CN101037576B - 甲醛消除剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种甲醛消除剂及其制备方法，制备该甲醛消除剂的原料重量配比为：甲醛：100-300份；尿素：150-700份；水：50-500份；促进剂：10-80份；稳定剂：0.1-5份；催化剂：1-20份，通过其依次加入反应釜，不断搅拌使其混合均匀并至全部溶解，同时控制升温温度在20-50℃，最终调整pH值在7.5-9.0，并继续搅拌至稳定状态。本发明甲醛消除剂的优点是：制造成本低，与甲醛释放量不达标人造板、E2级人造板用脲醛树脂胶或三聚氰胺改性脲醛树脂胶配合使用时，甲醛消除效果显著且持久，在不降低人造板力学性能的前提下，使不达标和E2级中/高密度纤维板的甲醛释放量分别达到E2、E1级并显著降低中/高密度纤维板生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种消除有害化学物质的制剂及其制备方法，特别涉及一种用于消除甲醛的制剂及其制备方法。
背景技术
随着人民生活水平的不断提高，装饰装修、购置新家具已成为人们生活中平常的事情。装饰装修和家具制造中往往大量使用各类人造板，如胶合板、细木工板、中密度纤维板、刨花板等。事实上，2005年我国人造板的产量已经超过6000万m3，人均消耗3m2的人造板。而这些人造板使用的胶粘剂90％是脲醛树脂及其改性产品，存在着甲醛释放问题，常常成为室内空气中甲醛污染的主要来源。虽然，这些人造板的甲醛释放量在一段时间内会逐渐下降，但下降到一定程度后还会长期保持一个相对稳定的释放量。目前我国城市、农村新装修的家居中甲醛污染非常严重，普遍高出国家标准数倍。
甲醛为毒性较高的物质，在我国有毒化学品优先控制名单上甲醛高居第二位。甲醛对眼、粘膜和呼吸道有刺激作用，会引起慢性呼吸道疾病、过敏性鼻炎、免疫功能下降等，导致睡眠不安；甲醛被认为是潜在的致癌物质，可能是鼻癌、咽喉癌、皮肤癌的诱因。因此，消除甲醛污染，净化室内空气越来越引起人们的重视。
目前，人们消除室内空气中甲醛污染的主要方法是使用甲醛消除剂。但是，目前市场上销售的普通产品以及专利技术产品普遍存在的问题是：1、甲醛消除剂的价格偏高，而且消除效果差，表现为在一定时间内的甲醛消除量有限并且效果的持久性差，通常这些甲醛消除剂的有效期只有几天时间；2、由于大多数甲醛消除剂使用方法通常是通过一次或多次喷洒在人造板或家具的表面来消除散发的甲醛，因此不但使用不便，而且给消费者带来了的额外花费，另外，还有二次污染的缺陷；3、虽然有些甲醛消除剂能够直接用于脲醛树脂中，以便生产出甲醛释放量较低的人造板产品，但是往往导致人造板的成本提高、人造板力学性能下降严重和人造板生产效率降低。
例如，公开号为CN 1404891A的专利文献中公开了一种甲醛消除剂，由于在该甲醛消除剂的制备过程中使用了酰肼类化合物，因此导致甲醛消除剂的价格昂贵；此外，该甲醛消除剂的使用方法为将其均匀喷涂或刷涂在人造板的表面或家具的内外表面，或者是将其适量雾状喷洒于室内空气中，因此给消费者带来不便，而且增加了消费者的额外费用。
公开号为CN1382744中公开了一种脲醛树脂添加剂，该添加剂是通过将尿素和纤维素加适量的水溶解后，添加适量硫酸铝和氢氧化钠，再加入固化剂如氯化胺制得的。虽然该脲醛树脂添加剂可以直接加入到脲醛树脂胶粘剂中使用以便消除脲醛树脂中残留的游离醛，但是由于该添加剂中含有尿素，其消除甲醛的机理就相当于降低了脲醛树脂的摩尔比，因此会造成人造板的胶接强度下降；此外，该添加剂中含有大量的纤维素，会增加脲醛树脂的粘度，因此不适用于刨花板与纤维板的生产。
