人造板用脲醛胶面临的问题及对策
人造板
注：带●为补充参考内容，不是思考题。
1、什么是人造板？为什么要发展人造板？人造板是以木材的板材或其他植物纤维为原料，通过专门的工艺过程加工分离成各种单元材料后，施加胶黏剂或不加胶黏剂，在一定的条件下压制而成的板材或型材。
（1）改善材性：木材使用受到各向异性、缺陷和径级限制；（2）提高利用率，节约资源，降低对木材质材要求，充分利用加工剩余物等；（3）扩大了木材用途和附加值，小径材、低等级木材经改性、重组加工成单板层积材、刨花板等各种人造板以替代木材使用。
2、简述人造板的生产方法。
人造板生产方法按板坯成型时组成单元的含水率分三类：干法；湿法；半干法。
根据板坯在压制成品时加热和不加热，分为冷压法和热压法。
3、人造板的基本性质是什么？（1）外观性能：产品的外形尺寸及偏差、翘曲度、材质缺陷、加工缺陷、边缘不直度、两对角线差等。
（2）内在性能：包括人造板的物理性能、力学性能、耐久性、表面特性和特殊性能等。
a 物理性能：含水率、密度、吸水率、吸水厚度膨胀率、游离甲醛释放量b 力学性能：胶合质量、静曲强度、弹性模量、内结合强度。
4、简述人造板的构成原则。
对称原则：在人造板的对称中心平面两侧的相应层内的单元，其树种、厚度制造方法、纹理方向、含水率等均应相同。
层间纹理排列原则奇数层原则5、写出用干热法生产胶合板的工艺流程。
原木—截断—剥皮—单板旋切—剪板—单板干燥—拼接—修补—涂胶与组坯—热压—裁边—砂光—检验与分等●剥皮方法：机械剥皮、水力、人工●人造板生产过程分为：构成单元制造、板的成型及加工。
●老三板：胶合板、纤维板、刨花板●新三板：华夫板（又称大刨花板）、定向刨花板、复合刨花板或复合纤维板●人造板常用的贴面材料：薄木、印刷装饰纸、合成树脂装饰纸。
●制定技术标准基本原则：目的性原则、最大自由度原则、可证实性原则。
●我国木材热处理工艺以非冷冻材冬季热处理为主要基准，热处理工艺：（1）升温阶段（2）保温阶段（3）自然冷却均温阶段●石蜡乳液防水剂制备工艺：固体石蜡—融化—蜡油、乳化剂、乳化水—乳化反应—稀释—贮存注：石蜡为有机易燃物质，不能用明火直接熔化，需采用熔化槽将其熔融为液体。
脲醛树脂——精选推荐
脲醛树脂胶粘剂是以脲素与甲醛生成的以树脂为主体的胶粘剂，脲醛树脂几乎是所有合成树脂中最廉价的，又因具有较好的性能(如较高的胶接强度，耐热性和耐老化性等)，且固化快，毒性低，原料易得，制造工艺简单，使用方便，胶层色浅且不污染板面而广泛应用于刨花板、胶合板、纤维板和细木工板等人造板的制造及矿物棉、矿物纤维和铸体砂型等材料粘接，是竹、木加工纸张粘接，钢化涂料等行业应用广泛的一种胶粘剂，是市场上需求量最大的胶粘剂之一[1]。
本研究采用添加聚乙烯醇对脲醛树脂胶加以改性，得出了其适宜的工艺条件和添加比例，所得改性脲醛树脂胶性能优于一般的脲醛树脂，尤其在粘接速度、耐水性、强度等方面有较大的提高。
1实验1．1原料及仪器原料：(1)脲素；(2)甲醛，化学纯；(3)六次甲基四胺，分析纯；(4)氢氧化钠；(5)聚乙烯醇。
仪器：250mL三颈烧瓶，球形冷凝管，电动搅拌器，200℃温度计，粘度计，电热套。
1．2实验原理1．3步骤①在带有电动搅拌器的250ml的三颈烧瓶中，加入1g PVA和30g质量分数为35％甲醛水溶液。
加热至4O℃左右，反应5min，使PVA基本溶解，溶液透明，允许有少量悬浮物；②升温至5O℃左右，加1．5g六次甲基四胺，全溶后用质量分数为2O％的氢氧化钠调pH值至8．0左右；③尿素5O g，按7：2：1质量比，分3次投料，升温至6O℃，投入第一批，并加0．5g PVA，缓缓升温到8O℃，反应30min；④用氢氧化钠调节pH=7．0，加入第二批尿素，保持温度8O℃以上。
反应30min；⑤再用氢氧化钠调节pH=8．0，加入第三批尿素，反应2O min；⑥降温至4O～5O℃，用NaOH调pH值至7．5-8．0，冷却出料得产品[2]。
2结果与讨论2．1各因素对反应的影响2．1．1原料量比(A)的影响固定其他条件，选定不同的甲醛与脲素的质量比，得实验数据见表1。
甲醛／脲素的量比降低，则胶粘剂羟甲基及游离醛含量降低，导致产品粘接力下降，储存稳定性下降。
高效脲醛树脂环保除醛剂（让你的人造板符合E0-E1-E2级环保标准）
高效脲醛树脂环保除醛剂（让你的人造板符合E0-E1-E2级环保标准）主要成分：本产品是一种高效氧化分解游离甲醛的高科技环保产品材料，关键原料为纳米级有机金属液体，是多种分解甲醛结合物质的高分子聚合物，技术指标：外观：该产品分白色液体状和固体粉末状两种有效成分≥99.9%性能和用途：1、液体环保除醛剂融除臭和除醛于一体，用于清除甲醛和储存过程中释放出的游离甲醛，加入到脲醛树脂胶液中，完全达到国家强制标准，符合欧美CARB2、日本F4星检测要求，具有增加树脂粘度和产品的干湿强度，提高耐水性，缩短预压时间，除甲醛持久不反弹等特性。
2、固体环保增强助剂融除醛和增强于一体，用于清除甲醛及增加板材的干湿强度，即增加脲醛树脂的固体含量又延长胶液的储存期。
提高耐水性，缩短预压时间，除甲醛持久不反弹等特性。
3、固体脲醛胶改性剂融除醛、增加固体含量和延长胶液储存期于一体，同样使脲醛胶液和板材达到国家强制要求，除甲醛持久不反弹。
用法与用量：液体环保除醛剂：胶厂在使用该产品过程中不改变制胶工艺，在制胶反应终点后，降温至40°-50°之间加入该产品3%-5%即可，充分搅拌10-20分钟，调PH值8.0以上即可放胶.为了降低生产成本，在加入该产品的同时，也相应减去同等或2倍的尿素，因各厂配方不同，建议先测出原胶液中的游离甲醛的含量，找出合理的比例，再投入大批量生产，以达到最好的使用效果。
固体环保增强助剂：胶厂在使用该产品过程中不改变制胶工艺，在制胶反应终点后，88°加入该产品5‰-2%即可，保温30分钟左右即可投其它料。
固体脲醛胶改性剂：胶厂在使用该产品过程中不改变制胶工艺，在制胶反应终点后，75°加入该产品1%-5%即可，保温30分钟左右即可投其它料。
为了降低生产成本，在加入该产品的同时，也相应减去同等或2倍的尿素，因各厂配方不同，建议先测出原胶液中的游离甲醛的含量，找出合理的比例，再投入大批量生产，以达到最好的使用效果。
