CN1171921C - 一种游离甲醛含量低的脲醛树脂的生产方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及脲醛树脂的生产方法及设备，更具体的说是关于游离甲醛含量低的脲醛树脂的生产方法及设备。其生产方法包括按常规的方法生产出游离甲醛含量高的脲醛树脂后，再依次加入直接除醛剂氨进行直接除醛、加入潜性除醛剂尿素或三聚氰胺进行潜性除醛和加入pH调节剂调节pH值，用这种方法生产的脲醛树脂，游离甲醛含量降到0.1%以下，并具有强度高、储存稳定性和耐水性好的优点，实现这种生产方法的设备，可以是釜内法生产设备，也可以是釜外法生产设备，釜内法生产设备包括底部安装有气体分布器的反应釜，釜外法生产设备包括一个反应釜单元和底部安装有气体分布器的专用除醛反应罐，结构简单易行。

Description

一种游离甲醛含量低的脲醛树脂的生产方法及设备

技术领域

本发明涉及脲醛树脂的生产方法及设备，更具体的说是关于游离甲醛含量低的脲醛树脂的生产方法及设备。

背景技术

脲醛树脂是木材工业中应用最广泛的胶粘剂，产量居于首位。用常规的生产方法制得的脲醛树脂中，游离甲醛的含量很高、占脲醛树脂重量的1-3％，使用这种高含游离甲醛的脲醛树脂制造人造板时，会有大量的甲醛逸出，严重地污染环境，损害工人的健康。用这样的人造板装修房屋、制造家具后，室内带有甲醛气味，给使用者带来危害。为此，专利号为US2467212、特公昭43-20476和特公昭48-17877的专利提出以低甲醛的摩尔比制取脲醛树脂，脲醛树脂中游离甲醛的含量可以减少到1％以下，当甲醛与尿素的摩尔比低于1.25∶1时，人造板的游离甲醛释放量达到或接近30mg/100g。但是，低摩尔比的脲醛树脂，其胶合强度、储存稳定性、水溶性等性能指标均较差，且工艺操作难度大，单位胶耗高，综合成本大，严重制约着人造板的质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种胶合强度高、稳定性好、游离甲醛含量低的脲醛树脂的生产方法。

本发明的另一目的是提供该生产方法的设备。

这种游离甲醛含量低的脲醛树脂的生产方法，包括按常规的方法生产出游离甲醛含量高的脲醛树脂后，再依次进行以下的步骤：

a、直接除醛，在温度低于80℃和搅拌条件下向游离甲醛含量高的脲醛树脂中加入脲醛树脂重量的0.05％-2.5％的直接除醛剂氨，进行直接除醛，按重量份计使脲醛树脂中游离甲醛的含量降到0.1％-0.01％；

b、潜性除醛，在搅拌条件下，向直接除醛后的脲醛树脂中加入脲醛树脂重量的0.01％-5％的潜性除醛剂尿素或三聚氰胺，进行潜性除醛；

c、pH调节，用碱性物质pH调节剂或酸性物质pH调节剂将潜性除醛后的脲醛树脂的pH值调到6.5-8.0，即为成品。

上述向游离甲醛含量高的脲醛树脂中加入直接除醛剂氨的方法有两种：一种是直接缓慢均匀地通入氨气，另一种是在搅拌条件下向脲醛树脂中加入脲醛树脂重量的0.2％-3.5％的氯化铵，并立即用30％-60％的氢氧化钠将脲醛树脂的pH值调到6.5-9.5，按重量份计使脲醛树脂中游离甲醛的含量降到0.1％-0.01％。

上述的碱性物质pH调节剂包括氢氧化钠、氨水，酸性物质pH调节剂包括盐酸、磷酸、氯化铵、草酸和柠檬酸。

实现上述的游离甲醛含量低的脲醛树脂生产方法的设备，包括釜内法生产设备或釜外法生产设备，釜内法生产设备包括底部安装有气体分布器的反应釜，气体分布器通过管路与液氨储罐连通，管路上接有带有流量计的减压阀；釜外法生产设备包括一个反应釜单元和一个底部安装有气体分布器的专用除醛反应罐，气体分布器通过管路与液氨储罐连通，管路上接有带有流量计的减压阀。

上述的气体分布器包括一环形管盘，该环形管盘的顶面上均布有氨气出孔，氨气出孔的孔径为1-20mm。

本发明的一个重要特点是按常规的方法先生产出游离甲醛含量高的脲醛树脂后，再向游离甲醛含量高的脲醛树脂中加入直接除醛剂氨，进行直接除醛，氨可以是氨气，也可以是由氯化铵与氢氧化钠反应放出的氨。