发明内容
本发明的首要目的是针对现有技术存在的问题，提供一种可直接加入脲醛树脂胶粘剂中使用的甲醛消除剂，该甲醛消除剂的甲醛消除率高、效果持久而且成本低，使得在用加有该甲醛消除剂的脲醛树脂制备人造板时，能够在不会降低人造板的生产效率、不提高人造板生产成本的前提下，生产出力学性能好且甲醛释放量低的绿色环保人造板，从根本上消除人造板及其制品带来的室内空气中的甲醛污染问题。
为实现本发明目的，本发明的甲醛消除剂由以下重量配比的原料组成：
甲醛100-300份；尿素：150-700份；水：50-500份；促进剂：10-80份；稳定剂：0.1-5份；催化剂：1-20份。
本发明的另一目的是提供一种制备甲醛消除剂的方法，包括以下步骤：
1、按以下重量配比进行原料备料：
甲醛：100-300份
尿素：150-700份
水：50-500份
促进剂：10-80份
稳定剂：0.1-5份
催化剂：1-20份
2、将上述原料依次加入反应釜，加入时开始搅拌，升温温度控制在20-50℃，充分搅拌均匀；
3、搅拌至全部溶解，检测pH值，最终调整pH值在7.5～9.0，继续搅拌至稳定状态，取样分析，贮存待用。
特别优选上述原料为如下重量配比：
甲醛200份；尿素：250-400份；水：150-450份；促进剂：20-50份；稳定剂：0.1-3份；催化剂：1-15份。
特别是，本发明的分散介质为水，优选蒸馏水或去离子水，也可以是优质井水。
特别是，促进剂为氯化镁、氯化钙、氯化钾、工业氯化钠的一种或多种；
特别是，稳定剂选自硼砂、偏硼酸钙、偏硼酸钠中的一种或多种；
特别是，催化剂选自氨水、氢氧化钠溶液的一种或多种。
本发明产品的优点是：
1、与甲醛释放量不达标的中/高密度纤维板和E2级中/高密度纤维板生产中使用的脲醛树脂胶(UF)或三聚氰胺改性脲醛树脂(MUF)胶配合使用时，可使不达标的中/高密度纤维板的甲醛释放量达到E2级，使E2级中/高密度纤维板的甲醛释放量达到E1级，而且甲醛消除效果持久，不再反弹。
2、本发明甲醛消除剂可以与UF或MUF配合使用，而不降低人造板的生产效率。
3、由于本发明的甲醛消除剂主要成份为甲醛与尿素，生产成本低廉，用于MUF树脂中时，可替代部分或等量脲醛树脂，因此能够降低高档次产品的成本，而且不影响所制造的人造板产品的各项物理力学性能。
4、本发明甲醛消除剂既可以在脲醛树脂的制胶过程中直接加入，也可以在制备人造板的调胶过程中使用，因此操作方便，使用灵活。
5、在人造板生产过程中使用本发明甲醛消除剂时，不需要调整原有的生产工艺参数，不需要新的设备投资。
具体实施方式
实施例1
1、按以下重量配比进行原料备料：
甲醛(浓度37％)：200kg
水：300kg
氯化钙：20kg
硼砂：1kg
尿素：350kg氢氧化钠溶液(浓度30％)：2kg
2、将上述原料依次加入反应釜，加入时开始搅拌，升温温度控制在40℃，充分搅拌均匀；
3、搅拌至全部溶解，取样观察溶液，没有悬浮物，检测pH值，最终用浓度为30％的氢氧化钠溶液调整pH值在8.5-9.0，继续搅拌至稳定状态，取样分析，贮存待用。
产品的技术指标见表1。
表1产品的技术指标
| 固体含量 (％) | 粘度(涂-4杯) (25℃，S) | pH值 | 密度 (g/cm<sup>3</sup>) | 贮存期(20℃) (天) |
| 46-50 | 10-13 | 8.5-9.0 | 1.05-1.15 | ≥15 |
尽管本实施例中的升温温度为40℃，但是可将其控制在20-50温度范围内的任意温度值。
实施例2
