CN108822275A - 一种生态板用冷压快速固化的低摩尔比改性脲醛树脂制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生态板用冷压快速固化的低摩尔比改性脲醛树脂。此外，本发明还公开了所述冷压快速固化的低摩尔比改性脲醛树脂的合成方法，所述方法以醛类化合物和尿素为主要原料，在脲醛树脂合成过程中采用三聚氰胺、增韧剂和增强剂进行改性，采用醛类化合物和尿素二次缩聚工艺，在脲醛树脂黏度和分子量增长同时提高脲醛树脂缩合深度，使得制备的脲醛树脂能在常温下实现快速固化和低甲醛释放量，可用于冷压贴面人造板的制造领域。

Description

一种生态板用冷压快速固化的低摩尔比改性脲醛树脂制备 方法

技术领域

本发明涉及一种脲醛树脂合成方法，具体涉及一种冷压快速固化的低摩尔比改性脲醛树脂制备方法。

背景技术

脲醛树脂分子由于具有较强亲水性使得固化后脲醛树脂中耐水性差，并且存在胶层较脆、易龟裂、耐老化性能差以及脲醛树脂中羟甲基及亚甲基醚键分解使得人造板制品甲醛释放量高等缺点，使脲醛树脂的应用范围受到一定限制，因此可采用三聚氰胺改性脲醛树脂提高耐水性、利用增塑剂改性改善胶层脆性、利用增强剂提高胶合强度，获得甲醛释放量低、胶合性能优良、柔韧性较好且常温冷压快速固化的环保型脲醛树脂。

发明内容

针对上述现有现有技术，本发明提供一种冷压快速固化的低摩尔比改性脲醛树脂制备方法，该方法能有效降低树脂中的游离甲醛释放量，并提高树脂的胶合性能和胶层柔韧性以及常温冷压固化速度。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种冷压快速固化的低摩尔比改性脲醛树脂制备方法，该方法依次包括以下步骤：

(1)加热溶解进行加成反应：采用加热和碱性条件（pH=7~8）将尿素、增韧剂和醛类化合物充分溶解、混合均匀，然后在90℃恒温条件下进行加成反应，反应时间大约1h；

(2)低分子量脲醛树脂预聚体合成：采用酸性条件（pH=5~6）将步骤（1）的尿素、增韧剂和醛类混合物充分反应，反应时间大约1h，反应温度为90℃；待达到所需黏度后即可停止反应；

(3)利用三聚氰胺、尿素和增强剂改性脲醛树脂预聚体：采用碱性条件（pH=7~8）将第二批醛类混合物和尿素，一定量的三聚氰胺和增强剂加入步骤（2）的混合树脂中，反应温度为90℃，待尿素和三聚氰胺完全溶解约30min后将树脂混合液调节为酸性（pH=5~6），反应至所需黏度；

(4)利用尿素降低游离甲醛含量：在步骤（3）完成后，在碱性条件（pH=7~8）下将第三批尿素加入树脂中降低游离甲醛含量，反应时间大约30min，反应温度为90℃，然后冷却出料。

本发明的有益效果是：经过添加增韧剂，脲醛树脂固化后胶层脆性得到改善；二次缩聚后，树脂体系的游离甲醛明显降低；利用三聚氰胺和增强剂改性后，树脂胶合干、湿胶合强度比一次缩聚所得的改性脲醛树脂明显上升。同时，利用三聚氰胺、增强剂改性脲醛树脂预聚体，可在增加树脂的初期粘着力的同时使脲醛缩聚物的性能得到良好的改善，能实现常温冷压快速固化。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，步骤(1)中第一阶段碱性为pH=7.5，反应温度为95℃，反应时间为45min；

进一步，步骤(2)中酸性为pH=5.5，反应温度为95℃，反应时间为30min；

进一步，步骤(3)中碱性为pH=7.5，反应温度为95℃，反应时间为30min；酸性为pH=4.5，反应温度为95℃，反应时间为20min；

进一步，步骤(4)中碱性为pH=7.5，反应温度为95℃，反应时间为25min；

上述参数为优选参数，在其参数下，改性环保型脲醛树脂合成过程呈现性最完整，反应速度最快，树脂胶合强度最高、甲醛释放量最低、常温冷压固化最快。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本发明的实施例中，提供了一种冷压快速固化的低摩尔比改性脲醛树脂合成方法，包括增韧剂改性的低分子量脲醛树脂预聚体合成、利用三聚氰胺、尿素和增强剂改性脲醛树脂预聚体等步骤。

首先将尿素、增韧剂和醛类化合物合成低分子量脲醛树脂：将醛类化合物50~60份、尿素15~25份、增韧剂0.5～5份和碱性催化剂5~10份加入三口烧瓶中，在碱性条件（pH=7.0~8.0）升温至95℃并保温一段时间共计45min，以便生成交联反应的主要化合物一羟、二羟和三羟甲基脲；接着加入酸性催化剂0.5~1份，将反应物的pH值调为酸性（pH=4.5~5.5），反应温度为95℃，待第一阶段的反应物充分发生缩聚反应得到初步交联的低分子量脲醛树脂预聚体，反应时间约为25~30min；第二阶段反应完毕后采用碱性催化剂将树脂混合物调为碱性（pH=7.0~8.0），反应温度为95℃，将第二批醛类化合物5~10份、尿素5~10份、三聚氰胺5～10份和增强剂0.5～5份缓慢加入反应釜继续反应30min。然后利用酸性催化剂将树脂混合物调为酸性（pH=5.0~5.5），让低分子量脲醛树脂预聚体和三聚氰胺、尿素、增强剂和醛类混合物发生缩聚反应形成高密度交联的网状结构，该阶段反应时间约25~30min。待出现絮状沉淀后利用碱性催化剂终止缩聚反应，然后加入尿素5-10份，与树脂中的游离甲醛反应30min后冷却出料。本实例获得的树脂最终固体含量为55%左右，初始黏度为30~37mPa.s，游离甲醛含量为0.22%-0.38%。

