热固性水溶性尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂纳米粉体胶黏剂的制备方法及其应用方法技术

本发明专利技术提供一种热固性水溶性尿素‑三聚氰胺‑甲醛三元共聚树脂纳米粉体胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：步骤一，热固性水溶性尿素‑三聚氰胺‑甲醛三元共聚树脂胶黏剂的真空浓缩；步骤二，对浓缩后的热固性水溶性尿素‑三聚氰胺‑甲醛三元共聚树脂胶黏剂进行pH值调整；步骤三，对步骤二进行pH值调整后的热固性水溶性尿素‑三聚氰胺‑甲醛三元共聚树脂胶黏剂进行真空冷冻干燥；步骤四，真空冷冻干燥后的研磨及筛分。采用该方法制备的胶黏剂干法施胶方式施加于高含水率人造板基材，呼吸式热预压工艺生产人造板，可以降低人造板基材干燥能耗，提高胶黏剂固化速度，提高人造板胶合强度和耐水性，降低甲醛释放量。

Preparation and application of thermosetting water-soluble urea-melamine-formaldehyde ternary copolymer resin nano-powder adhesives

The invention provides a preparation method of thermosetting water-soluble urea melamine formaldehyde ternary copolymer resin nano-powder adhesive, which comprises the following steps: step 1, vacuum concentration of thermosetting water-soluble urea melamine formaldehyde ternary copolymer resin adhesive; step 2, thermal-soluble water-soluble after concentration; The pH value of urea-melamine-formaldehyde ternary copolymer resin adhesives was adjusted; step 3, the thermosetting water-soluble urea-melamine-formaldehyde ternary copolymer resin adhesives were vacuum freeze-dried after adjusting the pH value in step 2; step 4, grinding and screening after vacuum freeze-drying. The dry sizing method of adhesives prepared by this method is applied to wood-based panels with high moisture content. Respiratory hot pre-pressing process can reduce drying energy consumption of wood-based panels, increase curing speed of adhesives, increase bonding strength and water resistance of wood-based panels, and reduce formaldehyde emission.

