CN113307924A - 一种脲醛树脂胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种脲醛树脂胶的制备方法，包括以下步骤：S1，将尿素、甲醛溶液、聚乙烯醇、阴离子聚丙烯酰胺加入反应容器中，用氢氧化钠溶液调pH至7.5‑8.5，60‑70℃保温28‑32分钟；升温至85‑95℃，保温28‑32分钟；S2，用氯化铵溶液调节pH至3.5‑4.5；再用氢氧化钠溶液和氨水回调pH至7.0‑8.0；S3，再加入三聚氰胺，降温至70‑80℃后，反应28‑32分钟；再用氢氧化钠溶液调pH至7.5‑8.5，得白色粘稠液体，即所述脲醛树脂胶。该脲醛树脂胶的甲醛释放量低，胶合强度大，制备工艺简单。

Description

一种脲醛树脂胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种脲醛树脂胶及其制备方法，属于家用胶技术领域。

背景技术

随着国民经济的发展，人造板的需求越来越大。传统的人造板均系以木材为原料。但是，中国森林面积小，资源数量少，地区分布不均，人均森林蓄积量远低于世界水平；同时，为了保持生态环境的需要和维护我国森林资源的持久发展，国家实施了天然林保护工程，许多地区实行了禁伐，限伐和封山育林的政策，使木材的供应量大大减少。这使得人造板面临原料缺乏的压力。为了堵上木材缺少而导致的人造板原料缺口，人们纷纷开发木材原料的替代品。

前人研究表明，农作物秸秆可以作木材原料的替代品来生产人造板。而且，我国农作物秸秆的产量大，列世界之首，但我国秸秆综合利用水平还比较低，综合利用技术研发水平落后，秸秆利用研究与推广脱节，大量宝贵的秸秆资源沉睡、废弃和流失，甚至放火焚烧，即使利用也只是进行低水平的利用。这不仅是一种资源浪费，而且还可能成为一种巨大的污染源，危害人类环境。因此，开发利用农作物秸秆，作木材原料的替代品来生产人造板的意义重大。

但是，用农作物秸秆制作人造板存在胶粘剂的选择问题。目前市场上，在人造板生产过程中，脲醛树脂是一种重要的胶粘剂。然而，脲醛树脂本身具有一定的缺陷，它保存周期短；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高，环保性能不达标的问题；且秸秆表面含有不利于胶合的物质，采用传统的脲醛树脂胶难以得到满意的胶合强度。

发明内容

本发明提供了一种脲醛树脂胶及其制备方法，可以有效解决上述问题。

本发明是这样实现的：

一种脲醛树脂胶的制备方法，包括以下步骤：

S1，将尿素、甲醛溶液、聚乙烯醇、阴离子聚丙烯酰胺加入反应容器中，用氢氧化钠溶液调pH至7.5-8.5，60-70℃保温28-32分钟；升温至85-95℃，保温28-32分钟；

S2，用氯化铵溶液调节pH至3.5-4.5；再用氢氧化钠溶液和氨水回调pH至7.0-8.0；

S3，再加入三聚氰胺，降温至70-80℃后，反应28-32分钟；再用氢氧化钠溶液调pH至7.5-8.5，得白色粘稠液体，即所述脲醛树脂胶。

作为进一步改进的，步骤S1中，所述尿素、甲醛溶液、聚乙烯醇、阴离子聚丙烯酰胺的质量份数分别为15-25、30-40、0.1-0.2、0.1-0.3；所述甲醛溶液的质量浓度为37％。

作为进一步改进的，步骤S3中，所述三聚氰胺的质量份数为2-3。

作为进一步改进的，所述氢氧化钠溶液的质量浓度为15-25％。

作为进一步改进的，步骤S2中，所述氢氧化钠溶液和氨水的用量体积比为1:3-8。

作为进一步改进的，所述氯化铵的质量浓度为8-12％。

一种上述的方法制备的脲醛树脂胶，所述脲醛树脂胶的游离甲醛含量0.06～0.22％，固体含量≥70％。

本发明的有益效果是：

本发明制备的脲醛树脂胶的甲醛释放量低，环保性能好。

本发明制备的脲醛树脂胶的胶合强度大。

本发明采用阴离子聚丙烯酰胺进行改性，用量少且工艺简单，生产成本低。

本发明制备的脲醛树脂胶的保存周期长。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明实施例提供一种脲醛树脂胶的制备方法，包括以下步骤：

S1，将尿素、甲醛溶液、聚乙烯醇、阴离子聚丙烯酰胺加入反应容器中，其中尿素和甲醛作为胶粘剂原材料反应生成脲醛树脂胶，聚乙烯醇作为增粘剂提高脲醛树脂胶粘度，阴离子聚丙烯酰胺作为补强剂增强胶粘剂的强度。用氢氧化钠溶液调pH至7.5-8.5，60-70℃保温28-32分钟；升温至85-95℃，保温28-32分钟；