人造板用甲醛树脂标准
人造板用甲醛树脂标准摘要：1.人造板与甲醛树脂的概述2.人造板中甲醛树脂的作用3.甲醛树脂的安全性问题4.人造板甲醛树脂的检测标准5.替代甲醛树脂的方案正文：1.人造板与甲醛树脂的概述人造板是一种广泛应用于室内装饰和家具制造的板材，以木质纤维或其他植物纤维为原料，经过机械加工和化学处理而制成。
其中，甲醛树脂是一种常用的胶粘剂，它在人造板中发挥着关键作用，使板材具有良好的物理性能和耐久性。
2.人造板中甲醛树脂的作用甲醛树脂作为人造板中的胶粘剂，主要起到以下作用：- 增强板材的结构强度：甲醛树脂能将板材中的纤维粘结在一起，提高板材的强度和稳定性。
- 提高板材的耐久性：甲醛树脂能抵御水分、腐蚀和虫蛀，使板材具有较长的使用寿命。
- 改善板材的加工性能：甲醛树脂使得板材在切割、锯刨等加工过程中更加容易成型。
3.甲醛树脂的安全性问题尽管甲醛树脂对人造板的性能有着重要作用，但其含有的甲醛成分可能会对人体健康产生影响。
甲醛是一种挥发性有机化合物，长期暴露在高浓度的甲醛环境中，可能导致呼吸道疾病、皮肤过敏等症状。
因此，在使用人造板时，需要关注甲醛树脂的安全性问题。
4.人造板甲醛树脂的检测标准为了保障人造板中甲醛树脂的安全使用，我国制定了一系列检测标准。
其中，GB18580-2001《人造板及其制品中甲醛释放限量》是对人造板中甲醛含量的检测标准。
根据标准，人造板的甲醛释放量应符合以下要求：- A 类实木复合地板：甲醛释放量≤0.12mg/L- B 类实木复合地板：甲醛释放量≤0.50mg/L- C 类实木复合地板：甲醛释放量≤1.50mg/L5.替代甲醛树脂的方案为了减少人造板中甲醛树脂的使用，可以采用以下替代方案：- 异氰酸酯树脂（MDI）：MDI 是一种无甲醛释放的胶粘剂，可用于替代脲醛树脂。
虽然成本较高，但其环保性能更好。
- 聚氨酯树脂：聚氨酯树脂也是一种无甲醛释放的胶粘剂，可用于替代甲醛树脂。
其性能与甲醛树脂相近，但成本较低。
脲醛树脂胶制备的创新思维与应用实践
ＰＲＯＤＵＣＴＩ ｏＮ ＆ ＡＰＰＬＩ ＣＡＴＩ ＯＮ
林 产 工 业
ＣＨＩ ＮＡ ＦＯＲＥＳ Ｔ ＰＲＯＤＵＣＴＳ Ｉ ＮＤＵＳＴＲＹ
脲 醛 树 脂 胶 制 备 的创 新 思维 与应 用 实践
黎健 民 刘 定之
摘要 ： 介绍 了一种脲醛树脂胶制 备的新思维 ， 新工艺。用高摩尔 比将脲醛树脂胶 快速从 热塑性转化为网状立体结构的
Ｌ Ｉ Ｊ ｉ ａ ｎ － ｍｉ ｎ ’ Ｌ Ｉ Ｕ Ｄ ｉ ｎ ｇ － ｚ ｈ ｉ
（１ ． Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｊ ｕ ｎ ｌ ｏ ｎ ｇ Ｗｏ ｏ ｄ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｅ ｎ ｐ ｉ ｎ ｇ ５ ２ ９ ４ ５ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ
脂 胶在 人造 板工业 上 的进一 步发 展 。
国人 造板 工 业 发 展 的绊 脚 石 ， 也 是 当前 国内人 造 板 市 场 与世 界接 轨 的最棘 手 问题 。 ２ ０世纪 ６ ０ —７ ０年代 生 产 者 普 遍 采用 高 摩 尔 比制 造 人造 板 ， 板 材 强 度高 、 耐水 ，
文献 标识 码： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ １ — ５ ２ ９ ９（ ２ ０ １ ７） ０ ６ — ０ ０ ２ ７ — ０ ３
ＤＯ Ｉ ： １ ０ ． １ ９ ５ ３ １ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ｌ ０ ０ ｌ — — ５ ２ ９ ９ ． ２ ０ １ ７ ０ ６ ０ ０ ７
Ｉ ｎｎｏ ｖ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｔｈｉ ｎｋｉ ｎｇ ａ ｎ ｄ Ｐｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ Ａｐｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｕｒ ｅ ａ Ｆｏ ｒ ｍａ ｌ ｄｅ ｈｙ ｄ ｅ Ｒｅ ｓ ｉ ｎ Ａｄｈｅ ｓ ｉ ｖ ｅ Ｐｒ ｅ ｐａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
环保人造板用脲醛树脂胶粘剂
④ 人造板在 使用过程 中受到温 湿度等环境 因素 的影 响而降
解 释 放 出 甲醛 （ 甲醛 释 放 量 如 表 １ 示 ） 其 所 。
表 １ 甲醛 释 放量 与 时 间 的关 系
Ｔａ ． Ｒｅ ａｉ ｎ ｂ ｔ ｅ ｎ １ ｌ ｅ ｖ ｅｒ ｌ ａ ｉ ｇｃ ｎ ｅ ｔ ｎ ｍｅ ｂ１ ｌ ｔｏ ｅｗｅ ｎ ｆ ｌ ｄ ｈ ｄ ｅ ｓｎ ｏ ｔ ｎ ｄ ｔ ｏ ａ ｅ ａ ｉ
３２ Ｅ 胶 合 板 （ 细 木 工板 用胶 粘 剂 ） 胶 工 艺 ． 级 或 制
时 间／ ｄ 甲醛 释 放 量／ ・ １ ０ ｇ ｍｇ （ ０ ）
ห้องสมุดไป่ตู้
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２ 降 低 人 造 板 中游 离 甲醛 的途 径
时 效 果 良好 。② 改 变 制 胶 工 艺 ， 分 阶段 加 入 尿 素 （ ３次 ） 如 分 、
操作 方 法 ： 将 １ ０ ｇ甲醛 溶 液 加 入 釜 中 ， 节 ｐ 值 ① ０ｋ ０ 调 Ｈ 至 ７５ ７８ 加 入 ３ ０ｋ Ｉ升 温 至 ８ ．— ．； ８ ｇＵ ， ５℃保 温 ４ ｉ（ 温 期 ０ｒ ｎ 保 ａ
Ｕ 胶是 由不同聚合度 、 同聚合结构 的多种聚合物 组成 的水 Ｆ 不
（ ） 意 事 项 ： 制成 的 Ｕ ２注 ① Ｆ胶 在 使 用 时 保 持 施 胶 量 、 热
