專利名稱:一種脲醛樹脂及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種高分子粘合劑,特別是涉及一種脲醛樹脂及其制備方法,主要用于木業(yè)板材中,屬于木材加工領(lǐng)域。
背景技術(shù):
脲醛樹脂,是一種在木材工業(yè)應(yīng)用最為廣泛的熱固性高分子粘合劑,制備工藝簡(jiǎn)單、原料價(jià)廉易購(gòu),初粘度大,粘接強(qiáng)度高,無色透明,不污染木材制品是其主要優(yōu)點(diǎn)。
目前,隨著國(guó)內(nèi)裝飾市場(chǎng)發(fā)展,脲醛樹脂在木業(yè)板材制備中大量使用,成為裝飾板制備中主要膠種,廣泛應(yīng)用于夾芯板(細(xì)木紋板)、膠合板,纖維板、紙制品、纖維紙制品以及人造板一次加工及室內(nèi)裝飾裝修等領(lǐng)域,用量約占木材工業(yè)總量的80%。國(guó)家2001年制定GB-18/580-2001強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn),但國(guó)內(nèi)用于室內(nèi)裝飾板制備所采用的脲醛樹脂游離甲醛含量嚴(yán)重超標(biāo)。游離甲醛,是世界上公認(rèn)的致癌物質(zhì),刺激眼睛和呼吸道黏膜等,最終造成免疫功能異常,肝損傷、肺損傷及神經(jīng)中樞系統(tǒng)受到影響而且能致使胎兒畸形。高游離甲醛的脲醛膠是誘發(fā)“裝修病”的主要原因,成為室內(nèi)污染的主要污染源。家具和室內(nèi)裝修中的人造板材,游離甲醛的釋放期10年左右,且在裝修后短期內(nèi)不可能完全揮發(fā)掉,從而導(dǎo)致室內(nèi)甲醛含量長(zhǎng)期超標(biāo)。
鑒于以上原因,開發(fā)環(huán)保型脲醛樹脂膠對(duì)減少環(huán)境污染,提高人民的健康水平是十分重要的。國(guó)內(nèi)一些制備脲醛樹脂的廠家,也采取各種措施降低游離甲醛的含量,常用的材料有三聚氰胺、硫脲、氧化淀粉等,但其成本很高,按目前市價(jià)每噸都在萬(wàn)元左右,由于受材料成本及制備工藝的影響,制備技術(shù)指標(biāo)不理想,游離甲醛含量仍然較高。
本發(fā)明是在制備脲醛樹脂時(shí),在甲醛、尿素正常重量份比的前提下采用一種廉價(jià)除醛材料,碳酸氫銨(市價(jià)每噸僅數(shù)百元)制備環(huán)保型脲醛樹脂,不僅能大幅降低游離甲醛,而且成本很低,所制造裝飾板材能完全達(dá)到GB-18/580-2001標(biāo)準(zhǔn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高環(huán)保、低成本的脲醛樹脂。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種高環(huán)保、低成本脲醛樹脂的制備方法。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種高環(huán)保、低成本脲醛樹脂的用途。
本發(fā)明提供的一種生產(chǎn)環(huán)保型脲醛樹脂原料組分的用量是經(jīng)過發(fā)明人進(jìn)行大量摸索總結(jié)得出的,各原料組分用量在下述重量份范圍內(nèi)都具有較好的效果一、原料組成及其配比尿素20-60份甲醛60-100份氫氧化鈉溶液適量甲乙酸溶液 適量聚乙烯醇1-20份碳酸氫銨6-18份優(yōu)選為尿素40份甲醛80份30%氫氧化鈉溶液適量30%甲乙酸溶液 適量聚乙烯醇10份碳酸氫銨12份本發(fā)明環(huán)保型脲醛樹脂的制備方法將甲醛直接按重量份60-100份,優(yōu)選為80份,加入夾層反應(yīng)釜中;通入80-120℃熱氣,攪拌加入聚乙烯醇1-20份,優(yōu)選為10份;用氫氧化鈉溶液,優(yōu)選為30%氫氧化鈉溶液適量調(diào)節(jié)PH值至7-8.0,優(yōu)選為7.5;在30-40℃,優(yōu)選為35℃加入首批尿素7-20份,優(yōu)選為13.5份;升溫至60-70℃,優(yōu)選為65℃進(jìn)行加成反應(yīng);25-35分鐘,優(yōu)選為30分鐘后,用甲乙酸溶液,優(yōu)選為30%甲乙酸溶液適量調(diào)節(jié)PH值至4.0-6.0,優(yōu)選為5.0;再加入第二批8-15份尿素,優(yōu)選為11.5份,在80-95℃時(shí),優(yōu)選為90℃,進(jìn)行縮聚反應(yīng),至反應(yīng)終點(diǎn)。