S2，用氯化铵溶液调节pH至3.5-4.5；再用氢氧化钠溶液和氨水回调pH至7.0-8.0，氢氧化钠碱性强，用于粗调pH值，而氨水碱性较弱，用于细微调整pH值至合适范围；

S3，再加入三聚氰胺作为捕捉剂捕捉甲醛聚合反应，降低胶粘剂中的游离甲醛含量，降温至70-80℃后，反应28-32分钟；再用氢氧化钠溶液调pH至7.5-8.5，得白色粘稠液体，即所述脲醛树脂胶。

作为进一步改进的，步骤S1中，所述尿素、甲醛溶液、聚乙烯醇、阴离子聚丙烯酰胺的质量份数分别为15-25、30-40、0.1-0.2、0.1-0.3，甲醛尿素按照缩合反应摩尔比1:1.5-3混合反应生成一羟甲基脲和二羟甲基脲，聚乙烯醇作为增粘剂按尿素的0.5-2％添加可以为胶粘剂增粘，阴离子聚丙烯酰胺作为补强剂按尿素的0.5-2％添加可以增强胶粘剂强度；所述甲醛溶液的质量浓度为37％。

作为进一步改进的，步骤S3中，所述三聚氰胺的质量份数为2-3，此量的三聚氰胺可以有效捕捉甲醛聚合反应，降低胶粘剂中的游离甲醛含量。

作为进一步改进的，所述氢氧化钠溶液的质量浓度为15-25％，此浓度可以帮助微调pH值。

作为进一步改进的，步骤S2中，所述氢氧化钠溶液和氨水的用量体积比为1：6-8，氨水pH值较低，较多的氨水使用有助于pH值的微调。

作为进一步改进的，所述氯化铵的质量浓度为8-12％，此浓度有助于精准地调整pH值。

本发明实施例还提供一种上述的方法制备的脲醛树脂胶，所述脲醛树脂胶的游离甲醛含量0.06～0.22％，固体含量≥70％。

实施例1：

(1)向反应釜中加入4000g37wt％甲醛溶液，混入2000g尿素，40g阴离子聚丙烯酰胺，10g聚乙烯醇，用20wt％浓度氢氧化钠溶液调，pH至8，同时升温至60℃并保温30min。

(2)继续升温至95℃，保温反应30分钟。

(3)用10％浓度氯化铵溶液调节pH至4左右，此时溶液成粘稠胶状。

(4)用20％浓度氢氧化钠溶液和25wt％氨水回调pH至7.5，氢氧化钠和氨水用量比为1:6。

(5)加入120g三聚氰胺，降低温度至80℃后反应30分钟。

(6)进行滴胶试验，胶滴在水中呈现伞状或金针菇状。

(7)再加入20wt％浓度氢氧化钠溶液将pH调至8。

经检测，外观：乳白色，固含量：70wt％，游离甲醛：0.2wt％，pH值：7；贮存期：4个月，游离甲醛含量由滴定法测定，固含量通过计算得出，贮存期通过GB 7751-1987标准测得。

耐水性：以金银草作为原料并以该环保脲醛树脂胶作为胶粘剂使用热压法制造人造板，初始厚度为15mm，将该人造板在室温下放入水中浸泡24h，厚度变为15.452mm，人造板厚度增加3％，结构完整良好。

力学性能：以金银草作为原料并以该环保脲醛树脂胶作为胶粘剂制造人造板，该人造板的弹性模量为3553MPa，静曲强度为18.81MPa，握螺钉力为1709N。说明其胶合强度良好。

通过热压法制造成品人造板，用干燥器法测得甲醛释放量为1.2mg/m³，经过12天的甲醛衰减实验后，甲醛释放量为零，该胶效果较好。

实施例2：

采用和实施例1相同的方法制备改性脲醛树脂胶，不同的是将甲醛量改为3000g。得到改性脲醛树脂胶如下：

经检测，外观：乳白色，固含量：68wt％，游离甲醛：0.2wt％，pH值：7.1，贮存期：4.5个月，测试方法同实施例1。

耐水性：以金银草作为原料并以该环保脲醛树脂胶作为胶粘剂通过热压法制造人造板，得到厚度为14.8mm，将该人造板在室温下放入水中浸泡24h，变为15.248mm，厚度增加5％，结构完整良好。

力学性能：以金银草作为原料并以该环保脲醛树脂胶作为胶粘剂制造人造板，该人造板的弹性模量为3134MPa，静曲强度为15.53MPa，握螺钉力为1564N。说明其胶合强度良好。

通过热压法制造成品人造板，用干燥器法测得甲醛释放量为1.13mg/m³，经过12天的甲醛衰减实验后，甲醛释放量为零，该胶效果较好。

实施例3：

采用和实施例1相同的方法制备改性脲醛树脂胶，不同的是将阴离子聚丙烯酰胺添加量改为10g。得到改性脲醛树脂胶如下：

经检测，外观：乳白色，固含量：70wt％，游离甲醛：0.2wt％，pH值：7，贮存期：4个月，测试方法同实施例1。

耐水性：以金银草作为原料并以该环保脲醛树脂胶作为胶粘剂使用热压法制造人造板，厚度为15.2mm，将该人造板在室温下放入水中浸泡24h，变为16.261mm，厚度增加7％，结构完整良好。