1、按以下重量配比进行原料备料：
甲醛(浓度37％)：200kg
水：200kg
氯化钙：50kg
硼砂：1kg
尿素：350kg
氨水(浓度25％)：12kg
2、除升温温度为20℃、pH值在7.5-8.0外，其余步骤与实施例1相同。
产品的技术指标见表2。
表2
| 固体含量 (％) | 粘度(涂-4杯) (25℃，S) | pH值 | 密度 (g/cm<sup>3</sup>) | 贮存期(20℃) (天) |
| 52-56 | 11-13 | 7.5-8.0 | 1.10-1.20 | ≥15 |
实施例3
1、按以下重量配比进行原料备料：
甲醛(浓度37％)：200kg
水：300kg
氯化钙：40kg
硼砂：0.1kg
尿素：400kg
氨水(浓度25％)：15kg
2、除升温温度为50℃、PH值为7.5-8.0外，其余步骤与实施例1相同。
产品技术指标的技术指标见表3
表3
| 固体含量 (％) | 粘度(涂-4杯) (25℃，S) | pH值 | 密度 (g/cm<sup>3</sup>) | 贮存期(20℃) (天) |
| 52-56 | 11-13 | 7.5-8.0 | 1.10-1.20 | ≥15 |
实施例4
按以下重量配比进行原料备料：
甲醛(浓度37％)：200kg
水：150kg
氯化钙：20kg
硼砂：3kg
尿素：250kg
氨水(浓度25％)：1kg
其余步骤与实施例1相同。
产品的技术指标见表4。
表4
| 固体含量 (％) | 粘度(涂-4杯) (25℃，S) | pH值 | 密度 (g/cm<sup>3</sup>) | 贮存期(20℃) (天) |
| 52-56 | 11-13 | 8.5-9.0 | 1.10-1.20 | ≥15 |
实施例5
按以下重量配比进行原料备料：
甲醛(浓度37％)：100kg
水：250kg
氯化镁：20kg
偏硼酸钙：3kg
尿素：250kg
氢氧化钠(浓度30％)：1kg
其余步骤与实施例1相同。
产品的技术指标见表5。
表5
| 固体含量 (％) | 粘度(涂-4杯) (25℃，S) | pH值 | 密度 (g/cm<sup>3</sup>) | 贮存期(20℃) (天) |
| 42-48 | 10-12 | 8.5-9.0 | 1.05-1.10 | ≥15 |
实施例6
按以下重量配比进行原料备料：
甲醛(浓度37％)：100kg
水：500kg
氯化镁：20kg
偏硼酸钙：5kg
尿素：700kg
氨水(浓度25％)：20kg
其余步骤与实施例1相同。
产品的技术指标见表6。
表6
| 固体含量 (％) | 粘度(涂-4杯) (25℃，S) | pH值 | 密度 (g/cm<sup>3</sup>) | 贮存期(20℃) (天) |
| 42-48 | 10-12 | 8.5-9.0 | 1.05-1.10 | ≥15 |
实施例7
按以下重量配比进行原料备料：
甲醛(浓度37％)：100kg
水：150kg
氯化镁：10kg
偏硼酸钙：0.1kg
尿素：150kg
氨水(浓度25％)：8kg
其余步骤与实施例1相同。
产品的技术指标见表7。
表7
| 固体含量 (％) | 粘度(涂-4杯) (25℃，S) | pH值 | 密度 (g/cm<sup>3</sup>) | 贮存期(20℃) (天) |
| 45-50 | 10-12 | 8.5-9.0 | 1.05-1.15 | ≥15 |
实施例8
按以下重量配比进行原料备料：
甲醛(浓度为37％)：300kg
水：200kg
氯化钾：20kg
偏硼酸钙：1kg
