[发明专利]一种新型结构环保脲醛树脂、制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型结构环保脲醛树脂的制备方法及应用，制得的胶粘剂特别应用于木材加工行业。

背景技术

2008年我国人造板产量约9409万m³，已上升为世界上第一人造板生产大国，也成为木材胶粘剂、特别是脲醛树脂胶粘剂世界第一生产大国，人造板生产用脲醛树脂黏合剂(干胶计)400万吨/年以上。08年我国人造板的出口量为717万m³，比07年同期下降近18.36％。这主要是由于越来越多国家环保意识不断增强、环保标准逐步提高，他们开始对人造板等木材产品的有害化学物质释放量进行严格要求，尤其是甲醛的释放量更是受到国外市场的重视。这些产品质量标准的提高，使国内人造板生产企业面临着更大考验。

脲醛树脂由于具有生产成本低、原料来源充足、胶接性能优良、固化快且胶层无色等优点，在人造板工业中得到了广泛的应用，占人造板用胶量的80％以上，成为了目前粘合剂中用量最大的品种，尤其是其低廉的价格，是其它胶粘剂无法取代的。然而，脲醛树脂在生产和使用过程中会不断释放出甲醛，对环境造成严重污染。由于用脲醛树脂胶制造的胶合板、细木工板、刨花板、中密度纤维板主要用于家具制造和室内装修，会严重危害人们的身体健康。随着人民生活水平的提高和环保意识的增强以及国内外环保法规的实施，使用低甲醛释放的环保人造板已经成为必然趋势。我国于2001年就制定了《室内装饰装修材料——人造板及其制品中甲醛释放量限量》强制性国家标准(GB18580-2001)，规定了E₁级、E₂级人造板标准。这意味着只有生产出符合“环保、无公害”的脲醛树脂胶，才能满足国内外市场的需求。

现有的改性脲醛树脂胶粘剂，主要是通过降低树脂中游离甲醛的含量和添加甲醛捕捉剂等方法来降低甲醛的释放量，但是由于甲醛捕捉剂的时效性问题，不能根本上解决甲醛释放的问题。这是因为脲醛树脂中存在亚甲基醚键和羟甲基键等不稳定结构，容易发生可逆反应，从而分解释放出甲醛，这个过程是持久的漫长的，且与脲醛树脂同寿命，也就是说只要使用脲醛树脂人造板，就有甲醛释放。从根本上改变脲醛树脂中所存在亚甲基醚键和羟甲基等不稳定结构，才是解决脲醛树脂中甲醛释放的终结方法。目前所采用的各种改性助剂和方法中，二醛的使用主要用来提高脲醛树脂的物理机械性能及其耐水性。早在1978年，William等就将乙二醛与草酸、磷酸等配置成水溶液用作脲醛树脂发泡过程中的交联剂，用来提高脲醛绝缘泡的力学强度。WO94/04584采用二醛与甲醛、尿素及胺类化合物在酸性条件下反应，生成的环脲结构提高了树脂的物理机械性能，但是该树脂游离甲醛含量较高，在0.2％左右，而且所制备的板材甲醛释放量只能达到E₁级标准，长期释放甲醛的不稳定结构依然大量存在于板材之中。所以，需要找出新的方法得到低甲醛释放量，胶结性能优良的树脂。

发明内容

本发明提供一种新型结构环保脲醛树脂的制备方法及应用，采用弱碱-弱酸-弱碱的工艺合成路线，通过引入尿素与二醛的预聚体，使树脂生成稳定的烷基醚(-(CH₂)_n-O-(CH₂)_n-)结构，制得的胶粘剂除在使用过程中甲醛释放量达到E₀级标准外，同时保证胶结强度和良好的耐水性。

本发明合成的新型结构环保脲醛树脂胶，由尿素、甲醛、尿素与二醛的预聚体、改性剂、碱性催化剂和酸性催化剂按照下述配比制成：尿素122重量份、质量百分数为35％的甲醛水溶液：172-197重量份、二醛与尿素的预聚体：10-100重量份、改性剂：0.05-5重量份、酸性催化剂：0.02-0.05重量份、碱性催化剂：0.02-0.05重量份；甲醛和尿素的摩尔比为1.0-1.2；所述碱性催化剂为碱水溶液，酸性催化剂为酸水溶液。

二醛与尿素的预聚体中二醛与尿素的摩尔比为0.5-2.0，该预聚体的合成方法如下：在有搅拌的状态下，将二醛及尿素加入反应釜，用酸水溶液调节pH值至3.0-5.0，升温至50-80℃，升温速率在1.0-3.0℃/min，保温反应20-40min后冷却出料。

二醛为乙二醛、丙二醛、戊二醛、己二醛、庚二醛、辛二醛之一、两种或两种以上按任意比的混合。

酸水溶液为甲酸水溶液、硫酸水溶液、盐酸水溶液之一。

碱水溶液为氢氧化钠水溶液、三乙醇胺水溶液、六亚甲基四胺水溶液之一。

改性剂为三聚氰胺、聚乙烯醇、三羟甲基丙烷、丙三醇、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素之一。