压时间等生产工艺基本 不变 ； 纤 维干燥含水率控制在 ８ ② ％－
９ 车速 等均 保持 不变 ； 特 种 交联 催化 剂 在 Ｕ ％， ⑧ Ｆ胶 中 ２ ｄ内 （ 或
脲醛树脂固化机理及其应用
第29卷 第4期2007年7月北 京 林 业 大 学 学 报JOURNAL OF BEIJING FORES TRY UNIVERSITYVol.29,No.4Jul.,2007收稿日期:2006--09--07http: 基金项目:国家科技支撑计划课题(2006BAD18B09)、 948 国家林业局引进项目(2006--4--107).第一作者:李建章,博士,副教授.主要研究方向:木材胶粘剂与木质复合材料.电话:010--62336092 Email:lijianzhang126@126 com 地址:100083北京林业大学材料科学与技术学院.脲醛树脂固化机理及其应用李建章 李文军 周文瑞 范东斌 高 伟(北京林业大学材料科学与技术学院)摘要:脲醛树脂在人造板生产中的大量使用是室内空气中产生甲醛污染的主要原因.掌握脲醛树脂的固化机理将成为解决甲醛污染问题的关键.该文依据高分子缩聚的经典理论和胶体学说以及一些实验与生产事实,讨论了脲醛树脂中的游离甲醛问题、胶接制品的甲醛释放问题、脲醛树脂的耐水性问题、脲醛树脂固化速度与摩尔比以及固化剂种类的关系问题,分析了脲醛树脂固化的经典理论与胶体学说存在的问题.关键词:脲醛树脂,甲醛释放,经典缩聚理论,胶体学说中图分类号:TQ433 4 文献标识码:A 文章编号:1000--1522(2007)04--0090--05LI Jian -zhang;LI Wen -jun;ZHOU Wen -rui;FAN Dong -bin;GAO Wei.Curing mechanism of urea -formaldehyde resin and its application .Journal o f Beijing Forestry University (2007)29(6)90--94[Ch,11ref.]College of Materials Science and Technology,Beijing Forestry University,100083,P.R.China.The wood -based boards mostly bonded with urea -formaldehyde (UF)resin are the main reasons of formaldehyde pollution of indoor air.To master the curing mechanism of UF resin is the key for resolving the formaldehyde pollution proble m.According to the traditional condensation polymerization theory,colloidal concept of UF resin,and some e xperimental and production facts,this paper discussed the formaldehyde content of UF resin,formaldehyde emission and water resistance of wood -based boards,and the effec ts of molar ratios and catalysts on the curing rate of UF resin,the existent problems of the traditional condensation polymerization theory,and the colloidal concept for explaining the curing mechanism of UF resin were clarified.Key wordsurea -formaldehyde resin,formaldehyde emission,traditional condensation polymerizationtheory,colloidal concept脲醛树脂因其良好的性能和低廉的价格(是合成树脂中价格最低的)而得到广泛应用,它是胶粘剂中用量最大的品种.特别是在木材加工业各种人造板的制造中,脲醛树脂及其改性产品占胶粘剂总用量的90%左右.然而,用脲醛树脂生产的人造板在制造和使用过程中存在着甲醛释放的问题.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高居第二位.甲醛对眼、粘膜和呼吸道均有刺激作用,会引起慢性呼吸道疾病、过敏性鼻炎、免疫功能下降等病症;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,因此释放甲醛问题严重损害着生产者和使用者的身体健康.继 煤烟型 、 光化学烟雾型 污染后,现代人正身陷于以 室内空气污染 为标志的第三污染时期,其中甲醛是主要污染物之一.使用脲醛树脂生产的人造板及其制品是甲醛污染的主要来源,且具有长期性的特点[1].近几年来,室内空气中的甲醛污染已经给人们的健康带来了严重威胁,解决各类使用脲醛树脂生产的人造板及其制品中严重的甲醛释放问题已经刻不容缓.为此,我国颁布了强制性国家标准GB18580 2001 室内建筑装饰装修材料 人造板及其制品中甲醛释放限量 [2],2002年1月1日开始试行,7月1日强制实施.脲醛树脂的使用已经有100多年的历史,但是其固化及胶接机理研究还不透彻,特别是低摩尔比脲醛树脂的固化及胶接机理还不完全清楚.真正掌握脲醛树脂、特别是低摩尔比脲醛树脂的固化与胶接机理,将成为解决上述问题的关键.本文依据高分子缩聚的经典理论、胶体学说和一些实验与生产事实对脲醛树脂的固化机理以及实际应用中的一些问题进行了分析、探讨.1 脲醛树脂固化的经典缩聚理论经典缩聚理论认为,当甲醛与尿素的摩尔比大于1 0时,脲醛树脂的合成与固化反应属于体型缩聚;一般作为胶粘剂使用时,通过控制反应程度(低于凝胶点)先合成脲醛树脂初期树脂,胶接制品时再进一步缩聚交联成体型结构.