本發(fā)明屬于化工人造板合成膠粘劑制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種蘋果木e0級(jí)中密度纖維板的改性脲醛膠及其制備方法。

技術(shù)背景

隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展人們的物質(zhì)和精神生活水平不斷提高，居住條件和消費(fèi)觀念也在日益改變，越來(lái)越多的人已不再滿足自己居室的現(xiàn)狀，并致力于居室環(huán)境的裝飾改造，尤其是新購(gòu)住房，更是刻意精心裝修裝飾，以求居室環(huán)境的優(yōu)雅、美觀、舒適。對(duì)我們大多數(shù)的現(xiàn)代人來(lái)說(shuō)，一天中平均有60％～80％的時(shí)間是在室內(nèi)度過(guò)的，環(huán)境醫(yī)學(xué)研究表明，人類4％的疾病與室內(nèi)環(huán)境因素密切相關(guān)，室內(nèi)環(huán)境條件的好壞，特別是室內(nèi)環(huán)境的空氣質(zhì)量狀況會(huì)直接影響到我們的身心健康。一般來(lái)說(shuō)，室內(nèi)裝修造成的化學(xué)污染可持續(xù)3-15年。在對(duì)室內(nèi)進(jìn)行裝修時(shí)，由于裝修所用各類材料中往往含有多種對(duì)人體有害的化學(xué)物質(zhì)，它們會(huì)持續(xù)不斷而且緩慢地散發(fā)到空氣中。例如以脲醛樹脂為主要成分之一的人造板會(huì)緩慢的釋放甲醛氣體。在這樣的新居中，人們往往首先會(huì)出現(xiàn)頭痛、頭暈、過(guò)敏性疲勞和眼、鼻、喉刺痛等不適感。這雖然不會(huì)馬上危及生命，但卻會(huì)極大地危害人們的身體健康。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，由室內(nèi)裝修而產(chǎn)生的常見的有害化學(xué)物質(zhì)有將近20種，其中數(shù)量最多、對(duì)人體危害最嚴(yán)重的有甲醛、苯及苯系物、氡和氨四種；其中甲醛危害最為普遍。

隨著人們對(duì)環(huán)保和健康問(wèn)題的重視，人造板有害物的污染，引起人們的高度重視，對(duì)人造板膠粘劑進(jìn)行了許多改進(jìn)。但由于蘋果木物理形態(tài)和化學(xué)成分不同于其他木材，現(xiàn)有膠粘劑及生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的膠粘劑不能滿足生產(chǎn)需求，現(xiàn)提出一種新的膠粘劑配方和生產(chǎn)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題與缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種蘋果木e0級(jí)中密度纖維板的改性脲醛膠，該脲醛膠通過(guò)改進(jìn)脲醛膠合成工藝調(diào)整反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度，低溫工藝多次縮聚，使用時(shí)配合自制的消醛劑等工藝方法，改性的脲醛膠完全達(dá)到了生產(chǎn)e0級(jí)纖維板的要求，降低了甲醛釋放量對(duì)環(huán)境及人體的危害、需求，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是一種蘋果木e0級(jí)中密度纖維板的改性脲醛膠，由下列重量份數(shù)比的物質(zhì)制成的摩爾比為0.84的膠水：537份濃度為37％的甲醛、472份尿素、1.28份聚乙烯醇、23份三聚氰胺、0.4份三乙醇胺作為表面改性劑、0.2份濃度為20％的甲酸、0.4份氫氧化鈉組成。

本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供上述蘋果木e0級(jí)中密度纖維板的改性脲醛膠的方法，具體包括下列步驟：

1)按比例稱取甲醛、尿素、三聚氰胺、表面改型劑、甲酸溶液、氫氧化鈉備用；

2)將甲醛溶液放入反應(yīng)釜，開啟攪拌，加入提前用60℃水中浸泡6小時(shí)的聚乙烯醇，升溫到30℃～35℃時(shí)調(diào)節(jié)hp值至8.5～8.7，加入第一次尿素及第一次三聚氰胺形成溶液a，第一批尿素占總尿素量的41.2％；第一批三聚氰胺占膠水總量的1.57％；

3)將溶液a在30～40分鐘內(nèi)緩慢升至85℃下，保溫反應(yīng)30分鐘，保溫完hp不低于6.7，之后降溫到80℃，分兩次用甲酸溶液調(diào)hp，第一次調(diào)hp5.6～8，第二次調(diào)hp5.3～5.4各保溫10分鐘，在83℃～85℃的溫度下反應(yīng)20～25分鐘，得到溶液b；