采用上述二次缩聚和醛类化合物二次添加方法，能得到初黏度较好、胶合强度高、游离甲醛含量低、胶合板甲醛释放量低、常温冷压快速固化的环保型改性脲醛树脂。

下面的实施例只是用于详细说明本发明，并不以任何方式限制发明的范围。

(1)实施例一

本实施方式采用甲醛60份、尿素33份、增韧剂6份、三聚氰胺8份和增强剂3份合成环保型改性脲醛树脂，具体步骤如下：

①加热溶解进行加成反应：采用加热和碱性条件（pH=7.5）将尿素、增韧剂和甲醛溶解并混合均匀后在90℃恒温条件下反应1h；

②低分子量脲醛树脂预聚体合成：采用酸性条件（pH=5.5）将步骤（1）生成的羟甲基脲在90℃条件下充分反应，当黏度出现烟雾状浑浊点即可停止反应，该阶段反应时间大约30min；

③在碱性条件（pH=8.0）将第二批甲醛和尿素，一定量的三聚氰胺和增强剂加入混合树脂中，反应温度为90℃，加热30min后将树脂混合液调节为酸性（pH=5.0），反应至出现沉淀式浑浊点，立即将树脂溶液调至碱性（pH=8.0）；

④将第三批尿素加入树脂溶液并反应时间30min，反应温度为90℃，然后冷却出料；

⑤本实施方式所得预固化脲醛树脂分子量具体数据如下：

(2)实施例二

本实施方式采用甲醛58份、尿素32份、增韧剂4份、三聚氰胺7份和增强剂3.5份合成环保型改性脲醛树脂，具体步骤如下：

①加热溶解进行加成反应：采用加热和碱性条件（pH=8.0）将尿素和甲醛溶解并混合均匀后在95℃恒温条件下反应50min；

②低分子量脲醛树脂预聚体合成：采用酸性条件（pH=5.0）将步骤（1）生成的羟甲基脲在95℃条件下充分反应，当黏度出现烟雾状浑浊点即可停止反应，该阶段反应时间大约20min；

③在碱性条件（pH=8.0）将第二批甲醛和尿素，一定量的三聚氰胺和增强剂加入混合树脂中，反应温度为95℃，加热30min后将树脂混合液调节为酸性（pH=4.5），反应至出现沉淀式浑浊点，立即将树脂溶液调至碱性（pH=8.0）；

④将第三批尿素加入树脂溶液并反应时间30min，反应温度为95℃，然后冷却出料。

⑤本实施方式所得预固化脲醛树脂分子量具体数据如下：

Claims (5)

1.冷压快速固化的低摩尔比改性脲醛树脂，其特征在于，树脂原料配方以质量份计，组成为：

尿素 45～55份

醛类化合物 55～65份

三聚氰胺 2～5份

碱性催化剂 5～20份

酸性催化剂 0.5～5份

增强剂 0.5～5份

增韧剂 0.5～5份

（1）低分子量脲醛树脂预聚体：采用碱-酸工艺将尿素、醛类化合物、增韧剂，经加成和缩聚反应后合成低分子量脲醛树脂预聚体，当得到所需分子量后停止缩聚反应；

（2）三聚氰胺和增强剂改性低分子量脲醛树脂预聚体：采用碱-酸工艺以三聚氰胺和增强剂在高温下与步骤（1）的预聚体在碱性条件下搅拌均匀，在酸性条件下进行缩聚反应，当得到所需分子量后停止缩聚反应；

（3）利用尿素降低树脂中游离甲醛含量：在高温碱性条件下利用尿素降低步骤（2）合成的高摩尔比改性脲醛树脂，待尿素完全溶解后缓慢降温，并将合成完毕的环保型改性脲醛树脂调至碱性冷却取出。

2.根据权利要求1所述的冷压快速固化的低摩尔比改性脲醛树脂，其特征是：所述醛类化合物为多聚甲醛、乙醛、糠醛或水杨醛中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的冷压快速固化的低摩尔比改性脲醛树脂，其特征是：碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、碳酸钠、碳酸钾或氧化钙中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的冷压快速固化的低摩尔比改性脲醛树脂，其特征是：酸性催化剂为甲酸、盐酸、氯化铵、过硫酸铵或硫酸铵中的任意一种。

5.冷压快速固化的低摩尔比改性脲醛树脂，其特征是：依次包括以下步骤：

（1）加热溶解进行加成反应：采用90℃的水浴将增韧剂、尿素和醛类化合物进行溶解，调至碱性之间；

（2）预聚体合成：待保温完毕后调至酸性之间，反应至所需黏度后停止反应；

（3）利用三聚氰胺、尿素以及增强剂改性脲醛树脂预聚体：在碱性条件下将三聚氰胺、尿素以及增强剂加入预聚体中反应一定时间后调节为酸性，反应至所需黏度；

（4）利用尿素降低游离甲醛含量：在步骤（3）完成后，在碱性条件下将尿素加入树脂中降低游离甲醛含量。