[發明專利]一種甲醛超低釋放新結構脲醛樹脂及其制備方法

有效

• 申請號: 201010503710.8
• 申請日: 2010-10-12
• 公開（公告）號: CN102030876A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 李效玉;葉俊;王海僑;邱藤
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08G12/40
• 分類號: C08G12/40;C08G6/00;C09J161/32
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及一種甲醛超低釋放新結構脲醛樹脂及制備方法，主要應用于木材加工行業。?

背景技術

2009年我國人造板產量約11546.65萬m³，首次突破一億大關，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。209年我國人造板生產用膠粘劑總量在800萬噸以上，其中脲醛樹脂占80％以上，大約650萬噸。而隨著經濟水平的提高和環保意識不斷增強，歐洲、美國、日本對人造板等產品的有害化學物質釋放限量提出更加嚴格的要求，尤其是板材的甲醛釋放量格外受到重視。這使得國內的人造板生產企業面臨著巨大考驗。?

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，成為人造板工業的主要膠種，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人造板材主要用于家具制造和室內裝修，直接危害到人民身體健康。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，不能從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，醛類單體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中采用二醛與甲醛、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，需要從結構設計的角度出發來制備低甲醛釋放量，膠結性能優良的樹脂。?

發明內容

本發明提供一種甲醛超低釋放新結構脲醛樹脂及準備方法，采用弱堿-弱酸-弱堿的工藝合成路線，通過引入長鏈多醛預聚物，使樹脂生成穩定的烷基醚結構，同時利用長鏈多醛預聚物反應后側鏈上剩余的醛基代替游離甲醛促進交聯，保證了極低F/U摩爾比脲醛樹脂的膠結強度和耐水性。?

一種甲醛超低釋放新結構脲醛樹脂，其特征在于：包括尿素、甲醛、長鏈多醛預聚物、改性劑、堿性催化劑和酸性催化劑；其中尿素120重量份、質量百分數為37％的甲醛水溶液：154-170重量份、長鏈多醛預聚物：10-100重量份、改性劑：1-5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0.95-1.05；所述堿性催化劑為堿水溶液，酸性催化劑為酸水溶液。?

所述長鏈多醛預聚物是用戊二醛自聚或乙二醛與戊二醛混合聚合得到。合成方法如下：將戊二醛或乙二醛與戊二醛混合物料100重量份加入反應釜，加入催化劑2-10重量份，在20-80℃下反應0.5-4h后，加入穩定劑5重量份，冷卻出料。催化劑為碳酸鈉、氨水、氫氧化鈉、碳酸鉀、氫氧化鉀之一；穩定劑為硼酸、醋酸、甲酸之一。?

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。?

改性劑為硼砂、三聚氰胺、聚乙烯醇之一。?

所述脲醛樹脂的制備方法，其特征在于：步驟如下：?

1)在有攪拌的狀態下，將154-170重量份質量百分數37％的甲醛水溶液、尿素70重量份，改性劑1-5重量份加入反應釜，用堿水溶液調節pH值至8.5，升溫至90℃，保溫反應50min；?

2)用酸水溶液調節體系pH值至5.0，反應10min，加入尿素30重量份，反應5min；?