4)當(dāng)hp值達(dá)到5.2～5.4時(shí)，開始測(cè)霧點(diǎn)，在20～25分鐘左右25℃水中出現(xiàn)霧狀，得到溶液c；

5)在溶液c中立即加入三乙醇胺，調(diào)整hp至6.2～6.4后加入第二次尿素進(jìn)行第二次縮聚反應(yīng)，升溫到82℃，反應(yīng)20分鐘，當(dāng)粘度達(dá)到16～16.5/25℃得到溶液d；第二批尿素占總尿素量的10％；

6)在d溶液中加入第三次尿素和第二次三聚氰胺進(jìn)行第三次縮聚反應(yīng)，hp6.1～6.2，溫度在85℃反應(yīng)30～35分鐘，當(dāng)終點(diǎn)粘度達(dá)到20～21秒/25℃時(shí)，立即用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)hp至7.8～8.0終止反應(yīng)，得到溶液e，第三批尿素占總尿素量的7.68％，第二批三聚氰胺占膠水總量的0.67％；

7)將e溶液進(jìn)行降溫，同時(shí)測(cè)hp不低于7.5，在55℃下保溫20分鐘，之后用10分鐘時(shí)間緩慢加入第四次尿素，調(diào)整hp7.5～7.8，第四次尿素占總尿素的41％，加完后降溫至38℃度，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)hp7.8～8.0，停機(jī)取樣，即可得到本膠粘劑。

本發(fā)明蘋果木e0級(jí)中密度纖維板的改性脲醛膠采取以下幾種方法來(lái)生產(chǎn)膠料使蘋果木產(chǎn)品達(dá)到e0級(jí)gb18580-2001室內(nèi)裝飾裝修材料人造板及其制品中甲醛釋放限量對(duì)甲醛釋放量的標(biāo)準(zhǔn)要求。

(1)通過(guò)改進(jìn)脲醛膠的合成配方工藝，調(diào)整甲醛與尿素的摩爾比，合理調(diào)整反應(yīng)時(shí)間，反應(yīng)溫度和反應(yīng)介質(zhì)的hp值。工藝采用堿-酸-酸-堿式多次縮聚工藝，降低樹脂游離醛。

(2)在合適的時(shí)間加入微量的三聚氰胺及聚乙烯醇對(duì)膠水進(jìn)行改性，來(lái)增加膠水的初粘性和濕強(qiáng)度，便于提高蘋果木纖維交織性能，保證板材內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度和抗水性達(dá)標(biāo)，提高板面光滑度和降低游離甲醛含量；加入三乙醇胺作為表面活性劑既起到調(diào)節(jié)劑作用，又起到分散劑作用，使膠分子之間大小更均勻。配方合理，兼容了甲醛釋放量與交接強(qiáng)度之間的矛盾。

(3)采用低溫工藝降低活化能，有利于羥甲基化的完成，確保樹脂的粘接強(qiáng)度。

(4)采用一種自制的消醛劑配套以上蘋果木改性脲醛膠使用，較大幅度降低了產(chǎn)品的甲醛釋放量，該消醛劑在膠水固化過(guò)程中能吸收大部分游離甲醛，是一種一羥甲基脲與其它吸收甲醛物質(zhì)的混合物，在高溫高壓、酸性條件下能與未能反應(yīng)完全的游離甲醛迅速反應(yīng)，生成另一種穩(wěn)定的物質(zhì)，并參與樹脂交聯(lián)加速固化。

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)發(fā)明人給出的具體實(shí)施例和試驗(yàn)例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的有益效果。

實(shí)施例1自制消醛劑配方及其生產(chǎn)方法

1.放入消醛劑總量28％的工藝水，開啟攪拌，放入總量22％含量37％的甲醛。

2.加入總量4.3％的第一次氯酸鈉，微升溫到30-35℃使其完全溶解。

3.加入總量0.04％的三乙醇胺，hp保持在8.0.依次加總量0.04％的硼砂,總量0.23％六次甲基四胺保持10分鐘，使其完全溶解。

4.加入總量1.2％的第二次氯酸鈉，保持5分鐘，溫度保持在30-35℃，加入總量0.05％含量為30％的氫氧化鈉溶液調(diào)hp至8.8.

