一種新型的人造板材用脲醛樹脂粘合劑及其制作工藝的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及化學領域，具體來說是一種用于人造板材加工的新型環保脲醛樹脂粘 合劑及其制作工藝。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著我國房地產業的快速發展，我國木材工業迅速壯大，我國人造板材總 產量已連續多年位居世界第一位。
[0003] 人造板材是利用天然木材和其加工中的邊角廢料，經過機械加工而成的板材。在 板材生產過程中絕大部分是采用的脲醛樹脂或改性的脲醛膠，這類膠粘劑具有膠合強度 高、固化快、固化膠層無色、制造簡單、操作性能好、成本低廉、原料來源豐富和綜合性能優 良等諸多優點，因而已成為我國人造板生產的主要膠種，占人造板用膠量的90%以上。但 是，此種膠粘劑與其他膠種相比，還存在著耐水性差、固化后膠層脆性大、耐老化性能不佳 和游離甲醛含量高等缺點。而甲醛被世界衛生組織確定為致癌和致畸性物質，其濃度在每 立方米空氣中達到〇. 06~0.07mg/m³時，兒童就會發生輕微氣喘；當室內空氣中甲醛 含量為〇. I mg/m³時，就有異味和不適感；達到0. 5 mg/m³時，可刺激眼睛，引起流 淚；達到0.6 mg/m³時，可引起咽喉不適或疼痛；濃度更高時，可引起惡心嘔吐，咳嗽胸 悶，氣喘，肺水腫，甚至死亡。因而脲醛樹脂使用范圍受到限制。
[0004] 目前，工業上大多通過改變脲醛樹脂的合成工藝，使用甲醛捕集劑，脲醛樹脂制備 時添加三聚氰胺，對人造板進行后處理，加入變性淀粉及分散劑、硼酸鹽、鎂鹽組成的復合 添加劑等對所用的脲醛樹脂進行改性，以達到使成本降低，甲醛的釋放量合格的目的。但 市場上能達到E1/E0級釋放的脲醛樹脂不多，因此，研究新型的低甲醛釋放量、低毒甚至于 無毒，對操作人員或環境無害的脲醛樹脂尤為重要。制造可以安全使用的產品，探索各種可 行的方法，以減少甲醛釋放量的環境友好型的高效粘合劑成為人造板材工業的發展方向， 低毒、高粘結效能的脲醛樹脂粘合劑極具市場價值。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題在于提供一種新型的人造板材用脲醛樹脂粘合劑及 其制作工藝，以解決【背景技術】所存在的缺點與不足。
[0006] 本發明所解決的技術問題采用以下技術方案來實現： 一種新型的人造板材用脲醛樹脂粘合劑及其制作工藝，其特征在于，所述脲醛樹脂 粘合劑的配方及配方摩爾百分比為：尿素44-47%，甲醛47-50%，氨水3. 9-4. 3%，聚乙烯醇 0· 10-0. 15%，三聚氰胺 L 6-2. 0%。
[0007] 其所采用的生產制作工藝過程如下： A、 將甲醛加入可密閉的容器中，攪拌，密閉，加 NaOH調pH值為8. 0-8. 5后，加入聚乙烯 醇、尿素、氨水，形成反應物； B、 水浴將反應物升溫到85-92°C，并保溫反應30min ; C、 加入甲酸，調pH值為4. 0-4. 2,反應至反應物呈雪花狀； D、 用NaOH調pH值為6. 0,加入尿素、三聚氰胺，反應至反應物呈棉絮狀； E、 用NaOH調pH值為6. 5,加入尿素，反應至反應物呈一點一線狀； F、 用NaOH調pH值為7. 5-8. 0,保溫反應30min ; G、 再次加入尿素，保溫反應30min ; Η、降溫至40-45 °C，調pH為7. 5既得。
[0008] 在上述生產制作工藝過程中，步驟A、D、E、G中四次尿素的加入量分別為全工藝過 程尿素加入總量的 52-53%、17-18%、11-1L 5%、18. 5-19%。
[0009] 有益效果：本發明通過對甲醛加入量，尿素的加入量及次數，反應溫度、時間，及聚 乙烯醇、三聚氰胺的加入量探索，找到一個最佳的配比關系，使人造板材脲醛樹脂粘合劑在 甲醛釋放量達到E1/E0級的條件下最經濟、粘合能力的效果最好，從而具有很好的工業利 用價值。
【具體實施方式】
