一種異丁醛改性脲醛樹脂膠粘劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及木材加工及膠粘劑技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種用于人造板的木材膠粘劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國森林覆蓋率較低，木材資源嚴(yán)重不足，因此，利用小徑材、速生材制備人造板滿足人們對木加工品的需求一直是我國木材加工業(yè)的重要途徑和方法。我國是世界上人造板產(chǎn)量最大的國家，多年來，人造板產(chǎn)量一直居世界第一位，2015年人造板產(chǎn)量已增長至30212.33萬立方米，人造板產(chǎn)業(yè)的發(fā)展加大了對木材膠粘劑的需求。
[0003]脲醛樹脂膠粘劑由于膠合強度較好，使用方便，原料易得，成本低廉等特點，被廣泛用于人造板生產(chǎn)加工中，是木材加工中最重要的品種。隨著人造板工業(yè)的發(fā)展，對脲醛樹脂膠粘劑提出了更高的要求，尤其是膠粘劑中的游離甲醛含量和人造板中的甲醛釋放量，歐洲、美國及日本等國家對人造板甲醛釋放量均有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，在我國，生產(chǎn)低游離甲醛的脲醛膠粘劑，降低人造板中的甲醛釋放量，也成為了木材行業(yè)及人們普遍關(guān)注的熱點問題。
[0004]脲醛樹脂膠制成的人造板產(chǎn)生甲醛釋放的主要原因是膠液中的游離甲醛和脲醛樹脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征產(chǎn)生的。為了制備得到低游離甲醛含量的脲醛樹脂，可以通過降低甲醛與尿素的摩爾比，控制合成工藝條件及使用添加劑等方法，但降低甲醛與尿素的摩爾比也會使脲醛樹脂膠粘劑的性能下降，如粘結(jié)強度下降(尤其是濕強度下降更為顯著)、儲存穩(wěn)性差、固化時間延長等，難以滿足木材加工業(yè)的要求。在脲醛樹脂合成過程中，加入三聚氰胺、苯酚、聚乙烯醇等對脲醛樹脂進行改性，降低游離甲醛含量，提高膠粘劑的性能也是有效的方法。這方面，國內(nèi)外有大量的文獻報道，我國也取得了很多研究成果，且在生產(chǎn)實際中得到了廣泛的應(yīng)用。
[0005]上世紀(jì)七十年代，德國BASF公司申請了尿素和甲醛及異丁醛在酸性條件下反應(yīng)可制備得到脲-異丁醛-甲醛樹脂的專利，后來又陸續(xù)發(fā)表了相關(guān)的專利，發(fā)現(xiàn)脲-異丁醛-甲醛樹脂是一種具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的聚合物，能夠溶于幾乎所有的涂料溶劑，且與環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、醇酸樹脂等有良好的相容性。上世紀(jì)九十年代，BASF開發(fā)出用于涂料/油墨通用色漿的脲-異丁醛-甲醛樹脂，而用異丁醛改性脲醛樹脂膠粘劑用于木材加工，迄今還未見報道。
[0006]異丁醛是大型乙烯聯(lián)合化工裝置中丙烯經(jīng)羰基合成丁、辛醇的副產(chǎn)物，國內(nèi)一套30萬噸/年的乙烯聯(lián)合化工裝置，每年可副產(chǎn)異丁醛I萬噸左右。我國乙烯產(chǎn)量不斷增加，2014年達到1704萬噸，副產(chǎn)異丁醛50萬噸以上，開發(fā)異丁醛改性脲醛樹脂膠粘劑，不但可以提高脲醛樹脂膠粘劑的性能，也為消化異丁醛提供了一個新的渠道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種用于人造板的改性脲醛樹脂的制備方法。膠粘劑的制備工藝簡單、制備方法可靠。
[0008]其制備方法包括下列步驟:
[0009](I)將第一批尿素、甲醛加入至反應(yīng)釜中，尿素與甲醛的質(zhì)量比例為:
[0010]尿素100份
[0011]37% 甲醛 200-260份；
[0012](2)用堿調(diào)節(jié)pH值為7-8，升溫至85-90 V反應(yīng)30_60min ；
