CN1331973C - 三聚氰胺改性脲醛树脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种木质水泥模板用三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂及其制备方法，该方法采用摩尔比为1.2-1.4的甲醛和尿素为原料，尿素分四批加入甲醛中，其中，在加入第一批尿素之前，在50±5℃下使甲醛活化15-25分钟；在加入第三批次尿素时，加入用量为尿素总量3-20%的三聚氰胺；在加入第四批尿素后，加入氨水进行后处理，使得合成的改性脲醛树脂胶粘剂的游离甲醛含量在0.2%以下，并提高了其耐沸水性。本发明可以替代价格较高的酚醛树脂胶粘剂，从而在保证木质水泥模板使用性能的前提下，降低了其制造成本。

Description

三聚氰胺改性脲醛树脂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种改性脲醛树脂及其制备方法，尤其涉及一种木质水泥模板用三聚氰胺改性脲醛树脂及其制备方法。

背景技术

伴随着我国经济的快速发展，城市、农村建筑发展迅猛，水泥模板的需求快速增加。木质水泥模板由于其价格低廉而得到大量应用。由于酚醛树脂胶粘剂具有很好的耐水、耐候性，因此，木质水泥模板用多层胶合板的制造中常常使用酚醛树脂胶粘剂。但是，由于苯酚价格昂贵，酚醛树脂胶粘剂价格也据高不下，胶接制品的价格相对较高。为了降低木质水泥模板的制造成本，很多工厂开始使用价格低廉的脲醛树脂胶粘剂。但是，用脲醛树脂胶粘剂制造的水泥模板耐水胶接强度差，导致可使用次数大幅度下降，产品质量难以保证，并且其甲醛释放量高。对于用户来说，由于脲醛树脂胶粘剂制造的水泥模板的性价比要低于酚醛树脂树脂胶粘剂制造的水泥模板，因此虽然后者的一次性成本较贵，但是仍然得到广泛使用。

公开号为CN1105694A的发明专利申请中公开了一种“三聚氰胺脲醛树脂不脱水胶及其生产方法”，该方法中采用的尿素与甲醛的摩尔比为1∶1.3-1.47，三聚氰胺重量占尿素重量的2.1-5％。但是，该三聚氰胺脲醛树脂胶粘剂存在甲醛释放量高，耐沸水性能差，生产成本高等缺点。

发明内容

本发明的目的是针对以上现有技术中存在的问题，提供一种木质水泥模板用三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂及其制备方法，所制备的三聚氰胺改性脲醛树脂的甲醛释放量低、价格低廉、耐沸水的性能高，因此可以替代价格较高的酚醛树脂胶粘剂，从而在保证木质水泥模板使用性能的前提下，降低了其制造成本。

为实现上述目的，本发明的三聚氰胺改性脲醛树脂由以下步骤制成：

1)将浓度为37％的甲醛溶液加入反应釜后，用酸调pH值为3-4；

2)加热到45-55℃，使甲醛活化15-25分钟，然后加入第一批尿素，使尿

素与甲醛的摩尔比为1∶2.9-3.5，在50+5℃温度下反应20-30分钟；

3)用氢氧化钠调pH至7.2-7.8，加入第二批尿素，使第一和第二批尿素之和与甲醛的摩尔比为1∶1.9-2.2；

4)在30-40分钟内缓慢升温至90±5℃，反应40-60分钟；

5)调pH值至4-6，反应至粘度：25℃，涂-4杯22-26秒；

6)调pH值至7.0-7.5，加入第三批次尿素，使第一至第三批尿素之和与甲醛的摩尔比为1∶1.4-1.7，加入用量为尿素总量3-20％的三聚氰胺，在90±5℃反应20-30分钟；

7)降温到70±5℃，加入第四批尿素，使第一至第四批尿素之和与甲醛的摩尔比为1∶1.2-1.4，保温25-35分钟；

8)加氨水，氨水的浓度为25％、用量为尿素总重量的5-7％，在60℃保温10-20分钟，降温到40℃以下，出料。

其中，活化甲醛使用的酸选自硫酸、盐酸、磷酸、甲酸中的一种或多种；优选为6％；三聚氰胺的用量优选为尿素总重量的10％。

特别是，本发明优选：

在所述步骤2)中，使所述尿素与甲醛的摩尔比为1∶3.03；

在所述步骤3)中，使所述尿素与甲醛的摩尔比为1∶2.01；

在所述步骤6)中，使所述尿素与甲醛的摩尔比为1∶1.6；

在所述步骤7)中，使尿素与甲醛的摩尔比为1∶1.4；

本发明方法的优点是：

1、通过改进脲醛树脂的制造工艺以及加入尿素总量3-20％的三聚氰胺，提高了胶接制品的耐沸水性；

2、本发明方法通过甲醛的活化以及最后氨水的处理，由于甲醛在酸性条件下活化变成⁺C₂OH，提高了与氨基反应的活性；最后氨水的处理，使得大部分游离甲醛反应生成了六次甲基四胺，因此，本发明方法合成的改性脲醛树脂的游离甲醛含量在0.2％以下；

