[发明专利]环保型脲醛树脂的制备方法

说明书

本发明公开了环保型脲醛树脂的制备方法，包括“碱‑酸‑碱”合成步骤，使用三氟甲磺酸(CF₃SO₃H)催化剂，并添加三聚氰胺改性剂，以得到最佳酸性催化剂及最佳合成工艺，得到环保型的脲醛树脂。制备的脲醛树脂胶黏剂的游离甲醛含量达到0.19％，胶合强度达到1.06MPa，其甲醛释放量为1.17mg/L，达到GB/T 9846.3—2004中E₁级要求，符合环保应用条件。

技术领域

本发明属于化学技术领域，具体涉及胶粘剂，尤其涉及一种脲醛树脂制备方法。

背景技术

脲醛树脂是指尿素与甲醛在催化剂(碱性或酸性催化剂)作用下经过加成、缩聚反应生成初期脲醛树脂，然后在固化剂或加热作用下形成不溶、不熔的末期热固性树脂。

脲醛树脂的合成主要由两部分组成，即羟甲基脲的生成阶段(加成反应)和树脂化阶段(缩聚反应)。加成反应是在中性或弱碱性条件下，甲醛分子内在碱性下形成离子与甲醛的NH₂中的N原子的非共有电子对相配位加成进行羟甲基化反应，生成一羟甲基脲。同样，另一个NH₂基也和甲醛反应，生成二羟甲基脲。但是-NH₂基和-NH-基的反应性差异较大，在甲醛过量很多时，三羟甲基脲或四羟甲基脲也可生成。随后酸性介质中羟甲基脲进行缩合反应，生成高分子树脂。

酸性条件下反应是脲醛树脂合成中最为重要的，也是合成脲醛树脂的关键，氢离子浓度在反应中起主导地位。首先，在加热或弱酸条件下(pH＝4-6),甲醛的水合物甲二醇在氢离子存在下生成羟甲基阳离子尿素中氮原子的非共有电子可与该阳离子配位，相互间发生链式增长的取代反应，生成分子量较大、不溶于水和有机物溶剂的高分子聚亚甲基脲，亚甲基脲与尿素结合生成亚甲基二脲，缩合反应方程式如下：

此外，各种羟甲基脲分子中存在的活泼基团羟甲基(-CH₂OH)能继续多聚，生成具有线性链状结构的聚合物，相互间反应较复杂，反应式如下：

H₂N-CO-NH-CH₂OH+H₂N-CO-NH₂→

H₂N-CO-NH-CH₂-NH-CO-NH₂+H₂O

H₂N-CO-NH-CH₂-NH-CO-NH₂+H₂N-CO-NH-CH₂OH→

H₂N-CO-NH-CH₂-NH-CO-NH-CH₂-NH-CO-NH₂+H₂O

随着上述反应的不断进行，树脂分子不断增大，最终当冷却后，进一步缩聚形成以亚甲基为主体、少量以醚键连接的线性或支链型的初期树脂。

尿素的NH₂基发生羟甲基化或者亚甲基化，NH₂基变为NH基，NH基的活性比NH₂基的低，由于同样受羟甲基阳离子的攻击，NH基也和反应，不仅是直链分子发生分支生成高分子，而且直到构成网络结构。

脲醛树脂胶黏剂由于原料充足、成本低廉在社会生产生活中得到广泛应用，是用量最大的胶黏剂品种，尤其是在木材加工业的人造板制造中，脲醛树脂胶黏剂占总用量的90％左右。然而脲醛树脂的缺点也不容忽视，由于原料中含有甲醛，在胶合板的生产使用时会释放出有毒的甲醛气体，对人们的身体健康造成很大的影响。

为解决上述技术问题，本发明由此而来。

发明内容