[发明专利]氨基化石墨烯改性脲醛树脂制备环保型胶粘剂的方法

说明书

本发明公开了一种氨基化石墨烯改性脲醛树脂制备环保型胶粘剂的制备方法，以Hummers法制备氧化石墨烯，并用嫁接法辅以超声处理方法对氧化石墨烯进行表面改性，制备氨基化石墨烯，在制备脲醛树脂过程中引入氨基化石墨烯和三聚氰胺协同作用实现对脲醛树脂中游离甲醛的控制，氨基化石墨烯同时作为甲醛捕捉剂和缩聚反应交联剂，制备出了环保型脲醛树脂胶黏剂。为低游离甲醛含量的脲醛树脂胶黏剂的设计、合成以及改性研究提供一种新的思路和途径，对脲醛树脂胶黏剂的进一步研究具有重要的科学指导意义。

技术领域

本发明涉及脲醛树脂领域，具体涉及一种氨基化石墨烯改性脲醛树脂制备环保型胶粘剂的方法。

背景技术

脲醛树脂胶粘剂是一种发现较早的热固性高分子胶粘剂。一般是由尿素与甲醛合成的，然后在固化剂或助剂作用下，形成不溶不熔的固化树脂。脲醛树脂胶粘剂因具有胶合强度高、固化速度快、合成工艺简单、使用方便、性能较好、成本低廉、原料来源比较丰富等优点是木材工业的主要胶粘剂之一。但是，在脲醛树脂胶粘剂的生产过程中、使用脲醛树脂制造胶合板的过程中以及人造板在装修使用过程中，会释放出大量的游离甲醛，对人的身体健康有很大的影响。因此，越来越多的科研工作者开始投入大量的精力来开发研究低游离甲醛含量的脲醛树脂胶黏剂。方法包括降低脲醛树脂合成中甲醛与尿素的摩尔比，摩尔比的降低虽然可以显著降低游离甲醛的释放，但也会使板材的强度性能出现下降。因此，要平衡低游离甲醛释放和强度性能之间的关系，在较低摩尔比条件下，保持脲醛树脂的优异性能至关重要。

石墨烯经过改性与功能化后可以得到结构特异、组成丰富的石墨烯衍生物。在石墨烯表面引入氨基，可以改善石墨烯表面的亲水性、极性，进而改善其在聚合物中的分散性，并在石墨烯与聚合物之间形成氢键或化学键；同时，氨基具有较高的反应活性,能与其他很多化合物发生反应,从而使得氨基化后的石墨烯在环氧树脂、脲醛树脂等树脂中的分散性得以改善,提高了对复合材料的增强效果因而受到广泛重视。氨基化石墨烯在复合材料、杂化材料等方面有较好的应用前景。

发明内容

为了降低脲醛树脂中的游离甲醛量，本发明提供了一种氨基化石墨烯改性脲醛树脂制备环保型胶粘剂的方法，以Hummers法制备氧化石墨烯，并用嫁接法辅以超声处理方法对氧化石墨烯进行表面改性，制备氨基化石墨烯，在制备脲醛树脂过程中引入氨基化石墨烯和三聚氰胺协同作用实现对脲醛树脂中游离甲醛的控制，氨基化石墨烯同时作为甲醛捕捉剂和缩聚反应交联剂，制备出了环保型脲醛树脂胶黏剂。

本发明采用原位聚合法将氨基化石墨烯加入脲醛树脂中，具体包括如下步骤：

（1）制备氨基化石墨烯。首先以高质量鳞片石墨为初始原料，采用Hummers 法合成氧化石墨烯，然后通过嫁接法以N,N-二甲基甲酰胺，乙二胺、氨水为改性剂制备出氨基化石墨烯。石墨烯作为世界上最薄强度最高的纳米材料，具有优良的物理化学性能。对石墨烯表面改性，能有效调控石墨烯的物化性质。

（2）通过弱碱→弱酸→弱碱的制备路线合成脲醛树脂，在制备脲醛树脂过程中引入氨基化石墨烯和三聚氰胺协同作用实现对脲醛树脂中游离甲醛的控制，氨基化石墨烯同时作为甲醛捕捉剂和缩聚反应交联剂。实现低游离甲醛含量，高胶合强度的脲醛树脂胶粘剂。通过引入氨基化石墨烯后，氨基化石墨烯表面的氨基会与脲醛树脂中的羟甲基发生反应，提高了脲醛树脂胶黏剂的交联致密度，从而降低了脲醛树脂中游离甲醛的释放。此外，氨基化石墨烯的比表面积比较大，也能物理吸附脲醛树脂胶黏剂中的游离甲醛。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：