5.加入總量25％的第一次尿素，保持10分鐘，再加入總量1.2％含量為20％的氨水。

6.加入總量20％的第二次尿素，微升溫至30℃使其溶解，保持10分鐘停機(jī)，即可得到完全透明色的消醛劑。

該消醛劑在膠水固化過(guò)程中能吸收大部分游離甲醛，是一種羥甲基脲與其它吸收甲醛物質(zhì)的混合物，在高溫高壓、酸性條件下能與未能反應(yīng)完全的游離甲醛迅速反應(yīng)，生成另一種穩(wěn)定的物質(zhì)，并參與樹脂交聯(lián)加速固化，使用中需根據(jù)不同情況調(diào)整加入量。

實(shí)施例2常規(guī)配方一般工藝做法：

1)由下列重量份數(shù)比、摩爾比為0.84的物質(zhì)制成：537份的含量為37％的甲醛、483份的尿素、不加聚乙烯醇(pva)、不加三聚氰胺(m)，不加三乙醇胺(tea)用氫氧化鈉，0.2份的甲酸(濃度為20％)、0.4～0.5(濃度為30％)份的氫氧化鈉作為hp調(diào)節(jié)劑組成。

2)工藝采用常規(guī)的堿酸堿式，尿素分兩次加入：溫度控制在90-93℃，加完第一次尿素后保溫30分鐘，之后分三次加入甲酸溶液調(diào)hp至4.5-4.6反應(yīng)至終點(diǎn)加氫氧化鈉溶液終止反應(yīng)，后期加第二次尿素降溫到38℃停機(jī)，取樣標(biāo)為a樣。

實(shí)施例3未加聚乙烯醇(pva)、未加三乙醇胺(tea)、加入11份的三聚氰胺(m)，常規(guī)做法，尿素分三次加入，制法：

1)由下列重量份數(shù)比，摩爾比為0.84的物質(zhì)制成：537份的質(zhì)量百分含量為37％的甲醛、477份的尿素、加入11份的三聚氰胺(一次加入)、0.2份的甲酸(濃度為20％)、0.4～0.6(濃度為30％)份的氫氧化鈉作為hp調(diào)節(jié)劑組成。

2)工藝采用常規(guī)的堿酸堿式，未加聚乙烯醇，未加三乙醇胺，尿素分三次加入。制法：將計(jì)量后的甲醛調(diào)整hp到8.6，加入第一批尿素和三聚氰胺混合后升溫到93-95℃，保溫30分鐘后，加入第二次尿素后保溫30分鐘，之后分三次加入甲酸溶液調(diào)hp至5.6反應(yīng)30-40分鐘，粘度20-21秒時(shí)，立即加氫氧化鈉溶液調(diào)hp7.8-8.0終止反應(yīng)，后期加第三次尿素降溫，當(dāng)降溫到38℃時(shí)，停機(jī)取樣標(biāo)為b。第一次尿素占總尿素的37.5％，第一次尿素占總尿素的11.3％，第一次尿素占總尿素的51.15％。

實(shí)施例4未加聚乙烯醇(pva)、未加三乙醇胺(tea)、加入23份的三聚氰胺(m)，尿素分四次加入，制法：

1)由下列重量份數(shù)比，摩爾比為0.84的物質(zhì)制成：537份的質(zhì)量百分含量為37％的甲醛、472份的尿素、加入23份的三聚氰胺(兩次加入)、0.2份的甲酸(濃度為20％)、0.4～0.6(濃度為30％)份的氫氧化鈉作為hp調(diào)節(jié)劑組成。

2)工藝采用蘋果木e0級(jí)中密度纖維板改性脲醛膠的制備方法，不同點(diǎn)：(見蘋果木e0級(jí)膠水制備方法)在溶液c中用氫氧化鈉溶液替代三乙醇胺調(diào)節(jié)hp，調(diào)整hp至6.2～6.4后加入第二次尿素進(jìn)行第二次縮聚反應(yīng)，后期其它做法同e0級(jí)中密度纖維板改性脲醛膠的制備方法，停機(jī)取樣標(biāo)為c。

實(shí)施例5本發(fā)明一種蘋果木e0級(jí)中密度纖維板的改性脲醛膠的方法

1、一種蘋果木e0級(jí)中密度纖維板的改性脲醛膠，由下列重量份數(shù)比的物質(zhì)制成的摩爾比為0.84的膠水：537份濃度為37％的甲醛、472份尿素、1.28份聚乙烯醇、23份三聚氰胺、0.4份三乙醇胺作為表面改性劑、0.2份濃度為20％的甲酸、0.4份氫氧化鈉組成。

2、制備上述蘋果木e0級(jí)中密度纖維板的改性脲醛膠的方法，具體包括下列步驟：

1)將甲醛溶液放入反應(yīng)釜，開啟攪拌，加入提前用60℃水中浸泡6小時(shí)的聚乙烯醇，升溫到30℃時(shí)調(diào)節(jié)hp值至8.5，加入第一次尿素及第一次三聚氰胺形成溶液a，第一批尿素占總尿素量的41.2％；第一批三聚氰胺占膠水總量的1.57％；

