的实施方式中,所述甲醛溶液的浓度为45~55wt%,溶剂为水;进一步优选的,所述甲醛溶液的浓度为48wt%,溶剂为水。
本发明所述E0级改性脲醛树脂在合成工艺中,采用高浓度甲醛溶液免除脱水步骤,提高脲醛树脂固含量,降低生产成本,并在先一次加入三聚氰胺和聚乙烯醇,使甲醛在三聚氰胺的环状结构周围分散开,和聚乙烯醇形成柔性链段,避免因甲醛浓度过高导致后续与尿素的反应难以控制或反应不完全。
在一些优选的实施方式中,所述三聚氰胺的加入量为甲醛溶液的8~12wt%;进一步优选的,所述三聚氰胺的加入量为甲醛溶液的9~11wt%。
在一些优选的实施方式中,所述聚乙烯醇的加入量为甲醛溶液的0.1~0.5wt%;进一步优选的,所述聚乙烯醇的加入量为甲醛溶液的0.2~0.3wt%。
本申请中的聚乙烯醇的型号为2099聚乙烯醇。
本发明所述E0级改性脲醛树脂适用于弯曲板,因此树脂需具有较好的延展性和柔性,三聚氰胺可以增加体系内的交联,改善树脂的耐水性能,缩短树脂固化时间,但过多的环状结构不利于脲醛树脂在弯曲板上的应用,而聚乙烯醇则可以调节链长,分散刚性的环状结构,提高脲醛树脂对于弯曲板的适用性。
在一些优选的实施方式中,所述尿素的总加入量为甲醛溶液的90~100wt%;进一步优选的,所述尿素的加入量为甲醛溶液的91~96wt%。
在一些优选的实施方式中,所述第一批尿素、第二批尿素、第三批尿素的质量比为(2~2.5):1:1;进一步优选的,所述第一批尿素、第二批尿素、第三批尿素的质量比为(2.1~2.3):1:1。
本发明所述E0级改性脲醛树脂的制备方法中伴随着降温分批加入足量的尿素可以保证甲醛充分反应,使加工后的弯曲板符合E0级标准,但过量的尿素会与水分子之间形成氢键,抑制水分脱离反应体系,降低脲醛树脂产品的固含量。
在一些优选的实施方式中,所述步骤a中升温至90~94℃的升温速度为0.5~2℃/min。
本发明所述E0级改性脲醛树脂的制备方法中通过对初期反应阶段的温度控制使甲醛和尿素之间均匀平稳地反应,增长链段,避免剧烈反应增加体系中的支链结构,影响脲醛树脂在弯曲板上的应用,但过低的升温速度会降低生产效率,也不利于水分蒸发和提高固含量。
在一些优选的实施方式中,所述助剂为增强树脂。
本申请中所述增强树脂用于改善脲醛树脂的力学性能,为江门粤港科技发展公司生产的AB-P增强树脂,其采用双层结构异氰酸酯微胶囊技术生产得到。
在一些优选的实施方式中,所述步骤a中保温60~90min后得到的物料在23℃下的粘度为40~60cp。
在一些优选的实施方式中,所述步骤b中保温0.5~2h后得到的物料在23℃下的粘度为100~150cp。
本申请中用于调节pH的试剂可为本领域技术人员熟知的任何一种,例如氢氧化钠溶液、氨水、盐酸溶液、甲酸溶液、乙酸溶液等。
本发明的第二方面提供了一种弯曲板用E0级改性脲醛树脂,其是由如上所述的制备方法制备得到的。
实施例
以下通过实施例对本发明技术方案进行详细说明,但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。如无特殊说明,本发明中的原料均为市售。
实施例1
实施例1提供了一种弯曲板用E0级改性脲醛树脂的制备方法,包括以下步骤:
a.向pH=8.5~9.0的甲醛溶液中加入三聚氰胺和聚乙烯醇,升温至50~52℃,加入第一批尿素,调pH=8.5~9.0,40min升温至90~92℃,保温70min,物料粘度为50cp/23℃;
b.降温至84~86℃,调pH=5.5~6.0,保温1h,物料粘度为120cp/23℃,调pH=7.5~7.8,加入第二批尿素,降温至75~77℃,保温20min;
c.降温至60℃,加入第三批尿素;
d.降温至50~52℃,加入助剂,降温至38~42℃,出料。
本实施例中,甲醛溶液的浓度为48wt%,溶剂为水,加入量为415kg;三聚氰胺的加入量为37.5kg;聚乙烯醇的加入量为1kg;第一批尿素的加入量为203kg,第二批尿素的加入量为90kg,第三批尿素的加入量为90kg;助剂为江门粤港科技发展公司生产的AB-P增强树脂,加入量为2kg。
实施例2
实施例2提供了一种弯曲板用E0级改性脲醛树脂的制备方法,包括以下步骤:
