[發(fā)明專利]一種低醚鍵含量脲醛樹脂木材膠黏劑及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410637847.0
• 申請日: 2014-11-13
• 公開（公告）號: CN105646808A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李濤洪;杜官本;郭曉申;梁堅坤;雷洪
• 申請（專利權(quán)）人: 西南林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C08G12/12
• 分類號: C08G12/12;C09J161/24
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種脲醛樹脂（UF）木材膠粘劑及制備方法，屬木材加工中人造板生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

脲醛樹脂是人造板生產(chǎn)最重要的膠粘劑，具有固化速度快和制造使用成本低等顯著優(yōu)點，但存在耐水性差和甲醛釋放等缺陷。這些缺陷造成了脲醛樹脂應(yīng)用的局限性。

脲醛樹脂在使用過程中的甲醛釋放有三種主要途徑，即合成中未參與反應(yīng)的游離甲醛、未參與固化的羥甲基水解、亞甲基醚鍵水解或重排。目前，通過在反應(yīng)后期二次添加尿素可以捕捉大部分游離甲醛。對于解決后兩種途徑造成的甲醛釋放，現(xiàn)有的研究還十分有限。在脲醛樹脂中，亞甲基橋鍵和醚鍵是連接尿素的兩種化學(xué)結(jié)構(gòu)。其中醚鍵較容易水解，造成樹脂交聯(lián)結(jié)構(gòu)破壞。同時，醚鍵水解生成羥甲基或重排為亞甲基橋鍵都會進一步釋放甲醛。因此，合成中應(yīng)盡量避免其生成。總之，降低樹脂中不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的含量是改進傳統(tǒng)脲醛樹脂性能、開發(fā)新型木材膠粘劑產(chǎn)品的有效途徑之一。

目前，脲醛樹脂的合成工藝主要為堿-酸-堿三段式合成工藝。該工藝在初始堿性反應(yīng)階段的甲醛-尿素摩爾比（F/U）一般控制在2/1以上，在最后堿性反應(yīng)階段通過添加第二次尿素來降低最終摩爾比，同時實現(xiàn)降低游離甲醛含量的目的。由于經(jīng)典理論認為，初始堿性反應(yīng)階段主要發(fā)生羥甲基化反應(yīng)，而縮聚反應(yīng)通常可以忽略，或者認為在工業(yè)生成過程中，這一階段的縮聚反應(yīng)沒有意義。因此，絕大部分研究專注于酸性反應(yīng)階段反應(yīng)條件變化以及最后堿性階段第二批尿素的加入方式、條件和摩爾比等對樹脂結(jié)構(gòu)和性能的影響。然而，有研究表明，堿性階段的反應(yīng)除羥甲基化外，還會生成含有亞甲基醚鍵的低分子量初聚物。通過¹³CNMR定量分析跟蹤發(fā)現(xiàn)，在堿性反應(yīng)階段生成的初聚物在酸性反應(yīng)階段會部分重排為亞甲基橋鍵，但大部分會殘留到樹脂的最終結(jié)構(gòu)中。這將導(dǎo)致樹脂最終結(jié)構(gòu)中醚鍵含量較高，影響樹脂性能。因此，合成過程中在初始堿性反應(yīng)階段控制醚鍵含量是降低樹脂最終結(jié)構(gòu)中醚鍵含量的有效途徑。

傳統(tǒng)合成工藝中甲醛為一次性加入，這為反應(yīng)初期生成大量醚鍵提供了條件。因此改變甲醛加料方式，將甲醛分批加入，可以有效降低樹脂結(jié)構(gòu)中醚鍵的含量，優(yōu)化樹脂結(jié)構(gòu)，改善樹脂性能。

經(jīng)文獻檢索，未見與本發(fā)明相同的公開報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，而提供一種低醚鍵含量脲醛樹脂（UF）木材膠粘劑及制備方法。

本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上改進而成。本方法所用的設(shè)備為常規(guī)設(shè)備。

本發(fā)明的脲醛樹脂木材膠粘劑，由尿素和甲醛反應(yīng)縮聚而成，樹脂最終結(jié)構(gòu)中，羥甲基含量為50~55%，亞甲基橋鍵含量為30~35%左右，亞甲基醚鍵含量為5%~10%。

本發(fā)明的脲醛樹脂木材膠粘劑，其制備方法如下：

a.反應(yīng)開始階段加入第一次計量的甲醛，調(diào)節(jié)pH值至8.0~9.5之間；攪拌下加入第一次尿素，控制甲醛與尿素的摩爾比在1.6以下，將反應(yīng)物逐漸升溫到90~95℃；

b.在90~95℃條件下保溫反應(yīng)40~90分鐘后，降溫至85~90℃，調(diào)節(jié)pH值至4.5-5.5之間，加入第二次甲醛，控制甲醛與尿素的摩爾比在1.8～2.3范圍，保溫反應(yīng)30分鐘后，調(diào)整pH值至4.8~5.8之間，然后升溫至90~95℃，保溫反應(yīng)30-90分鐘；

c.降溫至60~70℃，調(diào)節(jié)pH值至8.0~9.0之間，加入第二次尿素，控制甲醛與尿素的摩爾比在指定范圍內(nèi)，保溫反應(yīng)10~20分鐘后自然冷卻，得到脲醛樹脂木材膠粘劑。

本發(fā)明的脲醛樹脂木材膠粘劑具有醚鍵含量低、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，用于人造板，特別是膠合板、刨花板、中密度纖維板等生產(chǎn)。

具體實施方式：

實施例1：

該膠粘劑由尿素和甲醛縮聚而成，其中：

a.反應(yīng)開始階段加入第一次計量的甲醛，調(diào)節(jié)pH值至8.0~9.5之間；攪拌下加入第一次尿素，控制甲醛與尿素的摩爾比在1.6以下，將反應(yīng)物逐漸升溫到90~95℃；

b.在90~95℃條件下保溫反應(yīng)40~90分鐘后，降溫至85~90℃，調(diào)節(jié)pH值至4.5-5.5之間，加入第二次甲醛，控制甲醛與尿素的摩爾比為1.80左右，保溫反應(yīng)30分鐘后，調(diào)整pH值至4.8~5.8之間，然后升溫至90~95℃，保溫反應(yīng)30~90分鐘；

c.降溫至60~70℃，調(diào)節(jié)pH值至8.0~9.0之間，加入第二次尿素，控制甲醛與尿素的摩爾比為1.05左右，保溫反應(yīng)10~20分鐘后自然冷卻，得到脲醛樹脂木材膠粘劑。