CN101205348A - 脲醛树脂的添加剂、含该添加剂的脲醛树脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种脲醛树脂的添加剂、其制备方法及含该添加剂的脲醛树脂胶粘剂。该添加剂的原料包括分散介质、脱脂豆蛋白粉和络合剂，其中原料的重量份配比为：分散介质70－80、脱脂豆蛋白粉20－35、络合剂1－3，络合剂包括其重量份配比为0.4－2.4∶1的硫酸铝和碳酸锆。本发明添加剂中含有脱脂豆蛋白粉，在脲醛树脂中加入该添加剂，不但保证所制备的胶合板的胶合强度，而且能够有效降低所制备人造板中的甲醛释放量。

Description

脲醛树脂的添加剂、含该添加剂的脲醛树脂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种粘合剂的添加剂、含该添加剂的基于有机高分子化合物的粘合剂及其制备方法，特别涉及一种人造板用脲醛树脂的添加剂、含该添加剂的脲醛树脂及其制备方法。

背景技术

30年来，我国的木材工业得到了快速发展。2006年，人造板总产量7428万立方米，其中胶合板2729万立方米、细木工板1155万立方米。人造板总产量、胶合板产量、家具产量均位居世界第一位。

由于人造板生产中普遍采用的是甲醛系胶粘剂，特别是大量使用脲醛树脂胶粘剂，导致人造板及其制品(家具、木地板、室内木质装饰材料等)存在着甲醛释放问题，是室内空气污染中甲醛污染的主要来源。

随着人们健康意识、室内环境意识、生活质量意识的日益提高，人造板甲醛释放造成的污染空气、损害健康问题越来越受到人们的重视。在我国的城市，继“煤烟型”、“光化学烟雾型”污染后，现代人正陷身于以“室内空气污染”为标志的第三污染时期。一项北京城区居室污染物检测结果表明，室内空气污染程度比室外高4-8倍；被称为“四大隐形杀手”之一的甲醛的平均浓度超标6-7倍。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；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。据统计，我国每年由室内空气污染引起的超额死亡数达11.1万人，超额门诊数22万人次，超额急诊数430万人次。解决人造板甲醛释放问题已经到了刻不容缓的地步。

目前，降低人造板甲醛释放量的方法主要有：1)采用低摩尔比改性脲醛树脂胶粘剂；2)采用其他环保型胶粘剂；3)在人造板用脲醛树脂胶粘剂中加入甲醛捕捉剂；4)对人造板进行后处理。但是，这些技术方法都存在着这样或那样的缺陷。如，1)采用低摩尔比改性脲醛树脂胶粘剂虽然能够有效降低人造板产品的甲醛释放量，但是产品的胶合强度也往往降低，不能满足要求；固化时间延长，生产效率降低；2)采用其他环保型胶粘剂，如异氰酸酯类胶粘剂，导致人造板的生产成本往往大幅度增加，企业和用户都难以接受；3)在人造板用脲醛树脂胶粘剂中加入甲醛捕捉剂，虽然能够有效降低人造板游离甲醛释放量，但是往往同时降低人造板的胶合强度；同时，一般甲醛捕捉剂价格往往远远高于脲醛树脂胶粘剂，其加入就提高了产品成本，降低了产品竞争力，例如日本大鹿振兴株式会社生产的FC-5号甲醛捕捉剂售价为50000元/吨，如果在胶中加入1％-2％，则每吨脲醛树脂成本就会提高500～1000元；4)对人造板进行后处理，如公开号为CN1526528的发明专利申请中公开了一种E1/E0级环保型人造板的制造工艺，采用氨气真空法，公开号为CN2394770的实用新型专利中公开了一种降低人造板甲醛释放量的处理装置，但是后处理设备往往投资较大。

发明内容

本发明的目的是针对以上现有技术存在的问题，提供一种人造板用胶粘剂的添加剂、其制备方法及含该添加剂的脲醛树脂。本发明添加剂中含有脱脂豆蛋白粉，在脲醛树脂中加入该添加剂，不但保证所制备的胶合板的胶合强度，而且能够有效降低所制备胶合板中的甲醛释放量。

为实现本发明的目的，本发明一方面提供一种脲醛树脂的添加剂，其原料包括分散介质、脱脂豆蛋白粉和络合剂。

其中，上述原料的重量份配比为：分散介质70-80、脱脂豆蛋白粉20-35、络合剂1-3。特别是，原料的重量份配比选择分散介质72-76、脱脂豆蛋白粉25-30、络合剂1.2-2.6。

其中，分散介质选择为软化水。

其中，络合剂包括硫酸铝和碳酸锆，硫酸铝和碳酸锆之间的重量份配比为：0.4-2.4∶1，优选0.6-1.8∶1。

本发明另一方面提供一种脲醛树脂的添加剂的制备方法，包括如下顺序进行的步骤：1)使脱脂豆蛋白粉分散在分散介质中；2)加入络合剂使其进行络合反应。

其中，在所述步骤1)中，将脱脂豆蛋白粉加入所述分散介质后搅拌均匀，并使获得的混合物在40-80℃下保温3-6小时；在所述步骤2)中，使所述混合物降温至25-35℃时加入络合剂并搅拌均匀。