经典理论认为,脲醛树脂初期树脂的生成分两个阶段.第一阶段即碱性介质中甲醛与尿素的加成(羟甲基化)阶段,它取决于尿素与甲醛的摩尔比,可生成一羟甲基脲、二羟甲基脲、三羟甲基脲.虽然尿素具有4个官能度,但四羟甲基脲却从未被分离出来.第二阶段即酸性介质中羟甲基脲的缩合(亚甲基化)阶段,生成具有亚甲基键或醚键连接的低聚物,可以是水溶或水不溶的预聚物.传统的化学分析方法与现代的仪器分析基本证实了上述经典理论对脲醛树脂结构的描述.传统的经典理论认为,脲醛树脂是热固性树脂,当树脂的pH值降至3 0~4 0时,立即固化.在固化过程中,树脂的一些具有反应活性的官能团,如 C H2OH、 NH 、 NH2进一步发生反应,使树脂交联形成三维网络结构,变成不溶和不熔的白色块状物.2 脲醛树脂的胶体学说无论是脲醛树脂的性质,还是脲醛树脂生产过程中出现的一些问题,有许多是经典理论无法解释或者解释得十分勉强的[3].如,大部分热固性树脂即使有颜色,也都是透明体系,而合成的脲醛树脂常常一开始或存放一段时间后是乳白、不透明的;大部分热固性树脂固化后的产物为透明的玻璃态,断裂面平滑,而固化后的脲醛树脂为乳白色、不透明,具有结晶构造,断面有球形结构;典型的脲醛树脂可以通过超离心沉降分离出呈球形粒子的固体;脲醛树脂的生产过程中,酸性阶段黏度增长至一定程度加入固体尿素后,树脂的黏度往往会下降很多.针对以上问题,1983年Pratt在WSU胶粘剂年会上第一次提出了脲醛树脂的胶体学说,并随后在Journal Adhesion杂志上发表[4].他认为脲醛树脂是线性的聚合物,在水中形成胶体分散体系,当胶体稳定性遭到破坏时,胶体粒子凝结、沉降,脲醛树脂发生固化或凝胶.脲醛树脂胶体的稳定性是由于粒子周围有一层甲醛分子吸附层或质子化的甲醛分子吸附层,当胶粒凝结时,就有甲醛或氢离子释放出来.胶体学说认为,脲醛树脂的固化是胶体粒子聚结和发展其粒子聚结结构的过程.它要求胶粒有一最低限浓度,在没有达到这一浓度时,黏度增长是有限的(只是粒子的体积效应);达到这一浓度后,由于粒子聚结形成粒子结构,黏度就会突变.脲醛树脂逐渐变混是粒子由小到大发展过程的表现.高摩尔比脲醛树脂由于甲醛的溶剂化使粒子变小,发展成较大粒子需要时间,这就使混浊现象延迟.脲醛树脂胶体学说对低摩尔比脲醛树脂合成、固化过程中的一些问题和现象解释得比较清楚.当前低摩尔比脲醛树脂在工业生产使用中占主导地位,所以,脲醛树脂胶体学说在理论和实践方面均有其现实意义.3 脲醛树脂的经典理论与胶体学说在实际生产中的应用目前,脲醛树脂作为胶粘剂使用存在一些问题,如脲醛树脂的游离甲醛和胶接制品(人造板等)的甲醛释放、耐水性差、低摩尔比脲醛树脂固化速度慢与贮存稳定性差等.在这些问题上,经典理论在实际应用中发挥了较大作用,而胶体学说给我们提出了新思路.3 1 脲醛树脂和胶接制品的甲醛释放问题根据经典理论,甲醛与尿素的反应为可逆反应.甲醛的量越大,甲醛的未反应部分即甲醛的残留就越大,游离甲醛含量就越高;同时,甲醛的量越大,生成的羟甲基和醚键也越多,固化后胶层老化(水解、热解)释放的甲醛量越高,也就是人造板等制品的甲醛释放量越高.因此按照经典理论,通过降低甲醛与尿素的摩尔比、合成后期真空脱水等就能够有效降低脲醛树脂游离甲醛含量以及胶接制品的甲醛释放量,这些方法在工业生产上已经普遍使用[5].另外,通过控制反应条件,在脲醛树脂合成过程中生成较多的稳定的亚甲基键连接以及Uron环状结构,同样可以降低胶接制品的甲醛释放量[6--7].胶体学说则认为,脲醛树脂属于胶体,甲醛有助于胶体的稳定;脲醛树脂凝胶、固化时放出甲醛.如果找到能够替代甲醛作为脲醛树脂树脂稳定剂的物质,就可以解决人造板的甲醛释放问题.胶体学说为解决脲醛树脂甲醛释放问题提供了新思路,但还没有得到很好的实践验证.这方面的研究有待于进一步深入.3 2 耐水性问题经典学说认为,脲醛树脂的耐水性与树脂结构有关,如采用较高的摩尔比(1 5左右)使脲醛树脂91第4期李建章等:脲醛树脂固化机理及其应用具有高的交联度,就能够显示出高的耐水性;反之摩尔比过低(如低于1 05)难以形成交联结构时,耐水性与胶接强度就低.当然,如果摩尔比过高(如高于2 0)时,由于生成较多的醚键和富余较多的羟甲基,反而导致耐水性下降.这些在生产实践中已经得到证实.经典学说还认为,脲醛树脂水解性是脲醛树脂分子主结构即价键的酸水解,改进其耐水性能只能从水解条件方面着手,即降低其酸性.研究发现,将脲醛树脂固化后的胶层调至中性,则表现出非常优越的耐水性.例如,将弱碱性玻璃微粉加入脲醛树脂中或将胶合板用碳酸氢钠水溶液处理,使其固化后的胶层呈现中性或弱碱性,则脲醛树脂能够表现出很高的耐水性、甚至具有一定的耐沸水性.同时,亚甲基键与Uron结构稳定性高、耐水解性强,通过控制反应过程,生成较多的亚甲基连接与Uron结构将有助于提高脲醛树脂的耐水性.这些已有实验证实[8].在耐水性问题上胶体学说则认为,价键酸水解可以放到后一步考虑,脲醛树脂表现出的多级结构和稳定性是主要的.但是,该学说在实际应用中还没有很好地发挥作用.3 3 固化速度问题3 3 1 脲醛树脂摩尔比与凝胶点的关系对于体型缩聚反应的凝胶点预测,Carothers推导出了著名的Carothers方程[9]:P c=(2 f) 100%(1)式中,P c是凝胶点(%),即发生凝胶化时的反应程度(认为此时的聚合度无限大); f是体系平均官能度.只要计算出 f就可以利用Carothers方程很容易地预测体型缩聚反应的凝胶点.而 f为非过量物质的官能度总量的2倍与单体总物质量之比.表1列出了几个不同摩尔比的脲醛树脂体型缩聚反应的平均官能度和凝胶点预测值.其中,甲醛的官能度为2,尿素的官能度为3(虽然,尿素有2个NH2,总计4个H,但平均只有2 8~3个H是活泼的、可以参与化学反应,因此可以认为尿素的官能度是3).表1 不同摩尔比脲醛树脂体型缩聚反应的平均官能度和凝胶点预测值TABLE1 P c and f of UF resins wi th different molar ratios摩尔比(F U)0 91 01 051 31 5 f1 892 002 052 262 40P c %10610097 688 583 3凝胶点等于100%表示反应程度为100%,也就是所有的官能团全部反应时才能形成凝胶,这种情况是困难与不可能的.