本发明专利技术涉及环境友好型人造板用脲醛树脂制备方法，其采用弱碱－弱酸－弱碱的反应路线，在传统一次加料反应的基础上，通过多次缩聚，首先甲醛和尿素加聚生成二羟甲基脲，然后在酸性介质中初步缩合生成线性脲醛树脂，最后逐步加入尿素分子作为连接手段增加线性分子的长度，降低脲醛树脂胶内的游离甲醛含量，在温和的反应条件下直接合成绿色低甲醛脲醛树脂胶产品，并通过分步控制，提高缩聚程度，降低羟甲基、亚甲基醚、半缩甲醛的含量，从微观上促进“体型”有机小分子的形成，在固化阶段添加微量甲醛捕捉剂，消除残留的游离甲醛，使产品的游离甲醛含量≤０．１％，最终使产品性能技术指标达到国内领先水平。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及脲醛树脂胶粘剂及其制备方法的改进，具体说是一种高性能环境友好型人 造板用脲醛树脂制备方法，属化学中粘合剂
技术介绍
脲醛树脂胶粘剂(UF树脂)是尿素与甲醛在催化剂作用下，縮聚成初期脲醛树脂， 然后再在固化剂或助剂作用下，形成不溶不熔的末期树脂。脲醛树脂胶具有胶合强度高、 固化快、操作性能良好、成本低廉、原料来源丰富等优点，在木材加工、涂饰行业、纸张 粘接、钢化涂料，尤其是胶合板、刨花板、纤维板等人造板用胶粘剂生产中有广泛应用。 由于在使用脲醛树脂或使用由脲醛树脂胶粘剂制备的产品过程中，释放出的甲醛刺激人的 眼睛及呼吸道系统，严重污染环境，危害人们的身体健康，世界各国对脲醛树脂及其制品 的游离甲醛含量都纷纷制定了标准，有关技术专家做了很多讨论，提出了不少的技术方案。我国2002年7月1日推出强制性GB18580-2001国家标准，严格限制室内有害物质的释 放，迫使脲醛树脂的生产格局正在发生变化，低毒脲醛树脂胶粘剂迅速增多。目前国内己 有工业生产的人造板用脲醛树脂胶，存在游离甲醛含量超标、脆性较大以及较差的耐水性 和耐光性等缺点，无法满足木材加工业市场需求。加之人们的环保意识的增强，对木材加 工提出了更高的要求。王新波等人，采用甲酸与尿素摩尔比(F/U)为1.2:1， 二次加甲醛、三次加尿素的合 成工艺，并添加合适的改性剂，使得胶液的游离甲醛含量达到国家规定标准，人造板甲醛 释放量接近欧洲E口K平。但是其在制板的过程中，没有考虑由于其因水解而释放出来的 游离甲醛，危害人们的身体健康。K.Siimer用热重、差热法(TG-DTA)研究了低摩尔比脲醛树脂胶粘剂，并且研究了以氯 化铵为固化剂的低摩尔比脲醛树脂胶粘剂的固化行为。研究认为，可以增大树脂胶pH值 的下降速度，使固化反应在较低的温度下进行。但是制备的树脂的游离甲醛含量高，在添 加固化剂的情况下，没有考虑到游离甲醛的释放，无法大规模的生产，并且制造的人造板 也无法应用于中高档家具的生产。专利CN1583815提到了一种水溶性脲醛树脂的制备方法，用甲醛和尿素为原料进行反 应，反应时甲醛/尿素的摩尔比为1.75 1.95 : 1，用尿素重量的5 12%的氨或胺改性并用 尿素重量的10 50X的C《3的低碳链醇醚化，所用甲醛为液体甲醛；生产过程控制体系的 pH值即甲醛与尿素羟甲基化的pH值为9 10,醚化、缩合的pH值为4 5，反应结束后pH 值调整为7 8。该制备方法工艺简单可行，所得水溶性脲醛树脂具有良好的水溶性和水稀 释稳定性且胶化时间短。