[0010] 為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結 合具體附圖，進一步闡述本發明。
[0011] 一種新型的人造板材用脲醛樹脂粘合劑及其制作工藝，其脲醛樹脂粘合劑的配方 及配方摩爾百分比為：尿素44-47%，甲醛47-50%，氨水3. 9-4. 3%，聚乙烯醇0. 10-0. 15%，三 聚氰胺1. 6-2. 0%。數據來源如下： 根據新型環保脲醛樹脂粘合劑最佳配方研究需要優化的項目，設計成4因素3水平按 L9 (34)正交試驗表排列進行試驗，并優化脲醛樹脂粘合劑的配方組成的工藝參數。
[0012] 4因素3水平按L9 (34)正交試驗表排列進行試驗可設計正交試驗因素水平表如 下(表1所示）： 表1 :正交試驗因素水平表
上表中：F-甲醛，U-尿素，PVA-聚乙烯醇 根據正交試驗因素水平表實驗，得到的結果如表2所示： 表2 :正交試驗結果
游離甲醛含量、粘度的測定： 1、游離甲醛含量測試方法參照國家標準GB/T14074. 1-14704. 18- 2006。
[0013] 2、粘度的測試方法使用"涂一4杯"（20°C )。
[0014] 通過對正交試驗結果的分析，由游離甲醛含量可知，A的極差最大，其次分別是B、 C、D的極差最小。極差越大，反映該因素水平變動時，提取率變化越大。由主到次排出因素 的順序為A、B、C、D。極差分析所得的最佳組合為A2B3C2D1，由游離甲醛含量的方差分析可 知，由主到次排出因素的順序為A、B、C、D，其中A因素具有極顯著性差異，因此得出最佳工 藝組合為A2B3C2D1。
[0015] 由粘度的極差可知，A的極差最大，其次為B，C、D的極差相等且最小。極差分析所 得的最佳組合為A1B3C2D2,由粘度的方差分析可知，由主到次排出因素的順序為A、B、C、D。 其中A因素具有較顯著性差異，因此由粘度得出的最佳工藝組合為A1B3C2D2。
[0016] 考慮到9次實驗的粘度范圍都在22-30秒間，都符合工業生產要求，綜合考慮后得 出的最佳工藝組合為A1B3C2D2,即F/U摩爾比為1. 08比1 (即尿素45. 16%，甲醛48. 92%)， PVA加入量的摩爾百分數為0. 15%，三聚氰胺加入量的摩爾百分數為1. 7%。考慮到實際 生產的過程中需要加入氨水，最終確定各組份及其配比為尿素44-47%，甲醛47-50%，氨水 3. 9-4. 3%，聚乙烯醇0. 10-0. 15%，三聚氰胺1. 6-2. 0%，且在實際生產的過程中，尿素分4次 加入。
[0017] 據優選的工藝條件，對上述結論按設定的工藝過程具體驗證實施三次實驗，結果 如下： 具體實施列一： 1、 將1170g甲醛加入3000mL三頸瓶中，裝上電動攪拌機，密閉，加 NaOH調pH為8. 0-8. 5 后，加入PVA2g,尿素420g,氨水42g; 2、 水浴升溫至反應物85-92°C，保溫反應30min ; 3、 加甲酸調pH為4. 0-4. 2后，反應至反應物呈雪花狀； 4、 用NaOH調pH為6. 0,加入尿素140g，三聚氰胺62g，反應至反應物呈棉絮狀； 5、 用NaOH調pH為6. 5,加入尿素90g，反應至反應物呈一點一線狀； 6、 用 NaOH 調 pH 為 7. 5-8. 0,保溫反應 30min ; 7、 加入尿素150g，保溫反應30min ; 8、 降溫至40-45 °C，調pH為L 5既得； 取制得的膠，依法測定游離甲醛含量和粘度，結果為游離甲醛含量為0. 006%，粘度為 27秒。
[0018] 具體實施列二： 1、 將1755g甲醛加入5000mL三頸瓶中，裝上電動攪拌機，密閉，加 NaOH調pH為8. 0-8. 5 后，加入PVA3g,尿素630g,氨水63g; 2、 水浴升溫至反應物85-92°C，保溫反應30min ; 3、 加甲酸調pH為4. 0-4. 2后，反應至反應物呈雪花狀； 4、 用NaOH調pH為6. 0,加入尿素210g，三聚氰胺93g，反應至反應物呈棉絮狀； 5、 用NaOH調pH為6. 5,加入尿素135g，反應至反應物呈一點一線狀； 6、 用 NaOH 調 pH 為 7. 5-8. 0,保溫反應 30min ; 7、 加入尿素225g，保溫反應30min ; 8、 降溫至40-45 °C，調pH為L 5既得； 取制得的膠，依法測定游離甲醛含量和粘度，結果為游離甲醛含量為0. 007%，粘度為 25秒。
