脲醛树脂胶黏剂的改性

西南林业大学科学研究概论与科技论文写作2013-2014学年第二学期论文题目：脲醛树脂胶黏剂改性学生姓名：李进荣学生学号：20101053061脲醛树脂胶黏剂改性（西南林业大学材料工程学院李进荣）摘要：本文论述了脲醛树脂胶黏剂的现状，综述了脲醛树脂加工中，通过降低甲醛与尿素的物质的量比、改进合成工艺、添加改性粒子等几种方法，降低游离甲醛毒性，并对脲醛树脂加工改性方面存在的问题进行了总结和展望。关键词：脲醛树脂、游离甲醛、环保、聚乙烯醇、三聚氰胺、淀粉。Modifiedurea-formaldehyderesinadhesive(southwestforestryuniversityMaterialengineeringcollegeRongJinLi)Abstract：Thispaperdiscussesthepresentsituationofurea-formaldehyderesinadhesive,urea-formaldehyderesinprocessingarereviewedinthispaper,byreducingthemolarratioofformaldehydeandurea,improvementofsynthesisprocess,addmodificationseveralmethods,suchasparticles,reducethetoxicityoffreeformaldehyde,andtheprocessingofmodifiedurea-formaldehyderesinaresummarizedandtheproblemsofoutlookKeywords:Ureaformaldehyderesin,freeformaldehyde,environmentalprotection,starch,polyvinylalcohol,melamine.1、引言脲醛树脂（UF树脂）具有胶合强度高、耐水、耐热、耐腐蚀性、固化快、固化胶层无色、制做简单、操作性能好、性能优良成本低廉、原料来源丰富等一系列特点，成为我国人造板生产的主要胶种，并在材料黏结、竹木加工、纸张黏结、钢化涂料、多彩花纹涂料等行业中广泛应用，是市场上需求量最大的胶黏剂之一[1]2、脲醛树脂的现状脲醛树脂是尿素与甲醛在催化剂（碱性或酸性催化剂）作用下，缩聚成初期脲醛树脂，然后再在固化剂或助剂作用下，形成不溶、不熔的末期树脂[2]。1844年由B.Toiiens首次合成，直到1896年在C.Goldschmidt等研究后首次使用，1929年英国首先在工业化中应用。我国脲醛树脂胶黏剂于1957年开始工业化生产，1962年成为胶合板生产的主要胶黏剂，基本上取代血胶和豆胶。目前，由于其制造简单、使用方便、成本低廉、性能优良，已成为我国人造板生产的主要胶种，也是世界各国木材工业，尤其是人造板材的主要胶种。据报道，日本80%的胶合板，几乎100%的刨花板，德国75%的刨花板，英国几乎100%的刨花板和我国人造板的80%以上都使用脲醛树脂胶黏剂[3]。不过，脲醛树脂胶粘剂也存在一些缺点，如游离甲醛含量高、耐水性差、胶层固化后脆性大、耐老化性能差等，因而限制了其使用范围。特别是游离甲醛的存在，在很大程度上限制了其使用。脲醛树脂胶黏剂还是我国木材工业用量最大合成树脂胶黏剂,占木材加工业胶黏剂总消耗量60%多,占人造板用胶量90%左右。脲醛树脂胶黏剂的主要优点是在固化之前具有水溶性，对许多基材使用都很方便，并且能同其他许多材料一起使用，它也可以使染料和颜料任意着色，耐溶性能好，硬度高。胶接强度高、耐冷水性能、耐热水性能高;固化迅速;与水混溶性好,易调制合适黏度浓度等。3、现存问题但脲醛树脂也有其弱点：在固化时收缩率较大，胶层易产生裂缝，耐水性差;含有游离甲醛，在使用脲醛树脂或使用脲醛树脂胶黏剂制备的产品过程中，会释放出甲醛的恶臭味，并强烈地刺激人的视黏膜、鼻黏膜和上呼吸道，严重危害人的身体健康。