专利CN1640906公开了一种由甲醛和尿素为主要原料，在路易斯酸或碱的作用下，分 阶段制备脲醛树脂的方法。游离甲醛含量小于0.5%， 一般为0.1%。在反应过程中加入有 机氨类助剂，使该胶粘剂在成型过程中，具有明显的膨胀性能，尤其适用于制造各类板材。 所制得的产品具有无味环保，甲醛释放量一般小于10ppm，并且具有良好的力学性能，耐 候性等。该液体树脂可以经过干燥喷雾工艺制备低游离甲醛的粉末脲醛胶粘剂，具有长时 间储存条件下保持反应活性的优点。该专利技术所述的胶粘剂无须添加甲醛捕捉剂等，生产工 艺简单，成本合理。CN1552749—种用于生产脲醛树脂的改性甲醛的制备方法，其特征是向甲醛溶液中加 入一定数量的改性剂，所说的改性剂是氨或碳酸氢铵或碳酸铵，改性剂为氨或碳酸氢铵时其与甲醛的摩尔比为o.02 0.4 : i，改性剂为碳酸铵时其与甲醛的摩尔比为o.01 0.2 : i。改性剂中氨或铵根离子与甲醛发生反应，形成含一定数量六亚甲基四胺的低浓度甲醛溶液，即所说的改性甲醛。利用这种改性甲醛就可以生产出高摩尔比低游离甲醛含量的脲醛 树脂。CN1552750—种高摩尔比低游离甲醛含量的脲醛树脂的制备方法，其特征是按尿素与 甲醛摩尔比l : 1.4 2.2备料；先将甲醛溶液加入反应釜中，在常温条件下向甲醛中加入作 为改性剂的氨或碳酸氢铵或碳酸铵，改性剂氨或碳酸氢铵与甲醛的摩尔比为0.02 0.4 : 1，改性剂碳酸铵与甲醛的摩尔比为0.01 0.2: i，制得改性甲醛；然后按常规生产方法将上述所备尿素分次加入所说的的改性甲醛中，制得低游离甲醛含量的脲醛树脂。CN1817932本专利技术提供一种人造板用脲醛树脂及其制备方法，该方法采用低摩尔比的 甲醛和尿素为原料，尿素分四批加入甲醛中，其中在加入第一批尿素之前，在50±5°〇下 使甲醛活化15-25分钟，在加入第四批尿素后，加入氨水进行后处理，使得制备的脲醛树 脂不但甲醛含量低而且表现很高的胶接强度，此外，该专利技术方法中不添加任何改性剂、不 脱水，因此制造工艺简单、成本低。CN1834184—种环保型低成本脲醛树脂胶生产方法，由下列原料及其重量份组成 90-110份甲醛、50-70分尿素、20-30份改性剂；先将全部甲醛与备料2/5的尿素一起加入釜 中搅拌，用NaOH调pH二8.5，升温至90'C，再加l/30的备料尿素，保温60min，降温至70 °C,加HCI调pH二2.5,测得成胶后，力t]NaOH调pH二7.5，加改性剂，降温至65 。C，第 三次加入余量尿素，反应至自然降温到45。C，调pH二7.0即成，制得的胶用于竹、木、纸 制品的粘接，具有游离醛少、成本低、粘接强度高，耐水性好，预压性好、贮存期长的优 点。CN1884332公开了一种脲醛树脂及其制备方法。脲醛树脂以重量份计原料为尿素20-60 份，甲酸60-100份，氢氧化钠溶液适量，甲乙酸溶液适量，聚乙烯醇l-20份，碳酸氢铵6-18 份进行反应制得。其制备方法是将甲醛按上述重量份加入夹层反应釜中，加入聚乙烯醇， 然后加入首批尿素7-20份，再加入第二批8-15份尿素，进行縮聚反应至终点；而后再加第 三批尿素5-25份，碳酸氢铵6-18份和上述树脂共混，通冷水降温至40-60。C放料，得脲醛树 脂。脲醒树脂克服了现有脲醛树脂成本高、游离甲醛含量高的缺点，主要用于木业板材中。上述专利报道中，虽然制备的是低甲醛脲醛树脂胶，但是在制板的过程中仍然存在游 离甲醛的释放，造成污染，无法应用于中高档家具的生产。