其中，原料的重量份配比为：分散介质：70-80、脱脂豆蛋白粉20-35、络合剂1-3。特别是，原料的重量份配比选择：分散介质72-76、脱脂豆蛋白粉25-30、络合剂1.2-2.6。

其中，络合剂包括硫酸铝和碳酸锆，硫酸铝和碳酸锆之间的重量份配比为：0.4-2.4∶1，优选0.6-1.8∶1。

其中，分散介质选择为软化水。

本发明另一方面提供一种脲醛树脂胶粘剂，含有上述的脲醛树脂的添加剂。

其中，脲醛树脂的添加剂与脲醛树脂的重量份配比为0.25-4∶1。

特别是，脲醛树脂选择尿素与甲醛摩尔比为1∶1.1-2.0的脲醛树脂。

本发明的优点体现在以下方面：

1、脱脂豆蛋白为一种可再生的资源，作为人造板用胶粘剂的原料，有助于解决常规人造板胶粘剂中使用的合成化石原料的枯竭问题，可以有效节省脲醛树脂制造中的化石资源用量，符合环境保护与可持续发展原则。

2、本发明制备的脲醛树脂，能够在保证不降低脲醛树脂粘合剂固化速度、胶合强度前提下，大大降低胶接制品的甲醛释放量。

3、本发明方法的添加剂以及含有添加剂的脲醛树脂的制备方法简单，工艺条件温和，操作简便，成品质量容易控制，生产成本低。

具体实施方式

下面通过具体实施例详细描述本发明的内容。

本发明采用尿素与甲醛的摩尔比为1∶1.2的脲醛树脂，脲醛树脂的性能指标如下：

固体含量               50-55％

pH值                   7.0-7.2

粘度(20℃)             150-300mPa·s

游离甲醛含量           ＜0.3％

贮存期                 20-30天

本发明使用的脲醛树脂不限于上述脲醛树脂，工厂普遍采用的各种普通脲醛树脂和改性脲醛树脂也都适用。

实施例1

本发明的脲醛树脂的添加剂按照以下步骤生产：

1)按照以下重量配比备料：

软化水                  70kg

脱脂豆蛋白粉            20kg

硫酸铝                  0.8kg

碳酸锆                  0.5kg

2)将全部的脱脂豆蛋白粉加入装有软化水的反应釜中，搅拌均匀；

3)加热升温至40℃，保温反应6小时；

4)然后降温至30℃，向反应釜中顺序加入硫酸铝、碳酸锆，搅拌均匀，制得豆蛋白添加剂。

其中，豆蛋白添加剂的性能指标如表1所示。

本实施例中的改性脲醛树脂粘合剂按照如下方式配制而成：豆蛋白添加剂与上述脲醛树脂按重量份比为30∶70的比例混合均匀。

配制的改性脲醛树脂粘合剂的质量指标如表2所示。

实施例2

本发明的脲醛树脂的添加剂按照以下步骤生产：

1)按照以下重量配比备料：

软化水                  80kg

脱脂豆蛋白粉            35kg

硫酸铝                  1.0kg

碳酸锆                  1.5kg

2)将全部的脱脂豆蛋白粉加入装有软化水的反应釜中，搅拌均匀；

3)加热升温至50℃，保温反应3小时；

4)然后降温至30℃，向反应釜中顺序加入硫酸铝、碳酸锆，搅拌均匀，制得豆蛋白添加剂。

其中，豆蛋白添加剂的性能指标如表1所示。

本实施例中的改性脲醛树脂粘合剂按照如下方式配制而成：豆蛋白添加剂与上述脲醛树脂按重量份比为50∶50的比例混合均匀。

配制的改性脲醛树脂粘合剂的质量指标如表2所示。

实施例3

本发明的脲醛树脂的添加剂按照以下步骤生产：

1)按照以下重量配比备料：

软化水                  75kg

脱脂豆蛋白粉            30kg

硫酸铝                  1.1kg

碳酸锆                  1.2kg

2)将全部的脱脂豆蛋白粉加入装有软化水的反应釜中，搅拌均匀；

3)加热升温至60℃，保温反应5小时；

4)然后降温至30℃，向反应釜中顺序加入硫酸铝、碳酸锆，搅拌均匀，制得豆蛋白添加剂。

其中，豆蛋白添加剂的性能指标如表1所示。

本实施例中改性脲醛树脂粘合剂按照如下方式配制而成：豆蛋白添加剂与上述脲醛树脂按重量份比为70∶30的比例混合均匀。

配制的改性脲醛树脂粘合剂的质量指标如表2所示。

     表1  本发明豆蛋白添加剂的性能指标检测结果

	外观	pH值	固体含量(％)
				实施例1	黄色粘液	6.0-7.0	22-28
实施例2	黄色粘液	6.0-7.0	25-30
				实施例3	黄色粘液	6.0-7.0	25-30