而后,按重量份比加尿素5-25份,優(yōu)選為15份,碳酸氫銨6-18份,優(yōu)選為12份和上述樹脂在75-85℃共混,優(yōu)選80℃,保溫25-35分鐘,優(yōu)選30分鐘后,通冷水降溫至40-60℃,優(yōu)選為50℃放料得本發(fā)明環(huán)保型脲醛樹脂PH值7.0-8.0,粘度220-420(mp.s20℃),固含量48-56%,水混合性2.0-3.0倍,固化時(shí)間50-58(s),游離甲醛含量0.12-0.22%。
具體實(shí)施例方式下面的實(shí)施例可以使本專業(yè)技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明,但不以任何方式限制本發(fā)明。
實(shí)施例1 本發(fā)明脲醛樹脂的制備一、原料組成及其配比尿素 20份甲醛 100份氫氧化鈉溶液 適量甲乙酸溶液 適量聚乙烯醇 1份碳酸氫銨 18份其制備可采用如下方法將甲醛直接按重量份100份,加入夾層反應(yīng)釜中,通入80℃熱氣,攪拌加入聚乙烯醇1份,用氫氧化鈉溶液適量調(diào)節(jié)PH值至7.0,在40℃加入首批尿素7份,升溫至70℃,進(jìn)行加成反應(yīng);25分鐘后,用甲乙酸溶液適量調(diào)節(jié)PH值至6.0,再加入第二批8份尿素,在80℃時(shí),進(jìn)行縮聚反應(yīng),至反應(yīng)終點(diǎn)。
而后,按重量份比加尿素5份,碳酸氫銨18份和上述樹脂在85℃共混,保溫35分鐘后,通冷水降溫至40℃放料,得本發(fā)明環(huán)保型脲醛樹脂PH值7.0,粘度220(mp.s20℃),固含量48%,水混合性2.0倍,固化時(shí)間50(s),游離甲醛含量0.17%。
實(shí)施例2 本發(fā)明脲醛樹脂的制備一、原料及其配比尿素 60份甲醛 60份氫氧化鈉溶液 適量甲乙酸溶液 適量聚乙烯醇 20份碳酸氫銨 6份其制備可采用如下方法將甲醛直接按重量份60份,加入夾層反應(yīng)釜中,通入120℃熱氣,攪拌加入聚乙烯醇20份,用氫氧化鈉溶液適量調(diào)節(jié)PH值至8.0,在30℃加入首批尿素20份,升溫至60℃,進(jìn)行加成反應(yīng);35分鐘后,用甲乙酸溶液適量調(diào)節(jié)PH值至4.0,再加入第二批15份尿素,在95℃時(shí),進(jìn)行縮聚反應(yīng),至反應(yīng)終點(diǎn)。
而后,按重量份比加尿素25份,碳酸氫銨6份和上述樹脂在75℃共混,保溫25分鐘后,通冷水降溫至60℃放料,得本發(fā)明環(huán)保型脲醛樹脂PH值8.0,粘度360(mp.s20℃),固含量52%,水混合性2.5倍,固化時(shí)間54(s),游離甲醛含量0.22%。
實(shí)施例3 本發(fā)明脲醛樹脂的制備一、原料組成及其配比尿素 40份甲醛 80份30%氫氧化鈉溶液 適量30%甲乙酸溶液 適量聚乙烯醇 10份碳酸氫銨 12份其制備可采用如下方法將甲醛直接按重量份80份,加入夾層反應(yīng)釜中,通入100℃熱氣,攪拌加入聚乙烯醇10份,用30%氫氧化鈉溶液適量調(diào)節(jié)PH值至7.5,在35℃加入首批尿素13.5份,升溫至65℃,進(jìn)行加成反應(yīng);30分鐘后,用30%甲乙酸溶液適量調(diào)節(jié)PH值至5.0,再加入第二批11.5份尿素,在90℃時(shí),進(jìn)行縮聚反應(yīng),至反應(yīng)終點(diǎn)。
