[發(fā)明專利]一種新型結(jié)構(gòu)環(huán)保脲醛樹脂、制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910089079.9
• 申請(qǐng)日: 2009-08-03
• 公開（公告）號(hào): CN101624436A
• 公開（公告）日: 2010-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李效玉;公琳潔;葉俊;袁洪福;王海僑;邱藤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號(hào): C08G12/38
• 分類號(hào): C08G12/38;C08G12/36;C08G14/08;C08G12/40;C08G12/46;C09J161/28;C09J161/30;C09J161/32;C09J161/34
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 劉 萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新型結(jié)構(gòu)環(huán)保脲醛樹脂的制備方法及應(yīng)用，制得的膠粘劑特別應(yīng)用于木材加工行業(yè)。

背景技術(shù)

2008年我國人造板產(chǎn)量約9409萬m³，已上升為世界上第一人造板生產(chǎn)大國，也成為木材膠粘劑、特別是脲醛樹脂膠粘劑世界第一生產(chǎn)大國，人造板生產(chǎn)用脲醛樹脂黏合劑(干膠計(jì))400萬噸/年以上。08年我國人造板的出口量為717萬m³，比07年同期下降近18.36％。這主要是由于越來越多國家環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)逐步提高，他們開始對(duì)人造板等木材產(chǎn)品的有害化學(xué)物質(zhì)釋放量進(jìn)行嚴(yán)格要求，尤其是甲醛的釋放量更是受到國外市場(chǎng)的重視。這些產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的提高，使國內(nèi)人造板生產(chǎn)企業(yè)面臨著更大考驗(yàn)。

脲醛樹脂由于具有生產(chǎn)成本低、原料來源充足、膠接性能優(yōu)良、固化快且膠層無色等優(yōu)點(diǎn)，在人造板工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，占人造板用膠量的80％以上，成為了目前粘合劑中用量最大的品種，尤其是其低廉的價(jià)格，是其它膠粘劑無法取代的。然而，脲醛樹脂在生產(chǎn)和使用過程中會(huì)不斷釋放出甲醛，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。由于用脲醛樹脂膠制造的膠合板、細(xì)木工板、刨花板、中密度纖維板主要用于家具制造和室內(nèi)裝修，會(huì)嚴(yán)重危害人們的身體健康。隨著人民生活水平的提高和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)以及國內(nèi)外環(huán)保法規(guī)的實(shí)施，使用低甲醛釋放的環(huán)保人造板已經(jīng)成為必然趨勢(shì)。我國于2001年就制定了《室內(nèi)裝飾裝修材料——人造板及其制品中甲醛釋放量限量》強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)(GB18580-2001)，規(guī)定了E₁級(jí)、E₂級(jí)人造板標(biāo)準(zhǔn)。這意味著只有生產(chǎn)出符合“環(huán)保、無公害”的脲醛樹脂膠，才能滿足國內(nèi)外市場(chǎng)的需求。

現(xiàn)有的改性脲醛樹脂膠粘劑，主要是通過降低樹脂中游離甲醛的含量和添加甲醛捕捉劑等方法來降低甲醛的釋放量，但是由于甲醛捕捉劑的時(shí)效性問題，不能根本上解決甲醛釋放的問題。這是因?yàn)殡迦渲写嬖趤喖谆焰I和羥甲基鍵等不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，容易發(fā)生可逆反應(yīng)，從而分解釋放出甲醛，這個(gè)過程是持久的漫長(zhǎng)的，且與脲醛樹脂同壽命，也就是說只要使用脲醛樹脂人造板，就有甲醛釋放。從根本上改變脲醛樹脂中所存在亞甲基醚鍵和羥甲基等不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，才是解決脲醛樹脂中甲醛釋放的終結(jié)方法。目前所采用的各種改性助劑和方法中，二醛的使用主要用來提高脲醛樹脂的物理機(jī)械性能及其耐水性。早在1978年，William等就將乙二醛與草酸、磷酸等配置成水溶液用作脲醛樹脂發(fā)泡過程中的交聯(lián)劑，用來提高脲醛絕緣泡的力學(xué)強(qiáng)度。WO94/04584采用二醛與甲醛、尿素及胺類化合物在酸性條件下反應(yīng)，生成的環(huán)脲結(jié)構(gòu)提高了樹脂的物理機(jī)械性能，但是該樹脂游離甲醛含量較高，在0.2％左右，而且所制備的板材甲醛釋放量只能達(dá)到E₁級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，長(zhǎng)期釋放甲醛的不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)依然大量存在于板材之中。所以，需要找出新的方法得到低甲醛釋放量，膠結(jié)性能優(yōu)良的樹脂。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種新型結(jié)構(gòu)環(huán)保脲醛樹脂的制備方法及應(yīng)用，采用弱堿-弱酸-弱堿的工藝合成路線，通過引入尿素與二醛的預(yù)聚體，使樹脂生成穩(wěn)定的烷基醚(-(CH₂)_n-O-(CH₂)_n-)結(jié)構(gòu)，制得的膠粘劑除在使用過程中甲醛釋放量達(dá)到E₀級(jí)標(biāo)準(zhǔn)外，同時(shí)保證膠結(jié)強(qiáng)度和良好的耐水性。

本發(fā)明合成的新型結(jié)構(gòu)環(huán)保脲醛樹脂膠，由尿素、甲醛、尿素與二醛的預(yù)聚體、改性劑、堿性催化劑和酸性催化劑按照下述配比制成：尿素122重量份、質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為35％的甲醛水溶液：172-197重量份、二醛與尿素的預(yù)聚體：10-100重量份、改性劑：0.05-5重量份、酸性催化劑：0.02-0.05重量份、堿性催化劑：0.02-0.05重量份；甲醛和尿素的摩爾比為1.0-1.2；所述堿性催化劑為堿水溶液，酸性催化劑為酸水溶液。

二醛與尿素的預(yù)聚體中二醛與尿素的摩爾比為0.5-2.0，該預(yù)聚體的合成方法如下：在有攪拌的狀態(tài)下，將二醛及尿素加入反應(yīng)釜，用酸水溶液調(diào)節(jié)pH值至3.0-5.0，升溫至50-80℃，升溫速率在1.0-3.0℃/min，保溫反應(yīng)20-40min后冷卻出料。

二醛為乙二醛、丙二醛、戊二醛、己二醛、庚二醛、辛二醛之一、兩種或兩種以上按任意比的混合。

酸水溶液為甲酸水溶液、硫酸水溶液、鹽酸水溶液之一。

堿水溶液為氫氧化鈉水溶液、三乙醇胺水溶液、六亞甲基四胺水溶液之一。

改性劑為三聚氰胺、聚乙烯醇、三羥甲基丙烷、丙三醇、羥甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素之一。