        表2  本发明改性脲醛树脂粘合剂的质量性能指标检测结果

	pH值	固体含量(％)	粘度(20℃)(mPa·s)	游离甲醛含量(％)	贮存期(天)
						实施例1	6.0-7.2	40-52	150-400	＜0.2	20
实施例2	6.0-7.2	40-52	150-400	＜0.2	20
						实施例3	7.0-7.2	50-55	150-400	＜0.2	20

对照例1

采用上述尿素与甲醛的摩尔比为1∶1.2的脲醛树脂作为对照例1。

实验例1

分别利用本发明实施例的改性脲醛树脂胶粘剂和对照例1-2的胶粘剂来制造七层胶合板，采用以下制备工艺参数：

杨木单板：含水率5～8％；厚1.6mm；

调胶：各胶中按总重量的10％加入面粉，调和均匀；

施胶：芯板双面涂胶，涂胶量为220～300g/m²。

陈化方式及时间：闭合陈化，陈化30分钟。

预压压力及时间：压力0.8MPa，预压30分钟。

热压：热压压力1.2MPa，热压温度为120℃，热压时间为3min。

按上述工艺制造的七层胶合板的性能检测结果如表3所示，其中按GB/T17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》检测方法对生产的胶合板产品进行性能检测。

表3  胶合板的甲醛释放量与胶合强度

试件	甲醛释放量(mg/L)	胶合强度(MPa)
			实施例1	0.46	1.17
实施例2	0.32	1.09
			实施例3	0.15	0.98
对照例1	1.02	1.13

实验结果表明，采用本发明改性脲醛树脂胶粘剂制备的胶合板中甲醛释放量显著降低，与对照例1胶粘剂制备的胶合板中甲醛释放量相比，实施例1-3的甲醛释放量分别下降了55.9％、68.6％和85.3％。因此，采用本发明方法制备的脱脂豆蛋白添加剂与脲醛树脂混合使用，能够有效降低胶接制品的甲醛释放量。

此外，实验结果表明，采用经过本发明制备的豆蛋白胶粘剂添加剂与脲醛树脂混合(重量份配比在70％以下)后，可以获得胶接性能与普通脲醛树脂相当的脲醛树脂粘合剂，能够保证胶合板的胶合强度。

本发明方法制备的改性脲醛树脂胶粘剂制备的胶合板按GB/T17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》的规定，达到II类胶合板胶合强度。

II类胶合板的甲醛释放量及物理力学性能指标要求如下：E1级，甲醛释放量≤1.5mg/L；E2级，甲醛释放量≤5.0mg/L；杨木胶合板胶合强度≥0.7MPa。表3的检测结果还说明本发明的改性脲醛树脂胶粘剂对胶合板的物理力学性能影响不大，不降低胶合板的等级。

Claims (10)

1.一种脲醛树脂的添加剂，其原料包括分散介质、脱脂豆蛋白粉和络合剂。

2.如权利要求1所述的脲醛树脂的添加剂，其特征在于所述原料的重量份配比为：分散介质70-80、脱脂豆蛋白粉20-35、络合剂1-3。

3.如权利要求2所述的脲醛树脂的添加剂，其特征在于所述原料的重量份配比选择分散介质72-76、脱脂豆蛋白粉25-30、络合剂1.2-2.6。

4.如权利要求1至3任一所述的脲醛树脂的添加剂，其特征在于所述络合剂包括硫酸铝和碳酸锆，其中硫酸铝和碳酸锆之间的重量份配比为：0.4-2.4∶1。

5.一种如权利要求1所述的脲醛树脂的添加剂的制备方法，包括如下顺序进行的步骤：1)使脱脂豆蛋白粉分散在分散介质中；2)加入络合剂使其进行络合反应。

6.如权利要求5所述的脲醛树脂的添加剂的制备方法，其特征是：在所述步骤1)中，将所述脱脂豆蛋白粉加入所述分散介质后搅拌均匀，使获得的混合物在40-80℃下保温3-6小时；在所述步骤2)中，使所述混合物降温至25-35℃时加入所述络合剂并搅拌均匀。

7.如权利要求5或6所述的酚醛树脂的添加剂的制备方法，其特征是所述原料的重量份配比为：分散介质：70-80、脱脂豆蛋白粉20-35、络合剂1-3。

8.如权利要求7所述的脲醛树脂的添加剂的制备方法，其特征在于所述原料的重量份配比选择：分散介质72-76、脱脂豆蛋白粉25-30、络合剂1.2-2.6。

9.如权利要求5或6所述的脲醛树脂的添加剂的制备方法，其特征在于所述络合剂包括硫酸铝和碳酸锆，其中硫酸铝和碳酸锆之间的重量份配比为：0.4-2.4∶1。

10.一种脲醛树脂胶粘剂，其特征在于含有如权利要求1-3任一所述的脲醛树脂的添加剂。