CN1884332A - 一种脲醛树脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脲醛树脂及其制备方法。本发明脲醛树脂以重量份计原料为尿素20－60份，甲醛60－100份，氢氧化钠溶液适量，甲乙酸溶液适量，聚乙烯醇1－20份，碳酸氢铵6－18份进行反应制得。其制备方法是将甲醛按上述重量份加入夹层反应釜中，加入聚乙烯醇，然后加入首批尿素7－20份，再加入第二批8－15份尿素，进行缩聚反应至终点；而后再加第三批尿素5－25份，碳酸氢铵6－18份和上述树脂共混，通冷水降温至40－60℃放料，得本发明脲醛树脂。本发明脲醛树脂克服了现有脲醛树脂成本高、游离甲醛含量高的缺点。本发明脲醛树脂主要用于木业板材中。
Description
技术领域
本发明涉及一种高分子粘合剂，特别是涉及一种脲醛树脂及其制备方法，主要用于木业板材中，属于木材加工领域。
背景技术
脲醛树脂，是一种在木材工业应用最为广泛的热固性高分子粘合剂，制备工艺简单、原料价廉易购，初粘度大，粘接强度高，无色透明，不污染木材制品是其主要优点。
目前，随着国内装饰市场发展，脲醛树脂在木业板材制备中大量使用，成为装饰板制备中主要胶种，广泛应用于夹芯板(细木纹板)、胶合板，纤维板、纸制品、纤维纸制品以及人造板一次加工及室内装饰装修等领域，用量约占木材工业总量的80％。国家2001年制定GB-18/580-2001强制标准，但国内用于室内装饰板制备所采用的脲醛树脂游离甲醛含量严重超标。游离甲醛，是世界上公认的致癌物质，刺激眼睛和呼吸道黏膜等，最终造成免疫功能异常，肝损伤、肺损伤及神经中枢系统受到影响而且能致使胎儿畸形。高游离甲醛的脲醛胶是诱发“装修病”的主要原因，成为室内污染的主要污染源。家具和室内装修中的人造板材，游离甲醛的释放期10年左右，且在装修后短期内不可能完全挥发掉，从而导致室内甲醛含量长期超标。
鉴于以上原因，开发环保型脲醛树脂胶对减少环境污染，提高人民的健康水平是十分重要的。国内一些制备脲醛树脂的厂家，也采取各种措施降低游离甲醛的含量，常用的材料有三聚氰胺、硫脲、氧化淀粉等，但其成本很高，按目前市价每吨都在万元左右，由于受材料成本及制备工艺的影响，制备技术指标不理想，游离甲醛含量仍然较高。
本发明是在制备脲醛树脂时，在甲醛、尿素正常重量份比的前提下采用一种廉价除醛材料，碳酸氢铵(市价每吨仅数百元)制备环保型脲醛树脂，不仅能大幅降低游离甲醛，而且成本很低，所制造装饰板材能完全达到GB-18/580-2001标准。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高环保、低成本的脲醛树脂。
本发明的另一目的在于提供一种高环保、低成本脲醛树脂的制备方法。
本发明的再一目的在于提供一种高环保、低成本脲醛树脂的用途。
本发明提供的一种生产环保型脲醛树脂原料组分的用量是经过发明人进行大量摸索总结得出的，各原料组分用量在下述重量份范围内都具有较好的效果：
一、原料组成及其配比
尿素 20-60份
甲醛 60-100份
氢氧化钠溶液 适量
甲乙酸溶液 适量
聚乙烯醇 1-20份
碳酸氢铵 6-18份
优选为：
尿素 40份
甲醛 80份
30％氢氧化钠溶液 适量
30％甲乙酸溶液 适量
聚乙烯醇 10份
碳酸氢铵 12份
本发明环保型脲醛树脂的制备方法：
将甲醛直接按重量份60-100份，优选为80份，加入夹层反应釜中；通入80-120℃热气，搅拌加入聚乙烯醇1-20份，优选为10份；用氢氧化钠溶液，优选为30％氢氧化钠溶液适量调节PH值至7-8.0，优选为7.5；在30-40℃，优选为35℃加入首批尿素7-20份，优选为13.5份；升温至60-70℃，优选为65℃进行加成反应；25-35分钟，优选为30分钟后，用甲乙酸溶液，优选为30％甲乙酸溶液适量调节PH值至4.0-6.0，优选为5.0；再加入第二批8-15份尿素，优选为11.5份，在80-95℃时，优选为90℃，进行缩聚反应，至反应终点。
而后，按重量份比加尿素5-25份，优选为15份，碳酸氢铵6-18份，优选为12份和上述树脂在75-85℃共混，优选80℃，保温25-35分钟，优选30分钟后，通冷水降温至40-60℃，优选为50℃放料得本发明环保型脲醛树脂：PH值7.0-8.0，粘度220-420(mp.s20℃)，固含量48-56％，水混合性2.0-3.0倍，固化时间50-58(s)，游离甲醛含量0.12-0.22％。
