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脲醛树脂胶粘剂的改性方法

文章出处:原创 人气:3448 发表时间:2017-02-09
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木材加工工业中主要采用胶黏剂来制造胶合板、刨花板、纤维板、装饰板、家具及木器,使用胶黏剂的数量约占合成胶黏剂总量的75%,是应用胶黏剂最多的工业部门。脲醛胶、酚醛胶、三聚氰胺-甲醛胶是人造板工业三大传统用合成胶。脲醛树脂胶黏剂具有较高的粘接强度、耐水性好、固化速率快、固化后胶层的颜色浅、粘度易调等特点,在木材加工中得到广泛的应用。目前脲醛树脂胶黏剂占人造板用胶量的90%以上,占木材加工业总消耗量的60%多。

脲醛树脂虽然使用方便,用量很大,同时也存在着初粘差、收缩大、脆性大、不耐水、易老化、游离甲醛和固化放出甲醛污染环境,损害健康等缺点,必须对其进行改性,提高性能,扩大应用。现将改性途径简介一下。



1、提高脲醛树脂胶初粘性

提高脲醛树脂的初粘性,可加入聚乙烯醇、聚乙二醇、羟甲基纤维素等,但价格较高,选用淀粉类物质最为合适,尤其是淀粉在脲醛树脂合成开始就加入,效果更好。在合成过程中淀粉可能发生水解作用,生成各种糊精等,由于淀粉相对分子质量很大,溶解后粘度也很大,加入少量就可制得粘度较大的脲醛树脂。同时淀粉分子链上的羟基、羟甲基以及因水解产生的醛基等可能参与脲醛树脂的合成反应,不仅提高了初粘性,而且粘接强度和储存稳定性也有提高。在这里为您推荐:胶得宝脲醛树脂添加剂!


2、改进脲醛树脂胶耐水性

在合成脲醛树脂时加入少量的三聚氰胺、苯酚、间苯二酚、烷基胺、糖醛等都能有效地改进脲醛树脂的耐水性。加入硫酸铝、磷酸铝等到作为交联剂,也可明显提高耐水性。在调胶时加入木粉、面粉、豆粉、氧化铁、膨胀土等填料,也能提高耐水性。

在碱性介质(PH>8.5)条件下,加入三聚氰胺经过加成、缩聚反应阶段,将结构稳定的三嗪环引入树脂分子中,使固化后树脂的耐水性大为提高。一般的配方和工艺为尿素:甲醛=1:(1.4~1.6),三聚氰胺加入量为尿素总量的5%~10%。具体工艺是:

(1)、将甲醛加入反应釜中,用30%氢氧化钠的溶液调PH值7.5~8.5加入第一批尿素和三聚氰胺。

(2)、在40~50min内升温至89~910C,保持30min

(3)、用20%氯化铵溶液调PH值为4.8~5.0保持60min

(4)、以30%氢氧化钠溶液调节PH值为7.0~7.5,并通冷水冷却加入第二批尿素。

(5)、降温至350C,出料。

所制得的脲醛树脂外观为乳白色粘性液体,粘度250~500mpa.s,固体含量为49~51游离甲醛<1%PH值7。0~7。5 为改善储存稳定性,一般把甲醛分多次加入再用甲醇或乙醇进行醚化,适当降低树脂活性。

采用苯酚改性脲醛树脂,在树脂中引入苯环结构,封闭了树脂的吸水基团,使树脂的耐水性和耐老化性显著改善。也可将间苯二酚或三聚氰胺加入固化剂组分之中,还可将丙烯酸酯共聚乳液与脲醛树脂共混都可以提高耐水性。


3、改善脲醛树脂胶脆性

为了降低脆性,提高韧性可加入聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛溶液、聚醋酸乙烯乳液、VAE溶液等,同时也可提高初粘性和耐老化性。

配方:

尿素(98%) 80+20 氢氧化钠(40%) 适量

甲醛溶液(37%)212 醋酸(20%) 适量

聚乙烯醇(100%) 2

将甲醛溶液加入反应釜内开动搅拌,用氢氧化钠溶液调PH值8.2~8.4,然后加入第一批尿素和聚乙烯醇。


4、减小脲醛树脂胶收缩性

脲醛树脂固化收较大,容易产生裂纹,胶层产生内应力,使粘度强度下降。为了降低脲醛树脂固化时的收缩率,通常向树脂胶液中加入一些填充剂,如面粉、淀粉、血粉和a-纤维素粉、木粉、豆粉等。糖醇树脂改性脲醛树脂对防止因固化收缩引起的裂纹最为有效。


5 、提高脲醛树脂胶粘接强度

采用多元复合添加剂如聚乙烯醇和苯酚,可改善脆性,提高耐水性和粘接强度。再采用中性-弱酸-弱碱复合工艺,在中温下进行反应,制得的脲醛树脂剪切强度是原脲醛胶的10倍以上,耐水性和耐沸性大为提高。


6、降低脲醛树脂胶游离甲醛含量

脲醛树脂胶液中总会含有一定数量的游离甲醛,在使用时会渐挥发,刺激味大,污染环境危害健康,应尽量减少游离甲醛的含量可采用如下措施。

(1)、尽量降低尿素与甲醛的摩尔比,因摩尔比越小,游离甲醛含量越少,当尿素与甲醛摩尔比为1:(1.3~1.4)时,游离甲醛含量可降至0.4%以下。必须注意尿素用量过多,树脂水溶性下降,会导致胶液稳定性变差。

(2)、采用多次缩聚工艺和中低温合成工艺,在合成树脂过程中尿素分批加入。实际操作可采用2次、3次、4次缩聚工艺,能使游离甲醛降至1.2%以下但是储存期较短通常只有1个月。

(3)、加入甲醛捕捉剂或称捕醛剂,在缩聚反应结束后,加入一些与甲醛结合的物质,如尿素、苯酚、间苯二酚、三聚氰胺、硫脲、变性淀粉、聚丙烯酰胺、糖醇树脂、膨润土等,可降低游离甲醛含量,但会影响胶液稳定性。最新发现硫脲作用甲醛结合剂效果最好,制得的树脂无色透明,甲醛含量可降至1%以下,且胶液储存期长,可超过1年。

(4)、补加少量甲醇,可进一步降低游离甲醛含量。

(5)、在树脂合成结束后,加入过氧化氢,过硫酸盐等氧化剂,将甲醛氧化成甲酸。


7、增加脲醛树脂胶稳定性

脲醛树脂不太稳定,短期粘度就会增大,以致凝胶。这与聚合度有关,聚合度越大,树脂的水溶性越差,其结果是胶液粘度增大,储存期短,树脂的聚合度受温度影响较为显著,必须控制适当,当PH值为6.0~8.0时,反应温度为90~1000C;当PH值为5.0~6.0时,反应温度为70~900C。

另外,脲醛树脂的稳定性还与缩聚分子中的-NH2基数量有关,它主要取决于尿素与甲醛的摩尔比,甲醛用量多,-NH2基数量减少,但却带来固化困难、耐水性差、粘接强度低等不良后果,通常尿素与甲醛的摩尔比控制在1:1.4~1:2.0。

还有添加5%的甲醇可抑制粘度上升而增加胶液储存的稳定性。

原料质量对脲醛树脂的稳定性也有一定影响,缩二脲含量超过1%时,储存2个月后粘接强度明显降低。


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