而后,按重量份比加尿素15份,碳酸氫銨12份和上述樹脂在80℃共混,保溫30分鐘后,通冷水降溫至50℃放料,得本發(fā)明環(huán)保型脲醛樹脂PH值7.5,粘度420(mp.s20℃),固含量56%,水混合性3.0倍,固化時(shí)間58(s),游離甲醛含量0.12%。
為表明本發(fā)明環(huán)保型脲醛樹脂的有益效果,下面通過對(duì)比例來進(jìn)一步闡述本發(fā)明的有益效果對(duì)比例1 一種脲醛樹脂的制備(無碳酸氫銨的情況)試驗(yàn)材料原料組成及其配比尿素 40份甲醛 80份30%氫氧化鈉溶液 適量30%甲乙酸溶液 適量聚乙烯醇 10份試驗(yàn)方法將甲醛直接按重量份80份,加入夾層反應(yīng)釜中,通入100℃熱氣,攪拌加入聚乙烯醇10份,用30%氫氧化鈉溶液適量調(diào)節(jié)PH值至7.5,在35℃加入首批尿素13.5份,升溫至65℃,進(jìn)行加成反應(yīng);30分鐘后,用30%甲乙酸溶液適量調(diào)節(jié)PH值至5.0,再加入第二批11.5份尿素,在90℃時(shí),進(jìn)行縮聚反應(yīng),至反應(yīng)終點(diǎn)。
而后,按重量份比加尿素15份,與上述樹脂在80℃共混,保溫30分鐘后,通冷水降溫至50℃放料,得本方法制得的脲醛樹脂PH值7.0,粘度200(mp.s20℃),固含量45%,水混合性1.6倍,固化時(shí)間45(s),游離甲醛含量1.3%。
試驗(yàn)結(jié)論不加入碳酸氫銨,所得脲醛樹脂整體質(zhì)量不如本發(fā)明方法制得的脲醛樹脂,特別是游離甲醛含量為1.3%,已超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),為不合格產(chǎn)品。
對(duì)比例2 一種脲醛樹脂的制備試驗(yàn)材料原料組成及其配比尿素 100份甲醛 100份六次甲基四胺 31.3份三聚氰胺 2份聚乙烯醇 2份硫脲 2份試驗(yàn)方法采用專利號(hào)ZL00117721.4發(fā)明所提供的制備方法制得脲醛樹脂,即甲醛100份,六次甲基四胺31.3份,加入反應(yīng)釜中攪拌溶解后,再加入尿素50份,三聚氰胺2份,升溫至92℃反應(yīng),加入尿素50份,聚乙烯醇2份,反應(yīng)至溶液PH值為4.8,反應(yīng)液降至40℃,加30%的氫氧化鈉溶液調(diào)PH值為7.5,抽真空至粘度為800厘泊,加入硫脲2份,升溫至80℃反應(yīng)后冷卻即得本產(chǎn)品。
經(jīng)檢測(cè)采用此專利方法得到的脲醛樹脂PH值7.5,固含量60%,固化時(shí)間56(s),游離甲醛含量0.24%。
試驗(yàn)結(jié)論采用專利號(hào)ZL00117721.4的專利方法制得的脲醛樹脂,不僅成本高于本發(fā)明專利數(shù)千元,且經(jīng)檢測(cè),本發(fā)明環(huán)保型脲醛樹脂,其主要參數(shù)特別是游離甲醛含量也優(yōu)于采用上述專利方法所制得的脲醛樹脂。
對(duì)比例3試驗(yàn)材料樣品由河北省霸州市勝芳細(xì)木工制板廠提供 脲醛樹脂膠
試驗(yàn)結(jié)論此樣的脲醛樹脂中多數(shù)技術(shù)指標(biāo)不如本發(fā)明方法所制得的脲醛樹脂,特別是游離甲醛含量高于本發(fā)明方法所制得的脲醛樹脂。
權(quán)利要求
1.一種脲醛樹脂,其特征在于以重量份計(jì)原料為尿素20-60份,甲醛60-100份,氫氧化鈉溶液適量,甲乙酸溶液適量,聚乙烯醇1-20份,碳酸氫銨6-18份進(jìn)行反應(yīng)制得;其PH值為7.0-8.0,粘度為220-420(mp.s20℃),固含量為48-56%,水混合性為2.0-3.0倍,固化時(shí)間為50-58(s),游離甲醛含量為0.12-0.22%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脲醛樹脂,其特征在于以重量份計(jì)原料為尿素40份,甲醛80份,氫氧化鈉溶液適量,甲乙酸溶液適量,聚乙烯醇10份,碳酸氫銨12份進(jìn)行反應(yīng)制得;其PH值為7.5,粘度為420(mp.s20℃),固含量為56%,水混合性為3.0倍,固化時(shí)間為58(s),游離甲醛含量為0.12%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種脲醛樹脂,其特征在于其中的氫氧化鈉溶液濃度為30%,甲乙酸溶液濃度為30%。