因此,摩尔比为1 0的脲醛树脂是难以凝胶化的.同样,摩尔比为0 9的脲醛树脂的凝胶点大于100%表示不能发生凝胶.摩尔比为1 05的反应体系可以发生凝胶,但理论上反应程度必须达到97 6%以上时才出现凝胶化现象;而摩尔比为1 3时反应程度为88 5%就可以了.理论和实践表明,缩聚反应后期,由于体系黏度很高而未反应官能团很少且往往被包埋,从而造成缩聚物后期的反应程度难以提高,因此低摩尔比的脲醛树脂固化速度要比高摩尔比的慢很多.反映到工业生产上,低摩尔比脲醛树脂胶接人造板的热压周期长、生产效率低.当然,凝胶点的预测是在没有被胶接物(如木材)存在的前提下进行的.当用脲醛树脂生产人造板时,由于木材的化学成分中含有大量的羟基、羟甲基等活性基团,这些基团在一定条件下可能与脲醛树脂中的羟基、羟甲基以及氨基、亚氨基等结合形成化学键或氢键.这样,即使脲醛树脂的摩尔比很低,胶接木材时也可能借助于木材中的活性基团而形成化学或物理交联,表现出较高的胶接强度与一定的耐水性.有专利报道,摩尔比低于1 0的三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂也能制造出内聚强度很高的MDF[10],实际生产中也已经开始应用摩尔比低于1 0的改性脲醛树脂.研究发现,摩尔比为0 8、0 9的脲醛树脂,当使用氯化铵或硫酸铵作为固化剂时,确实如经典缩聚理论预测的那样难以固化.按常规方法测定固化时间时,难以出现凝胶化现象,仅仅是水分挥发而变得黏稠.但是,当使用过硫酸铵、过硫酸钾作固化剂时,则能够很快凝胶变成固体[11].这说明使用不同固化剂时,脲醛树脂的固化机理可能不同.3 3 2 固化促进机理与固化剂种类的影响脲醛树脂胶粘剂调胶时,一般都要加入氯化铵、硫酸铵等强酸弱碱盐作为固化剂.4NH4Cl+6C H2O 4HCl+(C H2)6N4+6H2O(1)NH4Cl HCl+NH3(2)NH4Cl+H2O HCl+NH4OH(3)一般认为,强酸弱碱盐催化的脲醛树脂的固化机理,主要是盐与树脂中的游离甲醛反应放出无机酸,使体系的pH值下降,导致缩合反应加速而使树脂快速凝胶、固化,如反应式(1)所示.研究和实践已经证实,脲醛树脂胶粘剂中游离甲醛含量越低,其固化时间越长,证明反应式(1)起主导作用.虽然铵盐可以加热分解以及在水中水解放出无机酸,如反应式(2)、(3)所示,但是这些反应可能不占主导地位.92北 京 林 业 大 学 学 报第29卷另外,如果在低游离甲醛含量的脲醛树脂胶粘剂中直接加入强酸(如盐酸、硫酸),也可以使树脂的固化时间大为缩短,甚至会使首先接触酸的树脂部分瞬间凝胶、固化而不能使用.强酸能够使低游离甲醛含量脲醛树脂胶粘剂快速固化的现象,说明了体系pH值降低是脲醛树脂胶粘剂固化的关键之一.低游离甲醛含量脲醛树脂胶粘剂用铵盐固化时,固化速度变得很慢,其主要原因之一也是由于体系pH值降低较慢、降幅较小所致.因此,经典理论认为树脂结构、体系pH值是脲醛树脂固化速度的决定因素.实验与生产实践也证明了pH值对脲醛树脂固化速度的重要影响.按照胶体学说,脲醛树脂是胶体,电解质的加入将有助于脲醛树脂的凝胶、固化.据报道,在脲醛树脂中添加食盐既可提高其固化速度,又可降低成本,这已被美国工业界普遍采用.胶体学说认为,添加食盐使胶粒的双离子层变薄,胶粒不稳定,凝结加速,并合理地解释了过程中pH值微小的变化.不过,研究表明氯化钠虽然确实能够加速脲醛树脂的固化,但是效果非常有限[11].另外,在脲醛树脂合成过程中和合成后加入氯化钠,脲醛树脂的贮存期并无很大变化,说明脲醛树脂的胶体成分并不很大.3 4 脲醛树脂固化前后的外观按照胶体学说,由于脲醛树脂属于胶体,即使高摩尔比的脲醛树脂起初是透明的,存放一段时间后应会变成乳白色,脲醛树脂固化后的断面有球形构造.事实上,脲醛树脂即使合成初期是透明的,存放一段时间后都变成乳白色,并且氯化铵、硫酸铵作固化剂的脲醛树脂固化后的外观确实如上所述.但是,研究发现[11],即使脲醛树脂固化前是乳白色的,当使用过硫酸铵作固化剂时,不同摩尔比(0 8~1 2)的脲醛树脂固化后均断面平滑、外观透明.另外,相同摩尔比的脲醛树脂合成工艺不同时,产品的外观也完全不同.如,摩尔比为1 05的脲醛树脂根据合成工艺不同其外观可以是乳白的,也可以是透明的;并且如果合成工艺合适,脲醛树脂贮存1个月后仍然能够保持透明.观测脲醛树脂固化前后的外观可以推断,脲醛树脂具有一定的胶体性质,但可能不完全属于胶体;不同反应条件下合成的脲醛树脂其性质不同、不同固化剂作用下其固化机理可能不同.当然,脲醛树脂的固化过程是很复杂的,其固化速度除了跟体系pH值有关外,还跟树脂的合成工艺、树脂结构等有关.更多的研究、实践还有待于进一步深入.4 脲醛树脂固化的经典理论与胶体学说存在的问题4 1 经典理论存在的问题经典理论虽然在脲醛树脂固化机理解释与实际应用中发挥了重要作用,为解决脲醛树脂存在的问题做出了重大贡献,但是仍然有一些现象难以得到圆满解释,如:摩尔比低于1 0的脲醛树脂在强酸或者过硫酸盐作固化剂时能够快速固化成固体;用氯化铵、硫酸铵作固化剂时,脲醛树脂固化后呈不透明的乳白色、断面粗糙,而当使用过硫酸盐作固化剂时则固化后的树脂透明、断面平滑;摩尔比低于1 0的脲醛树脂胶接的制品仍然具有较高的胶接强度.4 2 胶体学说存在的问题胶体理论虽然对解决脲醛树脂存在的诸如甲醛释放问题、耐水性问题提出了新思路,但是到目前为止还没有充分发挥作用,还有很多问题难以解释,如:较高摩尔比(1 5左右)脲醛树脂与低摩尔比(如1 1以下)脲醛树脂相比,耐水性、胶接强度完全不同;虽然用氯化铵、硫酸铵作固化剂时,脲醛树脂固化后呈不透明的乳白色、断面粗糙,显示了胶体性质,但当使用过硫酸盐作固化剂时则固化后透明、断面平滑;氯化钠加入脲醛树脂中对其贮存期影响不大等.5 结 论脲醛树脂的固化机理主要符合经典缩聚理论,但同时也在一些方面与胶体学说相符.