具体实施方式：
下面的实施例可以使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1 本发明脲醛树脂的制备
一、原料组成及其配比
尿素 20份
甲醛 100份
氢氧化钠溶液 适量
甲乙酸溶液 适量
聚乙烯醇 1份
碳酸氢铵 18份
其制备可采用如下方法：
将甲醛直接按重量份100份，加入夹层反应釜中，通入80℃热气，搅拌加入聚乙烯醇1份，用氢氧化钠溶液适量调节PH值至7.0，在40℃加入首批尿素7份，升温至70℃，进行加成反应；25分钟后，用甲乙酸溶液适量调节PH值至6.0，再加入第二批8份尿素，在80℃时，进行缩聚反应，至反应终点。
而后，按重量份比加尿素5份，碳酸氢铵18份和上述树脂在85℃共混，保温35分钟后，通冷水降温至40℃放料，得本发明环保型脲醛树脂：PH值7.0，粘度220(mp.s20℃)，固含量48％，水混合性2.0倍，固化时间50(s)，游离甲醛含量0.17％。
实施例2 本发明脲醛树脂的制备
一、原料及其配比
尿素 60份
甲醛 60份
氢氧化钠溶液 适量
甲乙酸溶液 适量
聚乙烯醇 20份
碳酸氢铵 6份
其制备可采用如下方法：
将甲醛直接按重量份60份，加入夹层反应釜中，通入120℃热气，搅拌加入聚乙烯醇20份，用氢氧化钠溶液适量调节PH值至8.0，在30℃加入首批尿素20份，升温至60℃，进行加成反应；35分钟后，用甲乙酸溶液适量调节PH值至4.0，再加入第二批15份尿素，在95℃时，进行缩聚反应，至反应终点。
而后，按重量份比加尿素25份，碳酸氢铵6份和上述树脂在75℃共混，保温25分钟后，通冷水降温至60℃放料，得本发明环保型脲醛树脂：PH值8.0，粘度360(mp.s20℃)，固含量52％，水混合性2.5倍，固化时间54(s)，游离甲醛含量0.22％。
实施例3 本发明脲醛树脂的制备
一、原料组成及其配比
尿素 40份
甲醛 80份
30％氢氧化钠溶液 适量
30％甲乙酸溶液 适量
聚乙烯醇 10份
碳酸氢铵 12份
其制备可采用如下方法：
将甲醛直接按重量份80份，加入夹层反应釜中，通入100℃热气，搅拌加入聚乙烯醇10份，用30％氢氧化钠溶液适量调节PH值至7.5，在35℃加入首批尿素13.5份，升温至65℃，进行加成反应；30分钟后，用30％甲乙酸溶液适量调节PH值至5.0，再加入第二批11.5份尿素，在90℃时，进行缩聚反应，至反应终点。
而后，按重量份比加尿素15份，碳酸氢铵12份和上述树脂在80℃共混，保温30分钟后，通冷水降温至50℃放料，得本发明环保型脲醛树脂：PH值7.5，粘度420(mp.s20℃)，固含量56％，水混合性3.0倍，固化时间58(s)，游离甲醛含量0.12％。
为表明本发明环保型脲醛树脂的有益效果，下面通过对比例来进一步阐述本发明的有益效果：
对比例1 一种脲醛树脂的制备(无碳酸氢铵的情况)
试验材料：原料组成及其配比
尿素 40份
甲醛 80份
30％氢氧化钠溶液 适量
30％甲乙酸溶液 适量
聚乙烯醇 10份
试验方法：
将甲醛直接按重量份80份，加入夹层反应釜中，通入100℃热气，搅拌加入聚乙烯醇10份，用30％氢氧化钠溶液适量调节PH值至7.5，在35℃加入首批尿素13.5份，升温至65℃，进行加成反应；30分钟后，用30％甲乙酸溶液适量调节PH值至5.0，再加入第二批11.5份尿素，在90℃时，进行缩聚反应，至反应终点。
而后，按重量份比加尿素15份，与上述树脂在80℃共混，保温30分钟后，通冷水降温至50℃放料，得本方法制得的脲醛树脂：PH值7.0，粘度200(mp.s20℃)，固含量45％，水混合性1.6倍，固化时间45(s)，游离甲醛含量1.3％。
试验结论：不加入碳酸氢铵，所得脲醛树脂整体质量不如本发明方法制得的脲醛树脂，特别是游离甲醛含量为1.3％，已超出国家标准，为不合格产品。
对比例2 一种脲醛树脂的制备
试验材料：原料组成及其配比
尿素 100份
甲醛 100份
六次甲基四胺 31.3份
三聚氰胺 2份
聚乙烯醇 2份
硫脲 2份
试验方法：采用专利号ZL00117721.4发明所提供的制备方法制得脲醛树脂，即：甲醛100份，六次甲基四胺31.3份，加入反应釜中搅拌溶解后，再加入尿素50份，三聚氰胺2份，升温至92℃反应，加入尿素50份，聚乙烯醇2份，反应至溶液PH值为4.8，反应液降至40℃，加30％的氢氧化钠溶液调PH值为7.5，抽真空至粘度为800厘泊，加入硫脲2份，升温至80℃反应后冷却即得本产品。