a.向pH=8.5~9.0的甲醛溶液中加入三聚氰胺和聚乙烯醇,升温至53~55℃,加入第一批尿素,调pH=8.5~9.0,40min升温至92~94℃,保温70min,物料粘度为50cp/23℃;
b.降温至84~86℃,调pH=5.5~6.0,保温1h,物料粘度为120cp/23℃,调pH=7.5~7.8,加入第二批尿素,降温至78~80℃,保温20min;
c.降温至60℃,加入第三批尿素;
d.降温至48~50℃,加入助剂,降温至38~42℃,出料。
本实施例中,甲醛溶液的浓度为48wt%,溶剂为水,加入量为415kg;三聚氰胺的加入量为37.5kg;聚乙烯醇的加入量为1kg;第一批尿素的加入量为203kg,第二批尿素的加入量为90kg,第三批尿素的加入量为90kg;助剂为江门粤港科技发展公司生产的AB-P增强树脂,加入量为2kg。
实施例3
实施例3提供了一种弯曲板用E0级改性脲醛树脂的制备方法,包括以下步骤:
a.向pH=8.5~9.0的甲醛溶液中加入三聚氰胺和聚乙烯醇,升温至50~52℃,加入第一批尿素,调pH=8.5~9.0,20min升温至90~92℃,保温90min,物料粘度为50cp/23℃;
b.降温至84~86℃,调pH=5.5~6.0,保温1.5h,物料粘度为120cp/23℃,调pH=7.5~7.8,加入第二批尿素,降温至75~77℃,保温30min;
c.降温至60℃,加入第三批尿素;
d.降温至50~52℃,加入助剂,降温至38~42℃,出料。
本实施例中,甲醛溶液的浓度为48wt%,溶剂为水,加入量为415kg;三聚氰胺的加入量为37.5kg;聚乙烯醇的加入量为1kg;第一批尿素的加入量为203kg,第二批尿素的加入量为90kg,第三批尿素的加入量为90kg;助剂为江门粤港科技发展公司生产的AB-P增强树脂,加入量为2kg。
实施例4
实施例4提供了一种弯曲板用E0级改性脲醛树脂的制备方法,包括以下步骤:
a.向pH=8.5~9.0的甲醛溶液中加入三聚氰胺和聚乙烯醇,升温至50~52℃,加入第一批尿素,调pH=8.5~9.0,60min升温至90~92℃,保温60min,物料粘度为50cp/23℃;
b.降温至84~86℃,调pH=5.5~6.0,保温0.5h,物料粘度为120cp/23℃,调pH=7.5~7.8,加入第二批尿素,降温至75~77℃,保温15min;
c.降温至60℃,加入第三批尿素;
d.降温至50~52℃,加入助剂,降温至38~42℃,出料。
本实施例中,甲醛溶液的浓度为48wt%,溶剂为水,加入量为415kg;三聚氰胺的加入量为37.5kg;聚乙烯醇的加入量为1kg;第一批尿素的加入量为203kg,第二批尿素的加入量为90kg,第三批尿素的加入量为90kg;助剂为江门粤港科技发展公司生产的AB-P增强树脂,加入量为2kg。
对比例1
对比例1提供了一种弯曲板用E0级改性脲醛树脂的制备方法,包括以下步骤:
a.向pH=8.5~9.0的甲醛溶液中加入三聚氰胺和聚乙烯醇,升温至50~52℃,加入第一批尿素,调pH=8.5~9.0,40min升温至90~92℃,保温70min,物料粘度为50cp/23℃;
b.降温至84~86℃,调pH=5.5~6.0,保温1h,物料粘度为120cp/23℃,调pH=7.5~7.8,加入第二批尿素,降温至75~77℃,保温20min;
c.降温至60℃,加入第三批尿素;
d.降温至50~52℃,加入助剂,降温至38~42℃,出料。
本实施例中,甲醛溶液的浓度为37wt%,溶剂为水,加入量为415kg;三聚氰胺的加入量为35kg;聚乙烯醇的加入量为1kg;第一批尿素的加入量为190kg,第二批尿素的加入量为90kg,第三批尿素的加入量为90kg;助剂为江门粤港科技发展公司生产的AB-P增强树脂,加入量为2kg。
对比例2
对比例2提供了一种弯曲板用E0级改性脲醛树脂的制备方法,包括以下步骤:
a.向pH=8.5~9.0的甲醛溶液中加入三聚氰胺和聚乙烯醇,升温至50~52℃,加入第一批尿素,调pH=8.5~9.0,40min升温至90~92℃,保温70min,物料粘度为50cp/23℃;
b.降温至84~86℃,调pH=5.5~6.0,保温1h,物料粘度为120cp/23℃,调pH=7.5~7.8,加入第二批尿素,降温至75~77℃,保温20min;