经典缩聚理论在实际应用中对解决脲醛树脂及其制品的甲醛污染问题、耐水性问题等方面发挥了重要作用,而胶体学说虽然提出了解决脲醛树脂甲醛释放等问题的新思路,但还没有得到很好的实践验证.可以说,脲醛树脂既具有普通热固性树脂的特点,同时某些方面又具有胶体的性质.因此,脲醛树脂固化的经典理论与胶体学说都在一定条件下发挥作用.为了很好地解决脲醛树脂实际应用中存在的甲醛污染等问题,更加深入地进行脲醛树脂固化机理方面的研究是非常必要的.参考文献[1]李建章,周文瑞,张德荣.室内空气中的甲醛污染与解决办法[J].中国林业产业,2004(7):51--55.LI J Z,Z HO U W 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China)始创于1992年,是一份由北京林业大学主办的全英文刊物,目前为季刊,大16开本.主要发表经同行评议的研究论文、简报、综述.内容包括森林生态学、森林培育学、森林经理学、林木遗传与育种、林木生理学、森林病虫害防治、森林资源信息管理、林业经济学、以及林业相关学科如水土保持科学、木材科学与技术、林产品加工等,面向国内外征稿和发行.中国林学(英文版) 致力于促进国内外林业领域科研人员的学术交流,缩短中国与其他国家在相关领域的差距.本刊从2007年开始与全球著名的学术出版机构 德国Springer出版社正式合作出版,全文链接于SpringerLink数据库,并委托其代理本刊在中国大陆以外地区的发行权,进一步加快了本刊的国际化步伐.详细信息请登录http: journal 11632.中国林学(英文版) 为中国科学技术信息所核心刊物、中国期刊网全文数据库、万方数据库刊源期刊.目前收录、检索本刊的国外著名的检索机构、数据库有CA(美国化学文摘)、JA(俄罗斯文摘杂志)、CABI(国际农业与生物科学中心)等.地址:北京市清华东路35号北京林业大学148信箱 中国林学(英文版) 编辑部邮编:100083电话:010--62337915Email:pjcheng@94北 京 林 业 大 学 学 报第29卷。
脲醛树脂的生产与市场前景
脲醛树脂的生产与市场前景发展计划部 郭建华摘 要 主要论述了脲醛树脂胶国内外生产现状与应用需求、工艺技术及其技术进步、装置经济规模、技术指标、发展趋势及政策导向等情况,指出环保型粉状固体脲醛树脂仍具有较好的发展前景,在具有尿素、甲醇原料等优势的化工企业,根据市场区位优势可适时介入。
关键词 脲醛树脂 生产 市场 前景1 概述脲醛树脂(Urea-formaldehyde Resin)是一种性能好、成本低廉、强度高的胶粘剂,现已成为应用最广泛的一种合成胶粘剂,是合成胶粘剂产品中产量最大的品种,主要用于生产人造板材。
脲醛树脂具有较好的粘合强度、耐热性、耐光性、耐腐蚀性;低分子量聚合物能溶于水,可用水作介质,而不需要有机溶剂;固化时间较短,在常温或加热条件下均能较快固化,从而缩短生产周期,并且固化后颜色较浅,不会污染制品;不易燃烧,使用方便;生产工艺简单,投资少。
这些优点使脲醛树脂成为国内外使用量最大的胶粘剂品种,大量用于刨花板、胶合板、纤维板等各种人造板材以及家具制造、室内装修等行业。
但脲醛树脂也有其弱点:在固化时收缩率较大,胶层易产生裂缝,耐水性差;含有游离甲醛,用它制造的人造板用于家具和室内装修,游离甲醛从人造板中挥发出来的速度很慢,使室内空气中甲醛含量长期超标,对人的健康不利,尤其对眼睛、肝脏等器官影响较大,对于抵抗力较弱的儿童甚至可能引发白血病等严重疾病。
高游离甲醛含量的脲醛胶是诱发“装修病”的主要原因,也是室内污染的主要污染源。
美国和欧盟早已把甲醛定为可能致癌的物质,世界各国也纷纷制定了限制甲醛浓度的法规。
众多专家指出,只有采取先进生产工艺,有效降低脲醛树脂的毒性,符合日益严格的环保要求,保障消费者的身体健康,才能保证脲醛胶在胶粘剂行业的主导地位。
环保型脲醛胶是脲醛树脂胶的发展方向。
游离甲醛的含量一般依据国际公认的欧洲标准判定,即用脲醛胶制成人造板后,利用钻空法测量板材中的游离甲醛含量,据此判定脲醛胶的游离甲醛指标,具体如表l所示,表中El和E2级脲醛胶属环保型。
环保型脲醛胶市场发展趋势看好
所 以脲 醛胶 的生 产极 为分 散 ，生 产 专业 化水 平 低 ，
产品质量差， 特别是游离 甲醛含量高 ， 污染严
高质低产成为陶瓷 产发震麓势
有关 资料显 示 ，高 质低产 已成 为当今 国际 陶瓷 生产 发展 的趋势 ， 今后 ５年内 ， 陶瓷市场将 保持 旺销 势头 。主要原 因有 ： 是 陶瓷 产 品结构 的合 理调 整 ， 一 迎合 了人 们 的消费需 求 。为适 应 国际 陶瓷市场 消费 的新趋势 ， 、 、 英 德 中等陶瓷重要 生产 和 出 １ ， 断 ３国 不 调 整产 品结构 ，从生产 日用 陶瓷转 向生产 高科 技陶 瓷 ． 向艺术 化等方 向发展 。 并 二是 陶瓷产 品的趋 向为高 质低 产 ，陶瓷产 品总 量逐渐 减少 。 目前 ， 日本与 台湾一 直是亚 洲 陶瓷 生产 技 术高 、 质量 好和 出 １额最 大 的地 区 ， ： ３ 近年 因资 源减 少 、 费用 高造成 利润率下 降 ， 人工 已开始 转 向低产 高
用量。
才能使之符合 日益严格的环保法规的要求 ， 保障消 费者的健康 环保型脲醛胶是脲醛胶的发展方 向，
其市 场前景 将十分 看好 游 离 甲醛的含量 一般 依据 国际公认 的欧 洲标准 判定 ， 即用 脲 醛 胶制 成 人造 板 后 ， 利用 钻 空 法 测量 板 材 中的游 离 甲醛 含量 来判 定 脲 醛 胶 的 游 离 甲醛 指标 ， 具体如 表 ｌ中所 示 。
大利 亚从 １９ 年起 已经 连续 降低 陶器 、 ９８ 艺术 装饰 陶
瓷产品的进 口税 ，从而使陶瓷进１额猛增 １ 多倍 ； ： ３ Ｏ
我 国台湾 则将瓷砖 进 口税 从 ３ ％降 至 １．％．后又 ５ ７８
减至 １ ．％。 ２５
关于龟裂现象的分析
关于板面板底“龟裂”缺陷的分析结合大量的试验结果和自身实践体会，将龟裂现象产生的几种具体原因分析如下：1 胀缩特性基材的干缩湿胀是木材固有的特性。
基材的干缩与湿胀，会使贴面材料反复受到拉伸和压缩，以致造成贴面材料的裂纹和剥落。