[0013](3)用酸調(diào)節(jié)PH值為3-4，加入第二批尿素，攪拌均勻后，再逐步加入異丁醛，保溫60-80°C反應(yīng)40-60min，尿素與異丁醛的質(zhì)量比例為:
[0014]尿素30-45份
[0015]異丁醛20-50份；
[0016](4)降溫至60-80°C，加入第三批15-30質(zhì)量份的尿素，攪拌反應(yīng)40-60min;
[0017](5)加入第四批15-30質(zhì)量份的尿素，用堿調(diào)節(jié)pH值為7-8，冷卻至40°C以下，出料得到異丁醛改性的脲醛樹脂膠粘劑。
[0018]所述的堿為氫氧化鈉和三乙醇胺其中的一種，或者它們的混合物，所述的酸為稀硫酸和甲酸其中的一種，或者它們的混合物。
[0019]本發(fā)明制備的脲醛樹脂膠粘劑具有下列特點:
[0020](I)膠粘劑的膠接強度高，尤其是其濕強度得到明顯改善；
[0021](2)膠粘劑初粘性好，經(jīng)調(diào)制可作為纖維板、膠合板等人造板用膠；
[0022](3)儲存穩(wěn)定性好，在一個月內(nèi)，粘度無明顯變化，儲存期可達到半年以上；
[0023](4)耐水性、耐氣候性比未經(jīng)改性的膠粘劑有明顯改善；
[0024](5)膠粘劑中游離甲醛含量低；
[0025](6)制備工藝簡單，工藝穩(wěn)定性好。
【具體實施方式】
[0026]為了更好的闡述本發(fā)明所公開的技術(shù)，通過以下實施例來進一步說明。
[0027]實施例1
[0028]將第一批100kg尿素和2400kg 37%工業(yè)甲醛加入至5立方米的反應(yīng)釜中，攪拌升溫，待尿素完全溶解后，用20-30%的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)pH值為7-8，升溫至90 °C反應(yīng)40min ；用30-50 %的稀硫酸調(diào)節(jié)PH值為3_4，降溫至80°C時，加入第二批400kg尿素，攪拌均勻后，逐步加入400kg異丁醛，保溫80 0C反應(yīng)60min ；加入第三批250kg尿素，保持溫度60 °C攪拌反應(yīng)40min ；加入第四批200kg尿素，攪拌20min，用20-30 %的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)pH值為7-8，冷卻至40°C以下，出料得到異丁醛改性的脲醛樹脂木材膠粘劑。
[0029]實施例2
[0030]將第一批100kg尿素和2000kg 37%工業(yè)甲醛加入至5立方米的反應(yīng)釜中，攪拌升溫，待尿素完全溶解后，用三乙醇胺調(diào)節(jié)PH值為7-8，升溫至85°C反應(yīng)60min;用甲酸調(diào)節(jié)PH值為3-4，降溫至70°C時，加入第二批300kg尿素，攪拌均勻后，逐步加入350kg異丁醛，保溫70 0C反應(yīng)40min ；加入第三批250kg尿素，保持溫度60 °C攪拌反應(yīng)60min ；加入第四批150kg尿素，攪拌20min，用三乙醇胺調(diào)節(jié)pH值為7-8，冷卻至40°C以下，出料得到異丁醛改性的脲醛樹脂木材膠粘劑。
[0031 ] 實施例3
[0032]將第一批1000kg尿素和2600kg 37%工業(yè)甲醛加入至5立方米的反應(yīng)釜中，攪拌升溫，待尿素完全溶解后，用20-30%的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)pH值為7-8，升溫至85 °C反應(yīng)60min;用甲酸調(diào)節(jié)PH值為3-4，降溫至80°C時，加入第二批300kg尿素，攪拌均勻后，逐步加入500kg異丁醛，保溫80 °C反應(yīng)40min;加入第三批250kg尿素，保持溫度70 °C攪拌反應(yīng)40min;加入第四批150kg尿素，攪拌20min，用20-30 %的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)pH值為7-8，冷卻至40°C以下，出料得到異丁醛改性的脲醛樹脂木材膠粘劑。
[0033]實施例4