尿素：350kg
氢氧化钠溶液(浓度30％)：2kg
其余步骤与实施例1相同。
产品的技术指标见表8。
表8
| 固体含量 (％) | 粘度(涂-4杯) (25℃，S) | pH值 | 密度 (g/cm<sup>3</sup>) | 贮存期(20℃) (天) |
| 42-48 | 10-12 | 8.5-9.0 | 1.05-1.10 | ≥15 |
实施例9
按以下重量配比进行原料备料：
甲醛(浓度37％)：300kg
水：150kg
氯化钾：50kg
偏硼酸钠：1kg
尿素：300kg
氨水(浓度25％)：12kg
其余步骤与实施例1相同。
产品的技术指标见表9。
表9
| 固体含量 (％) | 粘度(涂-4杯) (25℃，S) | pH值 | 密度 (g/cm<sup>3</sup>) | 贮存期(20℃) (天) |
| 50-56 | 10-12 | 8.5-9.0 | 1.05-1.15 | ≥15 |
实施例10
按以下重量配比进行原料备料：
甲醛(浓度37％)：200kg
水：50kg
氯化钾：10kg
偏硼酸钠：0.1kg
尿素：150kg
氨水(浓度25％)：8kg
其余步骤与实施例1相同。
产品的技术指标见表10。
表10
| 固体含量 (％) | 粘度(涂-4杯) (25℃，S) | pH值 | 密度 (g/cm<sup>3</sup>) | 贮存期(20℃) (天) |
| 46-52 | 10-12 | 8.5-9.0 | 1.05-1.10 | ≥15 |
实施例11
按以下重量配比进行原料备料：
甲醛(浓度37％)：300kg
水：200kg
氯化钠：20kg
偏硼酸钠：3kg
尿素：250kg
氢氧化钠溶液(浓度30％)：1kg
其余步骤与实施例1相同。
产品的技术指标见表11。
表11
| 固体含量 (％) | 粘度(涂-4杯) (25℃，S) | pH值 | 密度 (g/cm<sup>3</sup>) | 贮存期(20℃) (天) |
| 45-50 | 10-12 | 8.5-9.0 | 1.05-1.10 | ≥15 |
实施例12
按以下重量配比进行原料备料：
甲醛(浓度37％)：300kg
水：400kg
氯化钠：80kg
偏硼酸钠：5kg
尿素：700kg
氨水(浓度25％)：20kg
其余步骤与实施例1相同。
产品的技术指标见表12。
表12
| 固体含量 (％) | 粘度(涂-4杯) (25℃，S) | pH值 | 密度 (g/cm<sup>3</sup>) | 贮存期(20℃) (天) |
| 55-65 | 11-13 | 8.5-9.0 | 1.10-1.20 | ≥15 |
实验例1-12
在所生产的中密度纤维板的甲醛释放量不达标(甲醛释放量超过E2级，大于30mg/100g)的中密度纤维板生产中，分别应用本发明实施例1-12的甲醛消除剂。
该不达标中密度纤维板生产中采用的脲醛树脂摩尔比为1.2，粘度为11-16s(涂-4杯，25℃)，固体含量为50％，游离甲醛含量为0.32％。使用时添加0.5％重量份的固体氯化铵，搅拌均匀即可。
实验例1-12是分别将实施例1-12的甲醛消除剂按甲醛消除剂与脲醛树脂的重量比例为10∶100和25∶100加入上述脲醛树脂中，使用时添加固体氯化铵，氯化铵的添加量为上述加有甲醛消除剂的脲醛树脂总重量的0.5％，按正常工艺(施胶量：10％，热压温度：180-190℃，热压时间：20s/mm，压力4MPa。)生产16mm厚的中密度纤维板，并按GB/T17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》检测方法对生产的中密度纤维板产品进行性能检测，甲醛释放量用穿孔法检测。