这是产生表面龟裂最主要的因素。
为了减轻人造板基材胀缩率，我们应该提高人造板的耐水耐湿性能。
同时为了减少饰面材料所受到的拉伸和压缩应力的作用，在选择饰面材料时，饰面材料的胀缩率应与人造板基材的胀缩率比较接近，并且具有一定的弹性和韧性，以补偿人造板基材的胀缩变化。
2 基材密度纤维板的密度在板的厚度方向上呈明显的规律，由中心向板的表面，密度逐渐增加，而到达接近表面的薄层时，板的密度又会明显减小。
表层纤维比较密实，而芯层纤维则比较疏松。
但是在热压过程中板坯表面往往会形成预固化层。
因而造成了最表层密度的下降。
会产生如下不良后果：一是表层纤维之间的胶合强度低，预固化层内的纤维由于是在无压力状态下粘合的，因此之间的粘合力很低。
二是表面的剥离强度低，由于表面预固化层与板内正常密度层的结合不牢固，在空气湿度变化产生的胀缩应力的作用下，表层材料容易脱落下来。
从现场出现龟裂板的情况看，基材表层纤维疏松，密度低，这可能是导致此次龟裂产生的最直接的因素。
3 热压温度在热压过程中，三聚氰胺树脂由于温度影响固化过度，导致浸渍纸开裂，出现不规则的裂纹。
4 脲醛树脂耐老化性差我们在生产过程中见到的大多的板底龟裂，也就是平衡纸出现不规则的裂纹，这是因为平衡纸在浸渍过程中脲醛树脂胶粘剂与三聚氰胺树脂胶的配比加大导致，因为脲醛树脂胶粘剂的耐老化性能差，使用时树脂薄膜容易发生龟裂，因此在用于浸渍时，一般是与三聚氰胺共缩聚，并且要严格控制两种树脂胶的配比量。
5 浸渍纸预固化度过高浸渍纸预固化度过高，树脂流动性差，压贴时，树脂在没有很好流动的情况下就出现固化，压出的地板表面在养生冷却的过程中容易出现龟裂缺陷。
6 基材表面的酸碱性。
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人造板用脲醛胶面临的问题及对策3刘福生1,王 晟2,宰德欣1,魏曙光1(1.南京林业大学信息科学技术学院,江苏 南京 210037;2.南京工业大学,江苏 南京 210009)摘 要:讨论了人造板用脲醛树脂胶粘剂的现状和存在的问题。
分析认为影响人造板甲醛释放量的因素较多,合成脲醛树脂胶粘剂时尿素和甲醛的摩尔比是主要因素,从人造板中释放出来的甲醛量主要受脲醛树脂胶粘剂产品质量的影响。
介绍了降低脲醛树脂胶粘剂甲醛释放量的各种方法,并为提高脲醛树脂胶粘剂生产水平提出了可能的途径。
关键词:人造板;胶粘剂;脲醛树脂;综述中图分类号:TS653;TQ433 文献标识码:A 文章编号:1000-2006(2005)01-0093-05The Existing Problems and Suggestions of UF Adhesivefor Wood 2based PanelL IU Fu 2sheng 1,WAN G Sheng 2,ZA I De 2xin 1,WEI Shu 2guang 1(1.College of Information Science and Technology Nanjing Forestry University ,Nanjing 210037,China ;2.Nanjing University of Technology ,Nanjing 210009,China )Abstract :The urea 2formaldehyde (U F )adhesive is t he mo st important adhesive in indust ry of wood 2based panel.The present sit uation of U F adhesive for wood based panel is introduced.The existing p roblems in U F adhesive for wood 2based panel were discussed.One of t he most important p roblems is t he pollution to environment and does harm to t he healt h of formalde 2hyde released f rom p roduction.Formaldehyde release from wood 2based panel is influenced by a lot of factors.One of t he most important aspect s is t he urea/formaldehyde mole ratio.The quantity of formaldehyde release f rom wood based panel is markedly influenced by type of U F adhesive.The met hods to reduce formaldehyde emission of U F adhesive are int roduced.The po ssible ways to improve t he productio n level of U F adhesive are also p ut forward.K ey w ords :Wood 2based panel ;Adhesive ;Urea 2formaldehyde resin ;Review脲醛树脂胶粘剂具有生产成本低,原料来源充足,生产工艺简单,使用方便,胶层固化后无色,胶接性能优良,耐水性较好,耐湿性能较好,用途范围广等优点。
迄今为止,在人造板用胶粘剂中,脲醛树脂胶粘剂的成本和价格之低,是其他胶粘剂无法相比的,其地位和作用是其他胶粘剂无法取代的。
这些优点使脲醛胶成为人造板材用胶粘剂的主要品种,占人造板用胶量的90%左右。
脲醛树脂胶粘剂可广泛用于生产纤维板、刨花板、胶合板等人造板。
由于使用脲醛树脂胶粘剂制造的产品会连续不断地释放出甲醛,甲醛是具有强烈刺激性的有毒气体,它不仅污染环境,而且对人的眼、鼻、喉等器官有强烈的刺激性,造成肺功能、肝功能、免疫功能异常,并被认为是致癌物质,这将危害人类健康和生态环境。