只有对脲醛树脂进行改性，降低游离甲醛含量，才能使之符合日益严格的环保法规的要求，保障消费者的身体健康。所以，新的环保型脲醛树脂是脲醛树脂发展的方向[4]。4、脲醛树脂综合性能提高脲醛树脂综合性能提高的研究与进展除了甲醛释放的问题外，脲醛树脂胶粘剂在应用过程中，还存在耐水性差、胶层固化后脆性大、物质的量比低、胶接性能差等问题。为了克服这些缺点，一般从以下2个方面进行改进：(1)在树脂合成过程中通过共缩聚，从分子内部改进其结构；(2)在树脂中加入各种改性剂，使树脂的某些性能得以改善。4.1聚乙烯醇、三聚氰胺等改性通查阅[5]得出，在中低温反应条件下，控制甲醛与尿素的摩尔比为1.4:1.0，聚乙烯醇用量为尿素总量的1.5%，三聚氰胺在合成后期加入，加入量为尿素总量的4%时，制得的脲醛树脂胶粘剂综合性能良好，符合绿色环保要求。采用三聚氰胺对脲醛树脂进行改性，结果表明：当甲醛与尿素的最终摩尔比达到1.1:1.0，并且酸性阶段的甲醛与尿素摩尔比低于1.6:1.0时，胶合板甲醛释放量才符合E1级标准。通过在制胶过程中加入三聚氰胺等改性剂，制得F/U小于0.98的改性脲醛树脂，利用该树脂生产出了E1级纤维板。何霏等[6]在实验中研究发现，聚乙烯醇缩醛与甲醛反应生成聚乙烯醇缩甲醛，引入柔韧键，较好地控制了树脂的交联度，使得树脂脆性降低，初始粘度及韧性增加，能改善胶层老化现象。验结果表明，PVA用且实量为尿素总量的2.0%效果较好。SuminKim[7]研究指出，用MF共混改性的UF胶粘剂制造的中密度纤维板，甲醛释放量明显降低，原因是与尿素相比甲醛与三聚氰胺更容易也更完全地发生加成反应。4.2淀粉改性小麦淀粉作为多糖物质，经加热升温，在碱催化作用下可以糊化、部分醚化，形成烷氧基以及醛化淀粉，同时由于形成网状结构分子，加上淀粉自身也有一定的增稠效果和粘接强度，这样可以减少胶合板的胶层透胶，以达到很好的粘接强度。孙楠[8]等利用普通市售小麦淀粉制备淀粉改性脲醛树脂胶粘剂，结果表明，当小麦淀粉添加量占原料中尿素和甲醛总质量0~20%范围内，可以提高脲醛树脂胶的胶合强度，同时具有较好的耐水性能，制备的淀粉改性脲醛树脂胶既可以达到使用要求，又降低了树脂生产成本。用玉米淀粉为原料，通过H2O2氧化制成氧化淀粉，糊化后加入到脲醛树脂中，制得不同氧化淀粉含量的改性脲醛树脂，与不含氧化淀粉的脲醛树脂胶粘剂的性能对比，具有游离甲醛和羟甲基含量低且粘合强度好等优点，成本也大大降低。张东翔[8]将氧化淀粉在合成脲醛树脂第二次加入尿素后马上投入，氧化淀粉投入量为尿素总量的30%(以干淀粉量计算)。结果显示：淀粉被氧化的程度对游离甲醛含量的影响最大；如果淀粉被过度的氧化，则淀粉中的醛基会被进一步氧化成羧基，羧基与能够降低游离甲醛含量的氨基、亚氨基的反应性要高于甲醛，最终导致树脂的游离甲醛含量增加。5、前景展望脲醛树脂的未来发展方向仍然是开发和推广游离甲醛含量低、胶接制品甲醛释放量低的产品，提高其耐水性和耐老化性等。不仅要提高产品的综合性能，还要降低成本，取得较好的经济效益。另外，粉末脲醛树脂胶粘剂溶解后的胶液无甲醛气味，为降低产品的毒性开辟了一条新的途径。生产环保型的改性脲醛树脂胶粘剂是今后研究的主要方向。参考文献:[1]黄世强,孙争光,李盛彪.环保胶黏剂[M]．北京:化学工业出版社,2003.[2]李和平.精细化工工艺学[M].北京:科学出版社,2007.[3]李东光.脲醛树脂胶黏剂[M].北京:化学工业出版社,2002.[4]曹晓玲,李文安.环保型脲醛树脂胶粘剂的合成研究[J].应用化工,2008.[5]顾继有.胶黏剂与涂料[M].北京:中国林业出版社.[6]何霏,李东磊,朱艳玲,等.环保型脲醛树脂合成方法的研究[J]热固性树脂,2003.[7]陈连清．环保型脲醛树脂胶黏剂合成的研究[J].[8]孙楠,吴雄志,杨鹏元,等.淀粉改性脲醛树脂胶制备及胶合强度与耐水性能研究[J].精细石油化工进展,2007.