对照例1
采用上述脲醛树脂(不加本发明甲醛消除剂)作为对照，按照同样工艺生产16mm厚的中密度纤维板。检测结果如表13所示。
表13中密度纤维板性能检测结果
由上表可以看出，本发明甲醛消除剂有效降低不达标纤维板的甲醛释放量，与对照相比，添加量为脲醛树脂的10％时，即可降低甲醛释放量50％以上，可以使不达标纤维板产品达到国家E2级标准，而且力学性能基本保持不变，符合国家标准。(甲醛释放量国家标准：E2级≤30mg/100g，E1级≤9mg/100g；人造板力学性能国家标准：静曲强度≥20MPa，内结合强度≥0.55MPa。)
实验发现，25％添加量时，与对照相比人造板的力学性能有下降迹象。因此，添加量以不超过25％为宜。
由于本发明的添加剂直接应用于脲醛树脂中，从根本上降低了甲醛释放量，因此这种消除效果具有长期性。
实验例13-24
实验例13-24为在所生产的中密度纤维板为E2级的中密度纤维板生产中，分别应用本发明实施例1-12的甲醛消除剂。
该E2级中密度纤维板生产中采用的脲醛树脂摩尔比为1.1，粘度为11-16s(涂-4杯，25℃)，固体含量为50％，游离甲醛含量为0.18％。使用时添加0.5％重量份的固体氯化铵，搅拌均匀即可。
实验例13-24的具体实验方法是将实施例1-12的甲醛消除剂分别按甲醛消除剂与脲醛树脂的重量比例为10∶100和25∶100加入上述脲醛树脂中，使用时添加固体氯化铵，氯化铵的添加量为上述加有甲醛消除剂的脲醛树脂总重量的0.5％，搅拌均匀即可。按正常工艺(同实验例1-12)进行中密度纤维板生产，并对产品进行性能检测。
对照例2
采用上述脲醛树脂，除不加本发明甲醛消除剂外，其余与实验例13-24相同，上述按照同样工艺生产16mm厚的中密度纤维板。检测结果如表14所示。
表14中密度纤维板性能检测结果
由表8中可以看出，本发明甲醛消除剂有效降低中密度纤维板的甲醛释放量，添加量为脲醛树脂的10％时，即可降低甲醛释放量57％以上，可以使E2级产品达到国家E1级标准(甲醛释放量国家标准：E1级≤9mg/100g)；而且力学性能基本不变，符合国家标准(人造板力学性能国家标准：静曲强度≥20MPa，内结合强度≥0.55MPa)。
实验发现，25％添加量时，与对照相比人造板的力学性能有下降迹象。因此，添加量以不超过25％为宜。
由于本发明的添加剂直接应用于脲醛树脂中，从根本上降低了甲醛释放量，因此这种消除效果具有长期性。
Claims (2)
1.一种甲醛消除剂，其特征是原料的重量配比如下：
甲醛 100-300份
尿素 150-700份
水 50-500份
促进剂 10-80份
稳定剂 0.1-5份
催化剂 1-20份
其中，促进剂为氯化镁、氯化钙、氯化钾、工业氯化钠中的一种或多种；稳定剂选自硼砂、偏硼酸钙、偏硼酸钠中的一种或多种；催化剂选自氨水、氢氧化钠溶液中的一种或两种，上述原料按照如下步骤制备甲醛消除剂：
首先将所述原料依次加入反应釜，加入时开始搅拌，升温温度控制在20-50℃，充分搅拌均匀；接着搅拌至全部溶解，检测pH值，调整pH值在7.5-9.0，继续搅拌至稳定状态，取样分析，贮存待用。
2.如权利要求1所述的甲醛消除剂，其特征是所述原料的重量配比优选为：
甲醛 200份
尿素 250-400份
水 150-450份
促进剂 20-50份
稳定剂 0.1-3份
催化剂 1-15份。
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