因此,脲醛树脂胶粘剂游离甲醛的污染和危害问题备受关注。
为此国际上规定,建筑工业使用的人造板必须符合E 1级标准。
1 人造板用脲醛树脂胶粘剂的研究现状在我国,随着人们环境保护意识的加强和人们生活水平的提高,对装饰装修材料的安全性越来越关 第29卷第1期2005年1月 南京林业大学学报(自然科学版)Journal of Nanjing Forest ry University (Nat ural Sciences Edition ) Vol.29,No.1 J an.,2005 3收稿日期:2003-12-02 修回日期:2004-08-30基金项目:江苏省高校自然科学研究计划基金资助项目(03K JB220051)作者简介:刘福生(1962-),男,副教授,博士生,从事胶粘剂与涂料方面的研究。
南京林业大学学报(自然科学版) 第29卷 第1期 注。
我国已制定的室内装饰装修材料和建筑材料的10项强制性国家标准,涉及人造板、内墙涂料、木器涂料、胶粘剂、地毯、壁纸、家具、地板革、混凝土外加剂、有放射性的建筑材料等产品。
这意味着只有采取先进生产工艺,降低游离甲醛含量,才能使之符合日益严格的环保法规的要求。
因此,环保型脲醛树脂胶粘剂,即脲醛树脂胶粘剂的低毒化、无毒化及其被无醛胶取代是脲醛树脂胶粘剂发展的方向。
在国内脲醛树脂生产过程中,甲醛、尿素的摩尔比高达1.5∶1,产品的游离甲醛含量高,产品只能达到E3级标准;国外通过分批添加尿素,使用特种助剂等方法,可使甲醛、尿素的摩尔比降低到1.05∶1,其产品可达E1级标准。
脲醛树脂胶粘剂产生游离甲醛污染和危害主要有如下几种途径[1～5]:(1)甲醛生产企业的含醛废水和废气;(2)脲醛树脂胶粘剂生产企业排放的含醛废水废气,及尿素与甲醛反应不充分,使树脂中余留未反应的游离甲醛;(3)脲醛树脂胶粘剂合成时已参与反应的甲醛,由于生成了不稳定的基团,当用于人造板生产时,在热压过程中又分解排放出游离甲醛;(4)用脲醛树脂胶粘剂生产的人造板及其制品在使用过程中不断分解产生甲醛。
脲醛树脂胶粘剂除存在游离甲醛的污染和危害,还有适用期短、贮存稳定性差、耐候性差等缺点。
1.1 降低脲醛树脂胶粘剂中游离甲醛含量的研究状况要降低脲醛树脂胶粘剂游离甲醛的污染和危害,最有效的途径是从生产工艺着手。
降低脲醛树脂胶粘剂中游离甲醛的含量及改进产品性能[6～11]:(1)通过降低甲醛和尿素两种反应物的摩尔比,达到降低脲醛树脂胶粘剂中游离甲醛含量的目的[12]。
而且随着甲醛和尿素两种反应物的摩尔比的降低,脲醛树脂胶粘剂中亚甲基醚(—N HC H2—O—C H2N H—)的量降低,亚甲基(—N HC H2N H—)的量则增加,这样可有效降低脲醛树脂胶粘剂在使用过程中游离甲醛的释放量,从而降低人造板游离甲醛的释放量。
如韦双颍等在脲醛胶的生产工艺方面进行的改性研究表明[13],尽管降低脲醛树脂胶粘剂甲醛释放量的主要方法有多种,如降低脲醛树脂合成时甲醛与尿素的摩尔比,在脲醛树脂中添加甲醛捕捉剂,以及改变脲醛树脂胶粘剂的合成工艺条件等,但最有效的方法是降低脲醛树脂合成时甲醛与尿素的摩尔比。
曹秀格等认为,随着甲醛与尿素摩尔比的增加,胶合强度也逐渐增加,同时游离甲醛含量逐渐增加,将甲醛与尿素的摩尔比调整至适当的比例,既能满足有较高的胶合强度,又能使游离甲醛含量较低[14]。
(2)从合成工艺着手改变尿素与甲醛的投料方式,变一次加料为多次加料等手段来降低游离甲醛的含量[12～18]。
如曾宪文等采用多次缩聚工艺,即在合成树脂过程中尿素分批加入的方法[19],第1次缩聚时,甲醛与尿素的摩尔比较高,有利于形成二羟甲基脲。
第1次缩聚时剩余的游离甲醛在以后各次缩聚时,逐次与按比例加入的新尿素结合,可有效地降低游离甲醛含量。
(3)甲醛捕捉剂的添加可在一定程度上降低游离甲醛的污染和危害问题。
用作甲醛捕捉剂的物质通常有苯酚、间苯二酚、尿素、三聚氰胺和聚乙烯醇等。
古绪鹏等制备低毒稳定型脲醛树脂胶粘剂时认为,三聚氰胺、聚乙烯醇作改性剂较为合适[20]。
三聚氰胺引入三氮杂环,减少了的亲水—O H和—CO—N H—基团的数量,增加了胶合强度,提高了耐水性。
聚乙烯醇与甲醛生成聚乙烯醇缩甲醛,可改善胶的初粘性,抑制亚甲脲白色沉淀物的生成,也能增加强度,改善耐水性。
另外,加入适量的淀粉或氧化淀粉也能使胶的固含量增加,强度增大[17]。
卢晓宁等用FS21作脲醛树脂胶的游离甲醛捕捉剂[21],当FS2 1甲醛捕捉剂添加量为9%时,刨花板游离甲醛散发量的降低幅度达42.3%。
虽然添加甲醛捕捉剂的方法可有效地降低游离甲醛的释放量,但甲醛常温常压下为气态,因此,人造板中释放出来的气态游离甲醛与固态的甲醛捕捉剂反应时,当属非均相反应,反应比较困难,仅当甲醛捕捉剂的用量大时,效果才明显。
另外,甲醛捕捉剂一般为有机物,价格比脲醛胶的价格高,必然增加人造板的生产成本。
同时,若甲醛捕捉剂是低分子化合物,添加量较大时,很可能使脲醛树脂胶粘剂的胶接性能降低,从而降低人造板的物理性能。
(4)用新方法制胶解决游离甲醛问题。
顾丽莉等应用胶体理论,探讨了脲醛树脂合成机理,制得不脱水低游离甲醛含量的脲醛树脂,并用于刨花板制备,所得板材游离甲醛释放量满足欧洲E2级标准[22]。
对成品板材进行真空处理也可有效降低游离甲醛,周定国对压制成型的板材在一定的温度下进行真空处理后,使游离甲醛含量可降低20%,降醛效果十分明显[23]。
2005年 总第115期 刘福生等:人造板用脲醛胶面临的问题及对策(5)加入改性剂降低脲醛树脂胶粘剂游离甲醛的含量。
朱丽滨等应用胶体理论,在树脂合成过程中期加入3%改性剂,合成了性能优良的低毒改性脲醛树脂胶粘剂,并使生产成本降低了8%,且树脂贮存稳定性好。
压制的中密度纤维板,甲醛释放量达到了E1级标准[24]。
林昌镇等用三聚氰胺对脲醛树脂胶粘剂进行改性[25],提高了脲醛树脂胶粘剂的耐水性、尺寸稳定性、热稳定性、耐龟裂性、耐磨性,并可降低游离甲醛的含量。
姜力夫等对低游离甲醛脲醛胶的合成工艺进行了研究,用甲醛与尿素低摩尔比和加入氧化剂的方法进行合成实验[26]。
利用甲醛的还原性,在脲醛胶中加入适量氧化剂,将甲醛氧化成甲酸,可使脲醛胶中游离甲醛含量降低。