[0034]將第一批100kg尿素和2200kg 37%工業(yè)甲醛加入至5立方米的反應(yīng)釜中，攪拌升溫，待尿素完全溶解后，用三乙醇胺調(diào)節(jié)pH值為7-8，升溫至90 °C反應(yīng)40min;用30-50 %的稀硫酸調(diào)節(jié)PH值為3-4，降溫至80 °C時，加入第二批350kg尿素，攪拌均勾后，逐步加入200kg異丁醛，保溫80 0C反應(yīng)40min ；加入第三批200kg尿素，保持溫度70 °C攪拌反應(yīng)40min ；加入第四批150kg尿素，攪拌20min，用20-30%的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)pH值為7-8，冷卻至40°C以下，出料得到異丁醛改性的脲醛樹脂木材膠粘劑。
[0035]實施例5
[0036]將第一批100kg尿素和2300kg 37%工業(yè)甲醛加入至5立方米的反應(yīng)釜中，攪拌升溫，待尿素完全溶解后，用20-30%的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)pH值為7-8，升溫至90 °C反應(yīng)60min ；用30-50 %的稀硫酸調(diào)節(jié)PH值為3_4，降溫至70°C時，加入第二批400kg尿素，攪拌均勻后，逐步加入400kg異丁醛，保溫70 0C反應(yīng)50min ；加入第三批150kg尿素，保持溫度70 °C攪拌反應(yīng)50min;加入第四批200kg尿素，攪拌20min，用三乙醇胺調(diào)節(jié)pH值為7_8，冷卻至40°C以下，出料得到異丁醛改性的脲醛樹脂木材膠粘劑。
【主權(quán)項】
1.一種異丁醛改性脲醛樹脂膠粘劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟: (1)將第一批尿素、甲醛加入至反應(yīng)釜中，尿素與甲醛的質(zhì)量比例為: 尿素100份 37% 甲醛 200-260份； (2)用堿調(diào)節(jié)pH值為7-8，攪拌升溫至85-90°C反應(yīng)30_60min ； (3)用酸調(diào)節(jié)pH值為3-4，加入第二批尿素，攪拌均勻后，逐步加入異丁醛，保溫60-80°C反應(yīng)40-60min;尿素與異丁醛的質(zhì)量比例為: 尿素 30-45份 異丁醛 20-50份； (4)降溫至60-80°C，加入第三批15-30質(zhì)量份的尿素，攪拌反應(yīng)40-60min; (5)加入第四批15-30質(zhì)量份的尿素，用堿調(diào)節(jié)pH值為7-8，冷卻至40°C以下，出料得到異丁醛改性的脲醛樹脂膠粘劑。 所述的堿為氫氧化鈉水溶液和三乙醇胺其中的一種，或者它們的混合物，所述的酸為稀硫酸和甲酸其中的一種，或者它們的混合物。2.根據(jù)權(quán)利I所述的制備方法，其特征在于改性劑為異丁醛，改性方法是在pH值為3-4的情況下，加入第二批尿素，攪拌均勻后，再逐步加入異丁醛，保溫反鈉應(yīng)40-60min。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種異丁醛改性脲醛樹脂的制備方法，包括將一定量的尿素和甲醛在pH值7-8和溫度85-90℃的條件下反應(yīng)30-60min，調(diào)節(jié)pH值為3-4，加入第二批尿素，攪拌均勻后，逐步加入異丁醛，在60-80℃反應(yīng)40-60min；降溫至60-80℃，再分批加入第三批尿素和第四批尿素，調(diào)節(jié)pH值為7-8，冷卻至40℃以下，出料得到異丁醛改性的脲醛樹脂膠粘劑。本發(fā)明制備方法簡單，制備的脲醛樹脂具有游離甲醛含量低、貯存穩(wěn)定性好、膠接強度高和耐水性好等特點。
【IPC分類】C08G12/42, C09J161/32
【公開號】CN105585993
【申請?zhí)枴緾N201610137923
【發(fā)明人】張一甫, 黎小波, 陳文淵, 黃家毅, 秦志永, 甘衛(wèi)星
【申請人】廣西大學(xué)
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2016年3月11日