技术实现思路
本专利技术采用弱碱一弱酸一弱碱的反应路线，在传统一次加料反应的基础上，通过多次 縮聚，首先甲醛和尿素加聚生成二羟甲基脲，然后在酸性介质中初步缩合生成线性脲醛树 脂，最后逐步加入尿素分子作为连接手段增加线性分子的长度，降低脲醛树脂胶内的游离 甲醛含量，在温和的反应条件下直接合成绿色低甲醛脲醛树脂胶产品，并通过分步控制， 提高縮聚程度，降低羟甲基、亚甲基醚、半缩甲醛的含量，从微观上促进"体型"有机小 分子的形成，在固化阶段添加微量甲醛捕捉剂，消除残留的游离甲醛，使产品的游离甲醛 含量《0.1%，最终使产品性能技术指标达到国内领先水平。本专利技术的具体反应方程式以甲醛和尿素为原料，甲酸作为催化剂，在温和的反应条件下，甲醛和尿素反应，其 中尿素分四批加入，甲醛一步加入，发生加成反应、醚化反应、缩合反应，生成目标产物 脲醛树脂胶，经蒸馏脱水得到。 (l)二羟甲基脲的生成2HCHQ+NH2CONH2~^ HOCH2NHCONHCH2OHNH—]HCHO+NH2CONH2—HOCH2NHCONH2— 0本文档来自技高网...
【技术保护点】
环境友好型人造板用脲醛树脂制备方法，其特征是以甲醛和尿素为原料，甲酸作为催化剂，在温和的反应条件下，甲醛和尿素反应，其中尿素分四批加入，甲醛一步加入，发生加成反应、醚化反应、缩合反应，生成目标产物脲醛树脂胶，经蒸馏脱水得到； 反应的甲 醛与尿素的摩尔比为０．８～１．８∶１；第一步：①反应初步加成温度为５０℃～８０℃，反应羟甲基化温度为８５℃～１１０℃；②反应加成ｐＨ值为６．５～９．０；③反应加成时间１５～８０ｍｉｎ；第二步：①反应醚化温度为６５～１０５℃；②反应醚化ｐＨ值为３．０～６．０；③反应醚化时间为２２～１１０ｍｉｎ；第三步：①反应二次加成温度为６５～１０５℃，反应首次缩合温度为６５～１０５℃；②反应二次加成ｐＨ值为６．５～９．０，反应首次缩合反应ｐＨ值为４．０～７．０；③反应二次加成时间为５～５０ｍｉｎ，首次缩合时间为１５～７０ｍｉｎ；第四步：①反应三次加成温度为６５～１０５℃，反应二次缩合温度为６５～１０５℃；②反应三次加成ｐＨ值为６．５～９．０，二次缩合反应ｐＨ值为４．０～７．０；③反应三次加成时间为５～５０ｍｉｎ，二次缩合缩合时间为１５～７０ｍｉｎ；第五步：①反应四次加成温度为６５～１０５℃，②反应四次加成ｐＨ值为ｐＨ值为７．０～１０．０；③反应四次加成时间为５～５０ｍｉｎ；加入改性剂三聚氰胺占产品总量的百分数为０．０５～４％，乙醇加入量为１．０％～８．０％，反应的甲醛捕捉剂氨基酸占产品总量的百分数为０．０８～３．０％，加入固化剂过硫酸氨占产品总量的百分数为１．０～５．０％，真空脱水量即占产品总量的百分数５～３０％，脱水后加入乙醇占产品总量的百分数为０．０２～１．０％。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘建武，沈介发，严生虎，叶涛，张跃，
申请(专利权)人：江苏工业学院，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]
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