CN111440563B - 一种固化剂及其含有该固化剂的脲醛树脂组成物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及固化剂技术领域，更具体地，本发明提供了一种固化剂及其含有该固化剂的脲醛树脂组成物。本发明第一方面提供一种固化剂，制备原料至少包括含氮化合物、溶剂；所述含氮化合物、溶剂的质量比为(1.5～2.5)：3。

Description

一种固化剂及其含有该固化剂的脲醛树脂组成物
技术领域
本发明涉及固化剂技术领域，更具体地，本发明提供了一种固化剂及其含有该固化剂的脲醛树脂组成物。
背景技术
脲醛树脂(urea-formaldehyde resin,简称UF)是由甲醛和尿素在一定条件下经加成和缩聚反应而成的合成树脂，因其胶合强度高、原料丰富易得、成本低等优点受到了广泛关注，其需求也在不断上升。为了快速均匀施胶，防止出现板材鼓泡、分层等缺陷，目前的中密度纤维板生产中普遍采用了高温高风速的管道气流法对施胶后的纤维进行干燥。经清洗、热磨、脱水后实测纤维的pH值在5.0以下，呈酸性，因而施胶后的纤维一旦暴露在干燥管道的高温高湿条件下，部分树脂必然交联出现预固化现象。失去活性的胶粘剂无法将纤维粘合在一起，从而严重降低了板材的力学性能。因此采用潜伏性固化剂对脲醛树脂预固化行为进行调控成为无须增加施胶量来保证胶合强度、避免或降低预固化程度、提高胶液有效性的直接途径。
另外，脲醛树脂在使用过程中释放出甲醛的含量大，易对环境造成污染，因此必须对脲醛树脂进行改性。降低树脂的F/U摩尔比是较为有效减少游离甲醛释放的办法，但是由于低摩尔比的脲醛树脂固化时间较长，导致存在脲醛树脂在工业生产中产生极大消耗能源的问题，因此研发一种合适的固化剂来解决树脂固化时间长的问题尤为重要。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种固化剂，制备原料至少包括含氮化合物、溶剂；所述含氮化合物、溶剂的质量比为(1.5～2.5)：3。
作为本发明的一种优选技术方案，所述含氮化合物包括氨基酸盐和氮杂环化合物。
作为本发明的一种优选技术方案，所述氨基酸盐和氮杂环化合物的质量比为(2～4)：1。
作为本发明的一种优选技术方案，所述氨基酸盐选自赖氨酸盐、甘氨酸盐、脯氨酸盐中的一种或几种组合。
作为本发明的一种优选技术方案，所述赖氨酸盐选自赖氨酸盐酸盐、赖氨酸硫酸盐、赖氨酸碳酸盐、赖氨酸磷酸盐、赖氨酸己二酸盐、赖氨酸癸二酸盐中的一种或几种组合。
作为本发明的一种优选技术方案，所述氮杂环化合物选自六亚甲基四胺、吡咯烷二酮、三亚乙基二胺、喹唑啉、吡咯烷二酮、苯异喹啉二酮、N-苯基马来酰亚胺中的一种或几种组合。
本发明的第二方面提供了一种固化剂的制备方法，至少包括以下步骤：将各组分加入到搅拌罐中，搅拌均匀后即得。
本发明的第三方面提供了一种脲醛树脂组成物，制备原料包括脲醛树脂预聚物和所述的固化剂。
作为本发明的一种优选技术方案，所述脲醛树脂预聚物和固化剂的质量比为100：(0.1～4)。
作为本发明的一种优选技术方案，所述脲醛树脂预聚物和固化剂的质量比为100：(2～4)。
有益效果：本发明提供了一种固化剂及其含有该固化剂的脲醛树脂组成物，通过加入特定含量的L-赖氨酸盐酸盐的氨基酸盐、六亚甲基四胺的氮杂环化合物配制得到的固化剂，在常温常态下对脲醛树脂中的功能基团呈现反应惰性，当在加热条件下，便能够与脲醛树脂体系发生快速固化交联反应，具有较好的潜伏性，适用期长，固化活性高，取得了非常好的预料不到的技术效果。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。