c.降温至60℃,加入第三批尿素;
d.降温至38~42℃,出料。
本实施例中,甲醛溶液的浓度为48wt%,溶剂为水,加入量为415kg;三聚氰胺的加入量为37.5kg;聚乙烯醇的加入量为1kg;第一批尿素的加入量为203kg,第二批尿素的加入量为90kg,第三批尿素的加入量为90kg。
性能评价
1.根据GB/T 14732-2017《木材工业胶粘剂用脲醛、酚醛、三聚氰胺甲醛树脂》、GB/T 14074-2017《木材工业用胶粘剂及其树脂检验方法》对实施例1~4、对比例1~2进行检测,检测出的各项质量指标如表1所示。
表1
检测项目 | 实施例1~4 | 对比例1 | 对比例2 |
固体含量(%) | 62~64 | 52 | 62 |
固化时间(s) | 60~80 | 120 | 90 |
粘度(cps) | 150~200 | 175 | 182 |
pH值 | 7.5~8.5 | 7.8 | 8.0 |
游离甲醛(%) | <0.1 | <0.1 | 0.22 |
水混合比(倍) | <0.8 | <0.8 | <0.8 |
2.根据GB/T 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》中胶合强度和甲醛释放量测定-干燥器法对实施例1~4、对比例1~2进行检测,采用40×40×2mm桉木单板,五层,双面过胶360~400g/m2,不加其他面粉等,120~130℃条件下热压10分钟,结果见表2。
表2
通过实施例1~4和对比例1~2可以得知,本发明所述的弯曲板用E0级改性脲醛树脂的制备方法采用高浓度甲醛免除脱水步骤,可生产高固含量、高强度树脂,降低生产成本,通过三聚氰胺、尿素、甲醛共聚,形成网络状的稳定树脂,用少量的三聚氰胺大大缩短树脂固化时间,适用于弯曲板生产,具有成型快、强度好、不反弹等特点,后期加入增强树脂,降低游离甲醛同时交联增强树脂结合力。
前述的实例仅是说明性的,用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围,且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此,申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围,这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。
Claims (5)
1.一种弯曲板用E0级改性脲醛树脂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
a.向pH=8.5~9.0的甲醛溶液中加入三聚氰胺和聚乙烯醇,升温至50~55℃,加入第一批尿素,调pH=8.5~9.0,升温至90~94℃,保温60~90min;
b.降温至84~86℃,调pH=5.5~6.0,保温0.5~2h,调pH=7.5~7.8,加入第二批尿素,降温至75~80℃,保温10~30min;
c.降温至55~65℃,加入第三批尿素;
d.降温至48~52℃,加入助剂,降温至38~42℃,出料;
所述甲醛溶液的浓度为48wt%,溶剂为水;
所述三聚氰胺的加入量为甲醛溶液的9~11wt%;
所述尿素的加入量为甲醛溶液的91~96wt%;
所述第一批尿素、第二批尿素、第三批尿素的质量比为(2.1~2.3):1:1;
所述助剂为增强树脂;所述增强树脂为AB-P增强树脂。
2.如权利要求1所述的弯曲板用E0级改性脲醛树脂的制备方法,其特征在于,所述步骤a中升温至90~94℃的升温速度为0.5~2℃/min。
3.如权利要求1所述的弯曲板用E0级改性脲醛树脂的制备方法,其特征在于,所述步骤a中保温60~90min后得到的物料在23℃下的粘度为40~60cp。
4.如权利要求1所述的弯曲板用E0级改性脲醛树脂的制备方法,其特征在于,所述步骤b中保温0.5~2h后得到的物料在23℃下的粘度为100~150cp。
5.一种弯曲板用E0级改性脲醛树脂,其特征在于,其是由如权利要求1~4任一项所述的制备方法制备得到的。
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