[0019] 具體實施列三： 1、 將585g甲醛加入2000mL三頸瓶中，裝上電動攪拌機，密閉，加 NaOH調pH為8. 0-8. 5 后，加入PVAlg,尿素210g,氨水21g; 2、 水浴升溫至反應物85-92°C，保溫反應30min ; 3、 加甲酸調pH為4. 0-4. 2后，反應至反應物呈雪花狀； 4、 用NaOH調pH為6. 0,加入尿素70g，三聚氰胺31g，反應至反應物呈棉絮狀； 5、 用NaOH調pH為6. 5,加入尿素45g，反應至反應物呈一點一線狀； 6、 用 NaOH 調 pH 為 7. 5-8. 0,保溫反應 30min ; 7、 加入尿素75g，保溫反應30min ; 8、 降溫至40-45 °C，調pH為L 5既得； 取制得的膠，依法測定游離甲醛含量和粘度，結果為游離甲醛含量為0. 005%，粘度為 28秒。
[0020] 對于上述三個具體實施例，其步驟A、D、E、G中四次尿素的加入量分別為全工藝過 程尿素加入總量的 52-53%、17-18%、11-1L 5%、18. 5-19%。
[0021] 經驗證，游離甲醛含量及粘度均符合要求且明顯優于市場上普通的粘合劑。
【主權項】
1. 一種新型的人造板材用脲醛樹脂粘合劑及其制作工藝，其特征在于，所述脲醛樹脂 粘合劑的配方及配方摩爾百分比為：尿素44-47%，甲醛47-50%，氨水3. 9-4. 3%，聚乙烯醇 0? 10-0. 15%，三聚氰胺 L 6-2. 0%。2. 根據權利要求1所述的一種新型的人造板材用脲醛樹脂粘合劑及其制作工藝，特征 在于，其所采用的生產制作工藝過程如下： A、 將甲醛加入可密閉的容器中，攪拌，密閉，加NaOH調pH值為8. 0-8. 5后，加入聚乙烯 醇、尿素、氨水，形成反應物； B、 水浴將反應物升溫到85-92°C，并保溫反應30min ; C、 加入甲酸，調pH值為4. 0-4. 2,反應至反應物呈雪花狀； D、 用NaOH調pH值為6. 0,加入尿素、三聚氰胺，反應至反應物呈棉絮狀； E、 用NaOH調pH值為6. 5,加入尿素，反應至反應物呈一點一線狀； F、 用NaOH調pH值為7. 5-8. 0,保溫反應30min ; G、 再次加入尿素，保溫反應30min ; H、 降溫至40-45 °C，調pH為7. 5既得。3. 根據權利要求2所述的一種新型的人造板材用脲醛樹脂粘合劑及其制作工藝，其特 征在于，在其生產制作工藝過程中，步驟A、D、E、G中四次尿素的加入量分別為全工藝過程 尿素加入總量的 52-53%、17-18%、11-11. 5%、18. 5-19%。
【專利摘要】一種新型的人造板材用脲醛樹脂粘合劑及其制作工藝，其特征在于，所述脲醛樹脂粘合劑的配方及配方摩爾百分比為：尿素44-47%，甲醛47-50%，氨水3.9-4.3%，聚乙烯醇0.10-0.15%，三聚氰胺1.6-2.0%，并采用特定的工藝過程進行生產制作。本發明通過對甲醛加入量，尿素的加入量及次數，反應溫度、時間，及聚乙烯醇、三聚氰胺的加入量探索，找到一個最佳的配比關系，使人造板材脲醛樹脂粘合劑在甲醛釋放量達到E1/E0級的條件下最經濟、粘合能力的效果最好，從而具有很好的工業利用價值。
【IPC分類】C08G12/38, C09J161/32, C08G12/40
【公開號】CN104946182
【申請號】CN201410115958
【發明人】趙子劍
【申請人】湖南省懷化市鴻華電子科技有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2014年3月26日