为解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种固化剂，制备原料至少包括含氮化合物、溶剂；所述含氮化合物、溶剂的质量比为(1.5～2.5)：3。
在一种优选的实施方式中，制备原料至少包括含氮化合物、溶剂；所述含氮化合物、溶剂的质量比为2：3。
<含氮化合物>
本发明所述含氮化合物包括氨基酸盐和氮杂环化合物。
在一种优选的实施方式中，所述氨基酸盐和氮杂环化合物的质量比为(2～4)：1；优选的，所述氨基酸盐和氮杂环化合物的质量比为3：1。
氨基酸盐
本发明所述氨基酸盐选自赖氨酸盐、甘氨酸盐、脯氨酸盐中的一种或几种组合。
在一种优选的实施方式中，所述氨基酸盐为赖氨酸盐。
在一种优选的实施方式中，所述赖氨酸盐选自赖氨酸盐酸盐、赖氨酸硫酸盐、赖氨酸碳酸盐、赖氨酸磷酸盐、赖氨酸己二酸盐、赖氨酸癸二酸盐中的一种或几种组合。
在一种更优选的实施方式中，所述赖氨酸盐酸盐为L-赖氨酸盐酸盐。
所述L-赖氨酸盐酸盐可通过市售购买得到，包括但不限于购买自郑州裕和食品添加剂有限公司。
氮杂环化合物
本发明所述氮杂环化合物选自六亚甲基四胺、吡咯烷二酮、三亚乙基二胺、喹唑啉、吡咯烷二酮、苯异喹啉二酮、N-苯基马来酰亚胺中的一种或几种组合。
在一种优选的实施方式中，所述氮杂环化合物选自六亚甲基四胺、三亚乙基二胺、N-苯基马来酰亚胺中的一种或几种组合。
在一种更优选的实施方式中，所述氮杂环化合物为六亚甲基四胺。
<溶剂>
本发明所述溶剂为去离子水。
本申请人发现通过加入为赖氨酸盐酸盐的氨基酸盐和六亚甲基四胺的氮杂环化合物，制备得到的固化剂作用于脲醛树脂时，在常温常态下对脲醛树脂中的功能基团呈现反应惰性，当在加热到100℃时，便能够与脲醛树脂体系发生快速固化交联反应，具有较好的潜伏性，适用期长，固化活性高。
另外，当体系中的氨基酸盐、氮杂环化合物加入过多、过少时，都会对固化剂的固化效果产生影响，当控制氨基酸盐和氮杂环化合物的质量比为(2～4)：1时，此时体系可与脲醛树脂保持有较好的固化活性和潜伏性。
本发明的第二方面提供一种根据所述固化剂的制备方法，至少包括以下步骤：将各个组分加入到搅拌罐中，搅拌均匀后即得。
在一种优选的实施方式中，所述固化剂的制备方法，至少包括以下步骤：先将溶剂加入到搅拌罐中，之后加入氨基酸盐搅拌至全部溶解，然后加入氮杂环化合物搅拌至全部溶解，出料即得。
本发明的第三方面提供一种脲醛树脂组成物，包括脲醛树脂预聚物和所述的固化剂。
在一种优选的实施方式中，所述脲醛树脂预聚物和固化剂的质量比为100：(0.1～4)；更优选的，所述脲醛树脂预聚物和固化剂的质量比为100：(2～4)；更优选的，所述脲醛树脂预聚物和固化剂的质量比为100：3.7。
所述脲醛树脂预聚物可通过市售购买得到，包括但不限于购买自杭州九天装饰材料有限公司。
实施例
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售的。
实施例1
本发明的实施例1提供了一种固化剂，制备原料为含氮化合物、溶剂；所述含氮化合物、溶剂的质量比为2：3
所述含氮化合物包括氨基酸盐和氮杂环化合物；所述氨基酸盐和氮杂环化合物的质量比为3：1。
所述氨基酸盐为L-赖氨酸盐酸盐，购买自郑州裕和食品添加剂有限公司。
所述氮杂环化合物为六亚甲基四胺。
所述溶剂为去离子水。
所述固化剂的制备步骤为：先将溶剂加入到搅拌罐中，之后加入氨基酸盐搅拌至全部溶解，然后加入氮杂环化合物搅拌至全部溶解，出料即得。
对比例1
本发明的对比例1提供一种固化剂，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，氨基酸盐为赖氨酸硫酸盐，购买自郑州裕和食品添加剂有限公司。