【技术实现步骤摘要】
热固性水溶性尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂纳米粉体胶黏剂的制备方法及其应用方法
本专利技术涉及一种热固性水溶性尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂纳米粉体胶黏剂的制备方法及其应用方法，属人造板制造领域。
技术介绍
2015年我国人造板的产量达2.87亿m3，占世界人造板产量的60%，耗用胶黏剂1530万吨，耗用量仍在随人造板产量的增加以10%左右的速度增长。包括尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂胶黏剂在内的胺基树脂胶黏剂的消耗量为1392万吨，占人造板胶黏剂耗用量近90%。通过尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚，可以部分解决脲醛树脂胶黏剂胶合强度低，耐水性差，游离甲醛和甲醛释放量大的缺陷，已经在人造板生产中占据主导地位。通用的喷雾干燥是一种悬浮粒子加工技术，是利用高压将料液雾化成为细小的雾滴，并在热干燥介质中迅速蒸发溶剂形成干粉产品的过程。该干燥方法会使热敏型液体胶黏剂在加热过程中继续缩聚，导致分子量增大，物理化学性质发生变化，同时干燥后的粉体表面硬结，导致干粉研磨和再次溶解困难，进而影响胶合性能。尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂胶黏剂的固化通常是在酸性条件下进行的，人造板工业中普遍是将尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂胶黏剂的pH值调整到3-5之间使用，以达到快速固化的目的。调胶时过低的pH值使固化体系中残存过量的酸，而过量的酸会使固化树脂的水解速度加快，导致尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂胶黏剂耐水性差，从而影响人造板的性能，调胶时较高的pH值有利于提高尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂胶黏剂的耐水性。为了获得理想的胶合强度，尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂胶黏剂固化时对人造板基材的相对含水率有严格要求，基材相对含水率一般在8-10%之间，最多不能超过12%，为了将基材含水率控制在规定的范围内，需要消耗大量的能源用于人造板基材的干燥。采用高含水率基材生产人造板，对节能降耗，降低人造板生产成本，极具意义。受限于尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂胶黏剂固化时对基材含水率的要求，实现高含水率基材的胶接需要新的技术措施。专利CN107325765A提供了一种三聚氰胺-甲醛-尿素胶黏剂的喷雾干燥制备方法及木质复合材料制备方法，干燥后的粉体未经纳米化研磨处理，使用时需加水溶解，基材含水率在8%以下，采用湿法施胶方式，常规预压工艺。专利技术专利CN104493948B提供了一种高含水率刨花板的制备方法，刨花的含水率为20~40%，采用液体施胶方式，施胶量为5~8%，常规预压工艺，所用胶黏剂为封闭型聚氨酯预聚体与三聚氰胺-脲醛树脂共混胶黏剂。专利技术专利CN103737695B提供了一种干法施胶方法是采用静电雾化的方法，将干粉施加于高含水率刨花、纤维中，所述干粉构成极为复杂，为微米级，采用常规预压工艺。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供了一种热固性水溶性尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂纳米粉体胶黏剂的制备方法及其应用方法，包括以下步骤：步骤一，热固性水溶性尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂胶黏剂的真空浓缩；步骤二，对浓缩后的热固性水溶性尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂胶黏剂进行pH值调整；步骤三，对步骤二进行pH值调整后的热固性水溶性尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂胶黏剂进行真空冷冻干燥；步骤四，对经真空冷冻干燥处理后的热固性水溶性尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂胶黏剂进行研磨及筛分，获得热固性水溶性尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂纳米粉体胶黏剂。其中，步骤一中，热固性水溶性尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂胶黏剂的真空浓缩条件为：真空度为0.05~0.09MPa，真空浓缩温度为20~50℃，浓缩后的固体含量在50~80%之间。步骤二中，调整后的pH值在5~7之间，pH值调节剂为稀酸溶液或酸性盐溶液。步骤三中，真空冷冻干燥分为预冷冻过程、升华干燥过程和解析干燥过程；其中，预冷冻过程的温度为小于-40℃，升华干燥过程的真空度为0.01~0.1mbar、冻干温度为-40~-60℃，解析干燥过程的真空度为0.001~0.01mbar、冻干温度-60~-80℃。步骤四中，研磨采用纳米球磨机，研磨温度为110~250℃；筛分后粒径分布范围为400~900nm。本专利技术还提供一种采用上述方法制备的热固性水溶性尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂纳米粉体胶黏剂在人造板生产中的应用，其特征在于包括以下步骤：步骤一，采用干法施胶的方式对人造板进行施胶；步骤二，施胶后的人造板基材经铺装或组坯后进行呼吸式热预压。进一步，施胶对象为人造板基材中刨花层、纤维层或单板层，所述刨花层、纤维层和单板层的相对含水率在30~100%之间。进一步，步骤一中，尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂纳米粉体胶黏剂通过气流吹撒的方式施加在刨花层或纤维层表面，并不断机械搅拌，施胶量为刨花层或纤维层绝对干重的5~20%；或尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂胶黏剂纳米粉体通过气流吹撒的方式施加在单板层的表面，施胶量为50~100g/m2。进一步，步骤二中，呼吸式热预压是指将热压机升高到指定温度后保温，将人造板板坯置于热压机开档缓慢升压到指定单位压力保压一段时间后，缓慢卸压到指定单位压力后再保压一段时间。每经历一个升压-保压-卸压-保压周期，记为呼吸1次。进一步，步骤二中，预压单位压力在0~5MPa之间，预压温度在120~200℃之间，呼吸次数大于3次。本专利技术所达到的有益技术效果：本专利技术提供的一种热固性水溶性尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂纳米粉体胶黏剂的制备方法，真空冷冻干燥在低温下进行，特别适用于热敏性，如热固性胶黏剂的干燥，干燥后物质分子量和物理化学性质与干燥前一致，结构疏松，呈海绵状，遇水后溶解迅速而完全，会立刻恢复至冻干前性状，尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂黏剂经冷冻干燥后密封包装，储存期可达1年以上。通过热研磨方式制备尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂纳米粉体胶黏剂，高温和研磨过程中的力化学作用可以促使尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂中残余游离甲醛挥发和醚键断裂释放出甲醛。经高温和研磨处理的尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂纳米粉体应用于人造板生产时，可以显著降低甲醛释放量。采用该方法制备的胶黏剂为纳米级粉体，纳米级粉体具有极高的比表面积，是具有超强吸附效应的物理基础，采用此方法制备的尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂纳米粉体胶黏剂从人造板基材中吸附大量水分而迅速溶解并润湿基材；溶解后的尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂纳米粉体胶黏剂中含有大量未反应的羟甲基，与人造板基材中的水分和纤维素形成氢键，大大提高了尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂胶黏剂纳米粉体的预压性能。干法施胶方式施加于高含水率人造板基材，干法施胶，胶黏剂中不含水分，不会导致基材含水率提高；而胶黏剂固化前需要溶解以获得润湿性和流动性，需要从基材中吸取水分，因此基材必须具有较高的相对含水率，在纤维饱和点以上时，基材中才含有容易被吸附的自由水，因此人造板基材单元仅需干燥至较高含水率或不需干燥即可用于人造板生产。干法施胶，胶黏剂有100%的固体含量，省却胶黏剂中水分蒸发时间，固化时间显著缩短；胶合强度与胶黏剂的固体含量正相关，粉体溶解后仍能保持远远超出湿法施胶的固体含量，胶合强度显著提高。采用热预压技术，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热固性水溶性尿素‑三聚氰胺‑甲醛三元共聚树脂纳米粉体胶黏剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一，热固性水溶性尿素‑三聚氰胺‑甲醛三元共聚树脂胶黏剂的真空浓缩；步骤二，对浓缩后的热固性水溶性尿素‑三聚氰胺‑甲醛三元共聚树脂胶黏剂进行pH值调整；步骤三，对步骤二进行pH值调整后的热固性水溶性尿素‑三聚氰胺‑甲醛三元共聚树脂胶黏剂进行真空冷冻干燥；步骤四，对经真空冷冻干燥处理后的热固性水溶性尿素‑三聚氰胺‑甲醛三元共聚树脂胶黏剂进行研磨及筛分，获得热固性水溶性尿素‑三聚氰胺‑甲醛三元共聚树脂纳米粉体胶黏剂。