2)將溶液a在30～40分鐘內(nèi)緩慢升至85℃下，保溫反應(yīng)30分鐘，保溫完hp不低于6.7，之后降溫到80℃，分兩次用甲酸溶液調(diào)hp，第一次調(diào)hp5.6，第二次調(diào)hp5.3各保溫10分鐘，在83℃的溫度下反應(yīng)20分鐘，得到溶液b；

3)當(dāng)hp值達(dá)到5.2時(shí)，開始測(cè)霧點(diǎn)，在20分鐘左右25℃水中出現(xiàn)霧狀，得到溶液c；

4)在溶液c中立即加入三乙醇胺，調(diào)整hp至6.2后加入第二次尿素進(jìn)行第二次縮聚反應(yīng)，升溫到82℃，反應(yīng)20分鐘，當(dāng)粘度達(dá)到16～16.5/25℃得到溶液d；第二批尿素占總尿素量的10％；

5)在d溶液中加入第三次尿素和第二次三聚氰胺進(jìn)行第三次縮聚反應(yīng)，hp6.1，溫度在85℃反應(yīng)30分鐘，當(dāng)終點(diǎn)粘度達(dá)到20～21秒/25℃時(shí)，立即用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)hp至7.8終止反應(yīng)，得到溶液e，第三批尿素占總尿素量的7.68％，第二批三聚氰胺占膠水總量的0.67％；

6)將e溶液進(jìn)行降溫，同時(shí)測(cè)hp不低于7.5，在55℃下保溫20分鐘，之后用10分鐘時(shí)間緩慢加入第四次尿素，調(diào)整hp7.5，第四次尿素占總尿素的41％，加完后降溫至38℃度，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)hp7.8，停機(jī)取樣，即可得到本膠粘劑。

實(shí)施例6本發(fā)明一種蘋果木e0級(jí)中密度纖維板的改性脲醛膠的方法

1、一種蘋果木e0級(jí)中密度纖維板的改性脲醛膠，由下列重量份數(shù)比的物質(zhì)制成的摩爾比為0.84的膠水：537份濃度為37％的甲醛、472份尿素、1.28份聚乙烯醇、23份三聚氰胺、0.4份三乙醇胺作為表面改性劑、0.2份濃度為20％的甲酸、0.4份氫氧化鈉組成。

2、制備上述蘋果木e0級(jí)中密度纖維板的改性脲醛膠的方法，具體包括下列步驟：

1)將甲醛溶液放入反應(yīng)釜，開啟攪拌，加入提前用60℃水中浸泡6小時(shí)的聚乙烯醇，升溫到35℃時(shí)調(diào)節(jié)hp值至8.7，加入第一次尿素及第一次三聚氰胺形成溶液a，第一批尿素占總尿素量的41.2％；第一批三聚氰胺占膠水總量的1.57％；

2)將溶液a在40分鐘內(nèi)緩慢升至85℃下，保溫反應(yīng)30分鐘，保溫完hp不低于6.7，之后降溫到80℃，分兩次用甲酸溶液調(diào)hp，第一次調(diào)hp8，第二次調(diào)hp5.4各保溫10分鐘，在85℃的溫度下反應(yīng)25分鐘，得到溶液b；

4)當(dāng)hp值達(dá)到5.4時(shí)，開始測(cè)霧點(diǎn)，在25分鐘左右25℃水中出現(xiàn)霧狀，得到溶液c；

5)在溶液c中立即加入三乙醇胺，調(diào)整hp至6.4后加入第二次尿素進(jìn)行第二次縮聚反應(yīng)，升溫到82℃，反應(yīng)20分鐘，當(dāng)粘度達(dá)到16～16.5/25℃得到溶液d；第二批尿素占總尿素量的10％；

6)在d溶液中加入第三次尿素和第二次三聚氰胺進(jìn)行第三次縮聚反應(yīng)，hp6.2，溫度在85℃反應(yīng)35分鐘，當(dāng)終點(diǎn)粘度達(dá)到20～21秒/25℃時(shí)，立即用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)hp至8.0終止反應(yīng)，得到溶液e，第三批尿素占總尿素量的7.68％，第二批三聚氰胺占膠水總量的0.67％；