经检测：采用此专利方法得到的脲醛树脂PH值7.5，固含量60％，固化时间56(s)，游离甲醛含量0.24％。
试验结论：采用专利号ZL00117721.4的专利方法制得的脲醛树脂，不仅成本高于本发明专利数千元，且经检测，本发明环保型脲醛树脂，其主要参数特别是游离甲醛含量也优于采用上述专利方法所制得的脲醛树脂。
对比例3
试验材料：样品由河北省霸州市胜芳细木工制板厂提供 脲醛树脂胶
| 检验项目 | 标准要求 | 检验结果 | 检验方法 |
| 外观 | 无色、白色或浅黄色无杂质均匀液体 | 淡黄色液体、分层 | GB/T14074.1-93 |
| 粘度(mp.s20℃) | 60.0～180.0 | 185 | GB/T14074.3-93 |
| PH值 | 7.0～8.5 | 7.0 | GB/T14074.4-93 |
| 固体含量(％) | 46.0～52.0 | 46 | GB/T14074.5-93 |
| 水混和性(倍) | ＞2.0 | 1.9 | GB/T14074.6-93 |
| 固化时间(s) | ≤60 | 58 | GB/T14074.7-93 |
| 游离甲醛(％) | ≤1.0 | 1.0 | GB/T14074.16-93 |
试验结论：此样的脲醛树脂中多数技术指标不如本发明方法所制得的脲醛树脂，特别是游离甲醛含量高于本发明方法所制得的脲醛树脂。
Claims (10)
1、一种脲醛树脂，其特征在于以重量份计原料为尿素20-60份，甲醛60-100份，氢氧化钠溶液适量，甲乙酸溶液适量，聚乙烯醇1-20份，碳酸氢铵6-18份进行反应制得；其PH值为7.0-8.0，粘度为220-420(mp.s20℃)，固含量为48-56％，水混合性为2.0-3.0倍，固化时间为50-58(s)，游离甲醛含量为0.12-0.22％。
2、根据权利要求1所述的一种脲醛树脂，其特征在于以重量份计原料为尿素40份，甲醛80份，氢氧化钠溶液适量，甲乙酸溶液适量，聚乙烯醇10份，碳酸氢铵12份进行反应制得；其PH值为7.5，粘度为420(mp.s20℃)，固含量为56％，水混合性为3.0倍，固化时间为58(s)，游离甲醛含量为0.12％。
3、根据权利要求1或2所述的一种脲醛树脂，其特征在于其中的氢氧化钠溶液浓度为30％，甲乙酸溶液浓度为30％。
4、权利要求1或2所述一种脲醛树脂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
a)将甲醛按重量份60-100份，加入夹层反应釜中；
b)通入80-120℃热气，搅拌加入聚乙烯醇1-20份；
c)用氢氧化钠溶液适量，调节PH值至7-8.0；
d)在30-40℃时，加入首批尿素7-20份；
e)升温至60-70℃进行加成反应；
f)25-35分钟后，优选30分钟后，用甲乙酸溶液适量，优选浓度为30％，调节PH值至4.0-6.0，优选为5.0；
g)再加入第二批8-15份尿素，优选为11.5份，在80-95℃，优选为90℃时，进行缩聚反应，至反应终点；
h)后按重量份比加第三批尿素5-25份，优选为15份，碳酸氢铵6-18份，优选为12份和上述树脂在75-85℃，优选80℃共混，保温25-35分钟，优选30分钟；
i)后通冷水降温至40-60℃，优选50℃放料，得本发明环保型脲醛树脂。
5、根据权利要求4中所述的一种脲醛树脂的制备方法，其特征在于步骤：
a)中甲醛为80份。
6、根据权利要求4中所述的一种脲醛树脂的制备方法，其特征在于步骤：
b)中通入100℃热气，搅拌加入聚乙烯醇10份。
7、根据权利要求4中所述的一种脲醛树脂的制备方法，其特征在于步骤：
c)中用30％氢氧化钠溶液适量，调节PH值至7.5。
8、根据权利要求4中所述的一种脲醛树脂的制备方法，其特征在于步骤：
d)中在35℃加入首批尿素13.5份。
9、根据权利要求4所述一种脲醛树脂的制备方法，其特征在于步骤：
e)中升温至65℃进行加成反应。
10、权利要求1或2中所述的一种脲醛树脂在木业、板材中的应用。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100512 Termination date: 20100608 |