4.權(quán)利要求1或2所述一種脲醛樹脂的制備方法,其特征在于包括如下步驟a)將甲醛按重量份60-100份,加入夾層反應(yīng)釜中;b)通入80-120℃熱氣,攪拌加入聚乙烯醇1-20份;c)用氫氧化鈉溶液適量,調(diào)節(jié)PH值至7-8.0;d)在30-40℃時(shí),加入首批尿素7-20份;e)升溫至60-70℃進(jìn)行加成反應(yīng);f)25-35分鐘后,優(yōu)選30分鐘后,用甲乙酸溶液適量,優(yōu)選濃度為30%,調(diào)節(jié)PH值至4.0-6.0,優(yōu)選為5.0;g)再加入第二批8-15份尿素,優(yōu)選為11.5份,在80-95℃,優(yōu)選為90℃時(shí),進(jìn)行縮聚反應(yīng),至反應(yīng)終點(diǎn);h)后按重量份比加第三批尿素5-25份,優(yōu)選為15份,碳酸氫銨6-18份,優(yōu)選為12份和上述樹脂在75-85℃,優(yōu)選80℃共混,保溫25-35分鐘,優(yōu)選30分鐘;i)后通冷水降溫至40-60℃,優(yōu)選50℃放料,得本發(fā)明環(huán)保型脲醛樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的一種脲醛樹脂的制備方法,其特征在于步驟a)中甲醛為80份。
6.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的一種脲醛樹脂的制備方法,其特征在于步驟b)中通入100℃熱氣,攪拌加入聚乙烯醇10份。
7.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的一種脲醛樹脂的制備方法,其特征在于步驟c)中用30%氫氧化鈉溶液適量,調(diào)節(jié)PH值至7.5。
8.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的一種脲醛樹脂的制備方法,其特征在于步驟d)中在35℃加入首批尿素13.5份。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種脲醛樹脂的制備方法,其特征在于步驟e)中升溫至65℃進(jìn)行加成反應(yīng)。
10.權(quán)利要求1或2中所述的一種脲醛樹脂在木業(yè)、板材中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種脲醛樹脂及其制備方法。本發(fā)明脲醛樹脂以重量份計(jì)原料為尿素20-60份,甲醛60-100份,氫氧化鈉溶液適量,甲乙酸溶液適量,聚乙烯醇1-20份,碳酸氫銨6-18份進(jìn)行反應(yīng)制得。其制備方法是將甲醛按上述重量份加入夾層反應(yīng)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,進(jìn)行縮聚反應(yīng)至終點(diǎn);而后再加第三批尿素5-25份,碳酸氫銨6-18份和上述樹脂共混,通冷水降溫至40-60℃放料,得本發(fā)明脲醛樹脂。本發(fā)明脲醛樹脂克服了現(xiàn)有脲醛樹脂成本高、游離甲醛含量高的缺點(diǎn)。本發(fā)明脲醛樹脂主要用于木業(yè)板材中。
文檔編號(hào)C09J161/00GK1884332SQ20061008733
公開日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2006年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月8日
發(fā)明者崔萬(wàn)發(fā) 申請(qǐng)人:崔萬(wàn)發(fā)