3、本发明方法不脱水，因此制造工艺简单，成本低。

具体实施方式

下面通过实施例详细描述本发明。

实施例一

原料配方：

原料    摩尔比    含量(％)    重量份    备注

甲醛    1.4       37          113.6

尿素    1         100         100       U1＝27.7份

                                        U2＝14.1份

                                        U3＝10.7份

                                        U4＝剩余量

氨水              25          6

三聚氰胺          100         10

甲酸              30          适量      调节pH值

氢氧化钠          30          适量      调节pH值

具体反应步骤如下：

1)将37％工业甲醛加入反应釜，用甲酸调pH值为3.2-3.4；

2)加热到50℃，使甲醛活化20分钟，然后加入第一批尿素U127.7重量份，在50℃反应20分钟；

3)用氢氧化钠调pH＝7.2-7.8，加入第二批尿素U2 14.1重量份；

4)在30-40分钟内升温至90℃，保温60分钟；

5)用甲酸调pH值至4.2-4.8，反应至粘度：25℃，涂-4杯22-26秒；

6)用氢氧化钠调pH值至7.0-7.5，加入第三尿素U3 10.7重量份，加入用量为尿素总量10％的三聚氰胺，90℃反应20分钟；

7)降温到70℃，加第四批剩余量尿素U4，反应30分钟；

8)加浓度为25％的工业氨水，氨水的用量为尿素总量的6％，60℃保温20分钟，降温到40℃，出料。

树脂质量指标：

固体含量    50-56％

pH值        8.0-8.5

粘度(20℃)  150-300mPa·s

固化速度    80-100s

游离甲醛含量＜0.2％

适用期      ＞4小时

贮存期      30-60天

比较例一

原料配比：

原料        摩尔比    含量    重量份    备注

                      ％

甲醛        1.4       37      113.6

尿素        1                 100       U1＝41.8份

                                        U2＝10.7份

                                        U3＝剩余量

甲酸        30                适量      调节PH值

氢氧化钠    30                适量      调节PH值

具体反应步骤如下：

1)将37％工业甲醛加入反应釜，用氢氧化钠调pH＝7.2-7.8；

2)加入第一批尿素U1 41.8重量份，30-40分钟升温至90℃，保温60分钟；

3)用甲酸调pH值至4.2-4.8，反应至粘度：25℃，涂-4杯22-26秒；

4)用氢氧化钠调pH值至7.0-7.5，加入第二批尿素U2 10.7重量份，90℃反应20分钟；

5)降温到70℃，加第三批剩余量尿素U3，反应30分钟；

6)降温到40℃，出料。

树脂质量指标：

固体含量    50-56％

pH值        7.0-7.5

粘度(20℃)  150-300mPa·s

固化速度        80-100秒

游离甲醛含量    ＜0.6％

适用期          ＞4小时

贮存            20-30天

实验例一

利用本发明实施例一方法获得的三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂和比较例一方法获得的脲醛树脂胶粘剂分别生产九层胶合板试件1和2。其中，涂胶时加入三聚氰胺改性脲醛树脂重量10％的面粉和0.5％的氯化铵；单板为10年生杨木单板；热压工艺为：压力1.0-1.5MPa，温度：105-115℃；时间：40s/mm。

用干燥器法测定试件1、2的甲醛释放量，按GB/T17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》的规定测定试件1、2的耐沸水胶合强度，其甲醛释放量和胶合强度见表1。

表1

试件	甲醛释放量(mg/L)		胶合强度(MPa)
					实施例一试件1	比较例一试件2	实施例一试件1	比较例一试件2
	九合板	2.36	8.2	0.78					0.32

由表1可见，利用本发明方法生产的三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂来制造多层胶合板，产品的胶合强度可以满足1级胶合板国家标准(不小于0.7MPa)，甲醛释放量可以满足国家E2级(不大于5mg/L)标准。

实验例二

采用普通脲醛树脂(摩尔比为1∶1.3，固体含量56％)通过上述同样的胶合板工艺方法生产九层胶合板试件3。

采用工厂使用的酚醛树脂(碱性水溶性酚醛树脂，摩尔比为1∶2.1，固体含量42％)通过热压方法生产九层胶合板试件4；其中，涂胶时加入树脂重量10％的面粉；单板为10年生杨木单板；热压工艺为：压力1.5-1.8MPa，温度：125-135℃；时间：70s/mm。