【技术特征摘要】
1.一种热固性水溶性尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂纳米粉体胶黏剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一，热固性水溶性尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂胶黏剂的真空浓缩；步骤二，对浓缩后的热固性水溶性尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂胶黏剂进行pH值调整；步骤三，对步骤二进行pH值调整后的热固性水溶性尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂胶黏剂进行真空冷冻干燥；步骤四，对经真空冷冻干燥处理后的热固性水溶性尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂胶黏剂进行研磨及筛分，获得热固性水溶性尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂纳米粉体胶黏剂。2.根据权利要求1所述的热固性水溶性尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂纳米粉体胶黏剂的制备方法，其特征在于：步骤一中，热固性水溶性尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂胶黏剂的真空浓缩条件为：真空度为0.05~0.09MPa，真空浓缩温度为20~50℃，浓缩后的固体含量在50~80%之间。3.根据权利要求1所述的热固性水溶性尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂胶黏剂纳米粉体的制备方法，其特征在于：步骤二中，调整后的pH值在5~7之间，pH值调节剂为稀酸溶液或酸性盐溶液。4.根据权利要求1所述的热固性水溶性尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂纳米粉体胶黏剂的制备方法，其特征在于：步骤三中，真空冷冻干燥分为预冷冻过程、升华干燥过程和解析干燥过程；其中，预冷冻过程的温度为小于-40℃，升华干燥过程的真空度为0.01~0.1mbar、冻干温度为-40~-60℃，解析干燥过程的真空度为0.001~0.01mbar、冻干温度-60~-80℃。5.根据权利要求1所述的热固性水溶性尿素-三聚氰胺-甲醛三元共聚树脂纳米粉体胶黏剂的制备方法，其特征在于：步骤四中，研磨采用纳米球...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩书广，甘露，崔举庆，徐德良，丁涛，王华，徐朝阳，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32