直接投入氨气与游离甲醛反应，生成六亚甲基四胺和水：

由氯化铵与氢氧化钠反应生成氨和氯化钠，氨再与游离甲醛反应，生成六亚甲基四胺和水：

氨的加入了消除脲醛树脂中的游离甲醛，所生成的六亚甲基四胺并不影响脲醛树脂的质量，它可以在用脲醛树脂作为胶粘剂制作产品时起到固化剂的作用。

本发明的另一个重要特点是在消除脲醛树脂中的游离甲醛后，再通过加入作为潜性除醛剂的尿素或三聚氰氨，来消除在人造板制作的热压过程中脲醛树脂热解产生的游离甲醛和木材热压时木材本身热解放出的游离甲醛，从而保证了制出的人造板中游离甲醛的含量接近于零，达到国家标准。

潜性除醛剂尿素在热压时发生如下反应：

当温度较高时，其反应是：

由于这些尿素在热压时才放出氨，与同时由脲醛树脂、木材热解出来甲醛发生反应，达到消除游离甲醛的目的。

采用三聚氰胺做潜性除醛剂的机理是：将三聚氰胺粉碎至小于200目的细粉，直接加入到脲醛树脂中，三聚氰胺不溶于水，呈悬浮状分散于脲醛树脂中，热压时在水蒸气的作用下迅速溶解，与脲醛树脂、木材热解产生的甲醛发生反应，达到消除游离甲醛的目的。

本发明所述的脲醛树脂的生产方法，不仅适合于脱水和不脱水的脲醛树脂，也适合于改性和不改性的脲醛树脂。

在本发明所述的脲醛树脂的生产方法中加入直接除醛剂和潜性除醛剂，优点是明显的，这是因为脲醛树脂有较宽的摩尔比范围，当采用高摩尔比时，直接除醛剂也能除掉脲醛树脂中的游离甲醛，使脲醛树脂中的游离甲醛含量降到0.1％以下，并能保持脲醛树脂强度高、储存稳定性和耐水性好的优点，潜性除醛剂除去的是热压时脲醛树脂和木材热解时放出的甲醛。通过两次除醛，使脲醛树脂中游离甲醛的含量甚微，用该脲醛树脂作胶粘剂生产的刨花板、中密度纤维板，游离甲醛的含量降到9mg/100g以下，生产的多层板、细木工板，游离甲醛的含量降到1.5mg/L以下。用这样的刨花板、中密度纤维板、多层板和细木工板装修房屋、制造家具，不会污染环境，也不会损害人们的身体。

为实现本发明所述的脲醛树脂的生产方法，所采用的设备只是在反应釜的底部或专用除醛反应罐的底部安装有一个结构简单的气体分布器，简单易行，容易实施，为产业化生产提供了方便条件。

附图说明

附图给出了为实现本发明所述的脲醛树脂的生产方法所采用的设备的结构示意图，其中：

图1是釜内法生产装置的结构示意图；

图2釜外法生产装置的结构示意图；

图3是气体分布器的结构示意图。

图中，1为带有流量计的氨气减压阀，2为液氨储罐，3为气体分布器，4为氨气出孔，5为反应釜，6为专用除醛罐，7为管盘。

具体实施方式

例1

1)、将浓度为37％的甲醛475份加入反应釜内，开动搅拌器，用30％的氢氧化钠调节甲醛的pH值为7.5-8.0；

2)、再将甲醛加热到40℃后，加入139.2份尿素，在30分钟内将甲醛和尿素升温至80℃，在此温度下保温1小时后，加入第二批尿素46.4份，在80℃的温度下保温30分钟后，立即用20％的氯化铵溶液调节pH值为5.0-5.3，再在温度为80℃的条件下继续保温10-90分钟，并不断测粘度，当粘度达到15-60秒后，立即用30％的氢氧化钠溶液中和反应液，并调pH值为6.0，同时降温至60℃后，开始减压脱水；

3)、当脱水达到要求后，水冷降温反应液并用氢氧化钠溶液调pH值为6.6-7.0；

4)、当反应液温度降至35℃以下时，开启减压阀，在搅拌条件下将10.2份的直接除醛剂氨在3小时内通入；

5)、再将2.7份的潜性除醛剂尿素加入，搅拌使其溶解；

6)、用20％的氯化铵溶液调pH值为7.5，即为成品。

这种脲醛树脂为乳白色粘稠液体，配方中尿素与甲醛的摩尔比为1∶1.9，但游离甲醛的含量已降到0.09％，用它做粘接剂制出的多层板、细木工板的各项指标都达到国家标准，其中多层板中游离甲醛的含量测定值为1.2mg/L、细木工板为1.0mg/L。

例2

1)、向反应釜中加入甲醛4000Kg，搅拌，用氢氧化钠将pH值调至7.8，投入1350Kg尿素，搅拌5分钟后通气加热升温至80℃，停气，自然升温到90℃，保温30分钟；