7)將e溶液進(jìn)行降溫，同時(shí)測(cè)hp不低于7.5，在55℃下保溫20分鐘，之后用10分鐘時(shí)間緩慢加入第四次尿素，調(diào)整hp7.8，第四次尿素占總尿素的41％，加完后降溫至38℃度，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)hp8.0，停機(jī)取樣，即可得到本膠粘劑。

試驗(yàn)例1使用效果試驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)主要驗(yàn)證膠水的實(shí)用性能，膠水摩爾比同在0.84的情況下，重點(diǎn)對(duì)固化時(shí)間和游離甲醛做對(duì)比試驗(yàn)，其中固化時(shí)間和游離甲醛的高低，最終影響產(chǎn)品的質(zhì)量，下表中加入不同量的實(shí)例1消醛劑后，膠水的固化時(shí)間和游離甲醛及儲(chǔ)存穩(wěn)定性變化如下：

加入不同量的消醛劑對(duì)各種膠水質(zhì)量指標(biāo)的影響

試驗(yàn)證明：各種膠水摩爾比同在0.84的情況下，加入不同比例的實(shí)施例1消醛劑后，使膠水中的游離甲醛可大幅度的下降，可以降低40％以上的游離甲醛，使甲醛分子異構(gòu)化從而大大降低其有害性，對(duì)降低游離甲醛含量有明顯效果，同時(shí)當(dāng)加入過(guò)量的消醛劑后，固化時(shí)間明顯延長(zhǎng)，不利于提高生產(chǎn)效率。

試驗(yàn)例2對(duì)比試驗(yàn)

采用蘋果木的規(guī)格木片，分別從熱磨噴漿管處加入調(diào)制的實(shí)例2、實(shí)例3、實(shí)例4、實(shí)例5四種不同做法的膠水，加入不同比例的實(shí)施例1消醛劑，在連續(xù)平壓生產(chǎn)線中生產(chǎn)3毫米壓光板進(jìn)行效果實(shí)驗(yàn)。

在使用各種膠水時(shí)，均配合加入180kg/立方的膠水，加入石蠟5kg/立方，固化劑20％的氯化銨溶液4kg/立方，同時(shí)消醛劑加入量分別加入施膠量的5％、10％、15％做對(duì)比試驗(yàn)。經(jīng)干燥，鋪裝后，在熱壓時(shí)均加入6kg/立方的脫模劑，熱壓參數(shù)及纖維含水率保持一致。膠水性能及壓制后的產(chǎn)品檢測(cè)各項(xiàng)理化指標(biāo)如下：

加入不同量的消醛劑與板材理化指標(biāo)的變化

對(duì)比試驗(yàn)結(jié)論：

1、加入不同比例的實(shí)例1消醛劑后，使各種膠水制作的蘋果木纖維板材理化性能見以上列表，隨著消醛劑加入量的增大，甲醛釋放量大幅度的下降，可降低30～40％以上的甲醛釋放量，使甲醛分子異構(gòu)化從而大大降低其有害性，實(shí)例5膠水加入10％的消醛劑后檢測(cè)，甲醛釋放量完全達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值一下。

2、當(dāng)消醛劑加入膠量的10％時(shí)，板材的內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度，吸水厚度膨脹率和靜曲強(qiáng)度等指標(biāo)效果最佳，實(shí)例5膠水有明顯效果，但隨著加入比例的增大，內(nèi)結(jié)合強(qiáng)、度彈性模量、表面結(jié)合強(qiáng)度、靜曲強(qiáng)度均下降，吸水厚度膨脹率變大。

3、加入微量的三聚氰胺及聚乙烯醇對(duì)膠水進(jìn)行改性，增加了膠水的初粘性和濕強(qiáng)度，便于提高蘋果木纖維交織性能，保證了內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度和抗水性達(dá)標(biāo)，提高了板面光滑度和降低游離甲醛含量；加入三乙醇胺作為表面活性劑既起到調(diào)節(jié)劑作用，又起到分散劑作用，使膠分子之間大小更均勻，實(shí)例5膠水加入10％的消醛劑兼容了甲醛釋放量與交接強(qiáng)度等指標(biāo)之間的矛盾。

4、采取實(shí)例5膠水，加入10％的消醛劑的配方生產(chǎn)工藝，按照以上所述使用方法進(jìn)行生產(chǎn)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和效益，完全能夠達(dá)到蘋果木生產(chǎn)e0級(jí)纖維板的要求，符合纖維板gb/t117182009、gb/t17657-2013及gb18580-2001室內(nèi)裝飾裝修材料人造板及其制品中甲醛釋放限量對(duì)甲醛釋放量等板材理化性能的標(biāo)準(zhǔn)要求。