将试件1、2、3和4分别用作水泥模板，其实际使用效果如表2所示：

表2

试件	使用次数(次)
					实施例一试件1	比较例一试件2	普通脲醛树脂试件3	酚醛树脂试件4
	用作水泥模板	20	6	3					22

实际应用实验表明，将本发明的三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂生产的多层胶合板用作水泥模板时，其使用次数大幅度提高，可以达到20次，接近酚醛树脂胶接制品的性能。

Claims (8)

1、一种三聚氰胺改性脲醛树脂，其特征在于按照以下步骤(a)至(h)顺序制成：

(a)将浓度为37％的甲醛溶液加入反应釜后，用酸调pH值为3-4；

(b)加热到45-55℃，使甲醛活化15-25分钟，然后加入第一批尿素，使尿素与甲醛的摩尔比为1∶2.9-3.5，在504±5℃温度下反应20-30分钟；

(c)用氢氧化钠调pH至7.2-7.8，加入第二批尿素，使第一和第二批尿素之和与甲醛的摩尔比为1∶1.9-2.2；

(d)在30-40分钟内缓慢升温至90±5℃，反应40-60分钟；

(e)调pH值至4-6，反应至粘度：25℃，涂-4杯22-26秒；

(f)调pH值至7.0-7.5，加入第三批次尿素，使第一至第三批尿素之和与甲醛的摩尔比为1∶1.4-1.7，加入用量为尿素总重量3-20％的三聚氰胺，在90±5℃反应20-30分钟；

(g)降温到70±5℃，加入第四批尿素，使第一至第四批尿素之和与甲醛的摩尔比为1∶1.2-1.4，保温25-35分钟；

(h)加氨水，氨水的浓度为25％，用量为尿素总重量的5-7％，在60℃保温10-20分钟，降温到40℃以下，出料。

2、如权利要求1所述的三聚氰胺改性脲醛树脂，其特征是：所述步骤(a)中使用的酸选自硫酸、盐酸、磷酸、甲酸中的一种或多种。

3、如权利要求1或2所述的三聚氰胺改性脲醛树脂，其特征是：所述三聚氰胺的用量为尿素总重量的10％。

4、如权利要求1或2所述的三聚氰胺改性脲醛树脂，其特征是：

在所述步骤(b)中，使所述尿素与甲醛的摩尔比为1∶3.03；

在所述步骤(c)中，使所述尿素与甲醛的摩尔比为1∶2.01；

在所述步骤(f)中，使所述尿素与甲醛的摩尔比为1∶1.6；

在所述步骤(g)中，使尿素与甲醛的摩尔比为1∶1.4。

5、一种三聚氰胺改性脲醛树脂的制备方法，其特征在于该制备方法按照以下步骤(a)至(h)顺序进行：

(a)将浓度为37％的甲醛溶液加入反应釜后，用酸调pH值为3-4；

(b)加热到45-55℃，使甲醛活化15-25分钟，然后加入第一批尿素，使尿素与甲醛的摩尔比为1∶2.9-3.5，在50±5℃温度下反应20-30分钟；

(c)用氢氧化钠调pH至7.2-7.8，加入第二批尿素，使第一和第二批尿素之和与甲醛的摩尔比为1∶1.9-2.2；

(d)在30-40分钟内缓慢升温至90±5℃，反应40-60分钟；

(e)调pH值至4-6，反应至粘度：25℃，涂-4杯22-26秒；

(f)调pH值至7.0-7.5，加入第三批次尿素，使第一至第三批尿素之和与甲醛的摩尔比为1∶1.4-1.7，加入用量为尿素总重量3-20％的三聚氰胺，在90±5℃反应20-30分钟；

(g)降温到70±5℃，加入第四批尿素，使第一至第四批尿素之和与甲醛的摩尔比为1∶1.2-1.4，保温25-35分钟；

(h)加氨水，氨水的浓度为25％、用量为尿素总重量的5-7％，在60℃保温10-20分钟，降温到40℃以下，出料。

6、如权利要求6所述的三聚氰胺改性脲醛树脂的制备方法，其特征是：所述步骤(a)中使用的酸选自硫酸、盐酸、磷酸、甲酸中的一种或多种。

7、如权利要求6或7所述的三聚氰胺改性脲醛树脂的制备方法，其特征是：所述三聚氰胺的用量为尿素总重量的10％。

8、如权利要求6或7所述的三聚氰胺改性脲醛树脂的制备方法，其特征是：

在所述步骤(b)中，使所述尿素与甲醛的摩尔比为1∶3.03；

在所述步骤(c)中，使所述尿素与甲醛的摩尔比为1∶2.01；

在所述步骤(f)中，使所述尿素与甲醛的摩尔比为1∶1.6；

在所述步骤(g)中，使所述尿素与甲醛的摩尔比为1∶1.4。