力学性能：以金银草作为原料并以该环保脲醛树脂胶作为胶粘剂制造人造板，该人造板的弹性模量为2799MPa，静曲强度为12.58MPa，握螺钉力为1129N。说明其胶合强度良好。

通过热压法制造成品人造板，用干燥器法测得甲醛释放量为1.21mg/m³，经过12天的甲醛衰减实验后，甲醛释放量为零，该胶效果较好。

对比例1：

采用和实施例1相同的方法制备改性脲醛树脂胶，不同的是不添加阴离子聚丙烯酰胺。得到改性脲醛树脂胶如下：

经检测，外观：乳白色，固含量：69wt％，游离甲醛：0.2wt％，pH值：6.8，贮存期：15天，测试方法同实施例1。

耐水性：以金银草作为原料并以该环保脲醛树脂胶作为胶粘剂使用热压法制造人造板，厚度为14.5mm，将该人造板在室温下放入水中浸泡24h，变为15.52mm，厚度增加7％，结构完整良好。

力学性能：以金银草作为原料并以该环保脲醛树脂胶作为胶粘剂制造人造板，该人造板的弹性模量为2412MPa，静曲强度为10.41MPa，握螺钉力为986N。

通过热压法制造成品人造板，用干燥器法测得甲醛释放量为1.52mg/m³，经过15天的甲醛衰减实验后，甲醛释放量为零。

对比例2：

采用和实施例1相同的方法制备改性脲醛树脂胶，不同的是将尿素添加量改为4000g。得到改性脲醛树脂胶如下：

经检测，外观：乳白色，固含量：73wt％，游离甲醛：0.5wt％，pH值：7.1，贮存期：30天，测试方法同实施例1。

耐水性：以金银草作为原料并以该环保脲醛树脂胶作为胶粘剂使用热压法制造人造板，厚度为15.3mm，将该人造板在室温下放入水中浸泡24h，变为16.373mm，厚度增加7％，结构完整良好。

力学性能：以金银草作为原料并以该环保脲醛树脂胶作为胶粘剂制造人造板，该人造板的弹性模量为2521MPa，静曲强度为11.66MPa，握螺钉力为1237N。

通过热压法制造成品人造板，用干燥器法测得甲醛释放量为1.46mg/m³，经过16天的甲醛衰减实验后，甲醛释放量为零。

对比例3：

采用和实施例1相同的方法制备改性脲醛树脂胶，不同的是将甲醛添加量改为6000g。得到改性脲醛树脂胶如下：

经检测，外观：乳白色，固含量：63wt％，游离甲醛：1.2wt％，pH值：7.5，贮存期：30天，测试方法同实施例1。

耐水性：以金银草作为原料并以该环保脲醛树脂胶作为胶粘剂使用热压法制造人造板，厚度为15.1mm，将该人造板在室温下放入水中浸泡24h，变为16.16mm，厚度增加7％，结构完整良好。

力学性能：以金银草作为原料并以该环保脲醛树脂胶作为胶粘剂制造人造板，该人造板的弹性模量为2370MPa，静曲强度为10.87MPa，握螺钉力为787N。

通过热压法制造成品人造板，用干燥器法测得甲醛释放量为1.82mg/m³，经过18天的甲醛衰减实验后，甲醛释放量为零。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种脲醛树脂胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将尿素、甲醛溶液、聚乙烯醇、阴离子聚丙烯酰胺加入反应容器中，用氢氧化钠溶液调pH至7.5-8.5，60-70℃保温28-32分钟；升温至85-95℃，保温28-32分钟；

S2，用氯化铵溶液调节pH至3.5-4.5；再用氢氧化钠溶液和氨水回调pH至7.0-8.0；

S3，再加入三聚氰胺，降温至70-80℃后，反应28-32分钟；再用氢氧化钠溶液调pH至7.5-8.5，得白色粘稠液体，即所述脲醛树脂胶。

2.根据权利要求1所述的脲醛树脂胶的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述尿素、甲醛溶液、聚乙烯醇、阴离子聚丙烯酰胺的质量份数分别为15-25、30-40、0.1-0.2、0.1-0.3；所述甲醛溶液的质量浓度为37％。

3.根据权利要求1所述的脲醛树脂胶的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述三聚氰胺的质量份数为2-3。

4.根据权利要求1所述的脲醛树脂胶的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钠溶液的质量浓度为15-25％。

5.根据权利要求1所述的脲醛树脂胶的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述氢氧化钠溶液和氨水的用量体积比为1:3-8。

6.根据权利要求1所述的脲醛树脂胶的制备方法，其特征在于，所述氯化铵的质量浓度为8-12％。

7.一种根据权利要求1至6任一项所述的方法制备的脲醛树脂胶，其特征在于，所述脲醛树脂胶的游离甲醛含量0.06～0.22％，固体含量≥70％。