对比例2
本发明的对比例2提供一种固化剂，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，氨基酸盐为甘氨酸盐酸盐，购买自湖北巨胜科技有限公司。
对比例3
本发明的对比例3提供一种固化剂，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，氮杂环化合物为N-苯基马来酰亚胺。
对比例4
本发明的对比例4提供一种固化剂，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，氨基酸盐和氮杂环化合物的质量比为6：1。
对比例5
本发明的对比例5提供一种固化剂，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，氨基酸盐和氮杂环化合物的质量比为3：2。
性能测试
1.固化时间测试
参照国家标准GB/T 14074-2006《木材胶黏剂及其树脂检测方法》，将实施例和对比例制备得到的固化剂加入到试管中，再将脲醛树脂预聚物加入到试管中，混合均匀得脲醛树脂组成物(脲醛树脂预聚物和固化剂的质量比为100：3.7)，密封后置于100℃恒温水浴中，记录脲醛树脂组成物固化所需的时间(用一根干净搅拌棒在试管中搅拌，直到搅拌棒突然不能提起或脲醛树脂组成物突然变硬时，停止计时)，所述脲醛树脂预聚物购买自杭州九天装饰材料有限公司。每组实验平行测试三次，最后取平均值，单位：min。
2.适用期测试
参照国家标准GB/T 14074-2006《木材胶黏剂及其树脂检测方法》，将脲醛树脂预聚物加入到烧杯中，再用移液管加入实施例和对比例制备得到的固化剂，用搅拌棒搅拌均匀，立即放置于水温为25℃的恒温水浴中(脲醛树脂预聚物和固化剂的质量比为100：3.7)，设置有不加入固化剂的对照例，观察脲醛树脂组成物变化情况，记录适用期(从固化剂加入直至用搅拌棒挑起树脂液时出现断丝、体系发白所需要的时间)。所述脲醛树脂预聚物购买自杭州九天装饰材料有限公司，每组实验平行测试三次，最后取平均值，单位：天。
表1
固化时间(min) 适用期(天)
实施例1 11 8
对比例1 20 ＜8
对比例2 19 ＜8
对比例3 19 ＜8
对比例4 2 ＜8
对比例5 20 ＜8
对照例 / 9
从上数据可知，将本发明制备得到的固化剂应用于脲醛树脂，具有较好的潜伏性，适用期长，固化活性高。
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)

1.一种固化剂，其特征在于，制备原料至少包括含氮化合物、溶剂；所述含氮化合物、溶剂的质量比为（1.5~2.5）：3；所述含氮化合物包括氨基酸盐和氮杂环化合物；所述氨基酸盐和氮杂环化合物的质量比为（2~4）：1；所述氨基酸盐为L-赖氨酸盐酸盐；所述氮杂环化合物为六亚甲基四胺。
2.一种根据权利要求1所述固化剂的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：将各组分加入到搅拌罐中，搅拌均匀后即得。
3.一种脲醛树脂组成物，其特征在于，制备原料包括脲醛树脂预聚物和权利要求1所述的固化剂。
4.根据权利要求3所述一种脲醛树脂组成物，其特征在于，所述脲醛树脂预聚物和固化剂的质量比为100：（0.1~4）。
5.根据权利要求3所述一种脲醛树脂组成物，其特征在于，所述脲醛树脂预聚物和固化剂的质量比为100：（2~4）。
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