2)、用甲酸调pH值为5.0，零度的水测雾点，控制反应时间60分钟；

3)、用氨水调pH值为5.4，加入270Kg尿素，控制反应时间30分钟，并用30℃的水测雾点；

4)、用氢氧化钠调pH值为7.0，降温至85℃；

5)、加入500Kg尿素，搅拌10分钟；

6)、加入360Kg尿素，搅拌10分钟后，开始降温；

7)、、用氢氧化钠调pH值为7.0，当降温至35℃时，在1.5小时内均匀通入直接除醛剂氨气16.3Kg；

8)、加入潜性除醛剂尿素53Kg，搅拌溶解；

9)、用氯化铵调pH值为7.8，即为成品。

这种脲醛树脂中，尿素与甲醛的摩尔比为1∶1.2，用于中密度纤维板制作的胶粘剂，各项指标都达到国家标准，中密度纤维板中游离甲醛的含量为8.5mg/100g。

例3

1)、向反应釜中加入37％的甲醛1600Kg，用氢氧化钠将pH值调至8.0，加入600Kg尿素，在60分钟内通气加热升温至60℃，停气，自然升温到90℃-95℃；

2)、用氯化铵调pH值为4.4，保温30分钟，并不断测粘度；

3)、粘度合格后，立即用氢氧化钠调pH值为8.0，降温至75℃，加入150Kg尿素；

4)、降温至35℃，在2.3小时内通入直接除醛剂氨气24.8Kg；

5)、加入潜性除醛剂尿素25.6Kg；

6)、用氯化铵调pH值为8.0，即为成品。

这种脲醛树脂中，尿素与甲醛的摩尔比为1∶1.53，用于刨花板制作的胶粘剂，刨花板中游离甲醛的含量为25mg/100g，符合国家标准中的E2级。

上述实施例中所用的设备，可以用釜内法生产设备，也可以用釜外法生产设备，釜内法生产设备包括底部安装有气体分布器3的反应釜5，气体分布器3通过管路与液氨储罐2连通，管路上接有带有流量计的减压阀1，适合于自制的生产设备；釜外法生产设备包括一个反应釜单元和一个底部安装有气体分布器3的专用除醛反应罐6，气体分布器3通过管路与液氨储罐2连通，管路上接有带有流量计的减压阀1，釜外法生产设备主要是解决反应釜底部安装气体分布器相对麻烦的不足。气体分布器3包括一环形管盘7，该环形管盘7的顶面上均布有氨气出孔4，氨气出孔4的孔径为1-20mm。

Claims (5)

1、一种游离甲醛含量低的脲醛树脂的生产方法，包括按常规的方法生产出游离甲醛含量高的脲醛树脂后，其特征是再依次进行以下的步骤：

a、直接除醛，在温度低于80℃和搅拌条件下向游离甲醛含量高的脲醛树脂中加入脲醛树脂重量的0.05％-2.5％的直接除醛剂氨，进行直接除醛，按重量份计使脲醛树脂中游离甲醛的含量降到0.1％-0.01％；

b、潜性除醛，在搅拌条件下，向直接除醛后的脲醛树脂中加入脲醛树脂重量的0.01％-5％的潜性除醛剂尿素或三聚氰胺，进行潜性除醛；

c、pH调节，用碱性物质pH调节剂或酸性物质pH调节剂将潜性除醛后的脲醛树脂的pH值调到6.5-8.0，即为成品。

2、根据权利要求1所述的游离甲醛含量低的脲醛树脂的生产方法，其特征是加入直接除醛剂氨的方法有两种：一种是直接缓慢均匀地通入氨气，另一种是在搅拌条件下向脲醛树脂中加入脲醛树脂重量的0.2％-3.5％的氯化铵，并立即用30％-60％的氢氧化钠将脲醛树脂的pH值调到6.5-9.5，按重量份计使脲醛树脂中游离甲醛的含量降到0.1％-0.01％。

3、根据权利要求1所述的游离甲醛含量低的脲醛树脂的生产方法，其特征是碱性物质pH调节剂包括氢氧化钠、氨水，酸性物质pH调节剂包括盐酸、磷酸、氯化铵、草酸和柠檬酸。

4、根据权利要求1所述的游离甲醛含量低的脲醛树脂的生产方法的设备，其特征是包括釜内法生产设备或釜外法生产设备，釜内法生产设备包括底部安装有气体分布器(3)的反应釜(5)，气体分布器(3)通过管路与液氨储罐(2)连通，管路上接有带有流量计的减压阀(1)；釜外法生产设备包括一个反应釜单元和一个底部安装有气体分布器(3)的专用除醛反应罐(6)，气体分布器(3)通过管路与液氨储罐(2)连通，管路上接有带有流量计的减压阀(1)。

5、根据权利要求4所述的游离甲醛含量低的脲醛树脂的生产方法的设备，其特征是气体分布器(3)包括一环形管盘(7)，该环形管盘(7)的顶面上均布有氨气出孔(4)，氨气出孔(4)的孔径为1-20mm。

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