[發明專利]一種新型結構環保脲醛樹脂、制備方法及應用

有效

• 申請號: 200910089079.9
• 申請日: 2009-08-03
• 公開（公告）號: CN101624436A
• 公開（公告）日: 2010-01-13
• 發明（設計）人: 李效玉;公琳潔;葉俊;袁洪福;王海僑;邱藤
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08G12/38
• 分類號: C08G12/38;C08G12/36;C08G14/08;C08G12/40;C08G12/46;C09J161/28;C09J161/30;C09J161/32;C09J161/34
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉 萍

技術領域

本發明涉及一種新型結構環保脲醛樹脂的制備方法及應用，制得的膠粘劑特別應用于木材加工行業。

背景技術

2008年我國人造板產量約9409萬m³，已上升為世界上第一人造板生產大國，也成為木材膠粘劑、特別是脲醛樹脂膠粘劑世界第一生產大國，人造板生產用脲醛樹脂黏合劑(干膠計)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保意識不斷增強、環保標準逐步提高，他們開始對人造板等木材產品的有害化學物質釋放量進行嚴格要求，尤其是甲醛的釋放量更是受到國外市場的重視。這些產品質量標準的提高，使國內人造板生產企業面臨著更大考驗。

脲醛樹脂由于具有生產成本低、原料來源充足、膠接性能優良、固化快且膠層無色等優點，在人造板工業中得到了廣泛的應用，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，尤其是其低廉的價格，是其它膠粘劑無法取代的。然而，脲醛樹脂在生產和使用過程中會不斷釋放出甲醛，對環境造成嚴重污染。由于用脲醛樹脂膠制造的膠合板、細木工板、刨花板、中密度纖維板主要用于家具制造和室內裝修，會嚴重危害人們的身體健康。隨著人民生活水平的提高和環保意識的增強以及國內外環保法規的實施，使用低甲醛釋放的環保人造板已經成為必然趨勢。我國于2001年就制定了《室內裝飾裝修材料——人造板及其制品中甲醛釋放量限量》強制性國家標準(GB18580-2001)，規定了E₁級、E₂級人造板標準。這意味著只有生產出符合“環保、無公害”的脲醛樹脂膠，才能滿足國內外市場的需求。

現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效性問題，不能根本上解決甲醛釋放的問題。這是因為脲醛樹脂中存在亞甲基醚鍵和羥甲基鍵等不穩定結構，容易發生可逆反應，從而分解釋放出甲醛，這個過程是持久的漫長的，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定結構，才是解決脲醛樹脂中甲醛釋放的終結方法。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泡過程中的交聯劑，用來提高脲醛絕緣泡的力學強度。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，生成的環脲結構提高了樹脂的物理機械性能，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到E₁級標準，長期釋放甲醛的不穩定結構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，膠結性能優良的樹脂。

發明內容

本發明提供一種新型結構環保脲醛樹脂的制備方法及應用，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聚體，使樹脂生成穩定的烷基醚(-(CH₂)_n-O-(CH₂)_n-)結構，制得的膠粘劑除在使用過程中甲醛釋放量達到E₀級標準外，同時保證膠結強度和良好的耐水性。

本發明合成的新型結構環保脲醛樹脂膠，由尿素、甲醛、尿素與二醛的預聚體、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、質量百分數為35％的甲醛水溶液：172-197重量份、二醛與尿素的預聚體：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。

二醛與尿素的預聚體中二醛與尿素的摩爾比為0.5-2.0，該預聚體的合成方法如下：在有攪拌的狀態下，將二醛及尿素加入反應釜，用酸水溶液調節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。