專利名稱：一種高分子型脲醛樹脂固化劑的制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領域，具體涉及一類新穎的以丙烯酸、丙烯酰胺與羥甲基丙烯酰胺樹脂為單體的高分子共聚物固化劑，該系列共聚物型固化劑具有很好的儲存穩(wěn)定性，對脲醛樹脂的固化時間短，甲醛釋放量低。
背景技術(shù)：
脲醛樹脂廣泛應用于木材加工工業(yè)，是木材加工業(yè)使用的膠粘劑的主要品種。隨著國家對森林資源的保護和對可持續(xù)發(fā)展的重視，利用木材加工的廢料和枝椏材的人造板業(yè)得到了長足的發(fā)展，脲醛樹脂的用量也在迅速增長。該樹脂具有很多優(yōu)點，如較高的粘接 強度、固化速度較快、不污染被粘合物、原料充足、價格低廉等。但脲醛樹脂也有其自身的缺點，就是在以脲醛樹脂為膠粘劑的人造板在使用中不斷地釋放出甲醛，污染環(huán)境損害人們的身體健康。甲醛對眼、粘膜和呼吸道有刺激作用，會引起慢性呼吸道疾病、過敏性鼻炎、免疫功能下降等。甲醛還被認為是潛在的致癌物質(zhì)，可能是鼻癌、咽喉癌和皮膚癌的誘因。隨著人們生活質(zhì)量意識和環(huán)境意識的提高，對甲醛造成的室內(nèi)污染問題越來越重視，因此降低脲醛樹脂膠粘劑及其制品的甲醛釋放量，使其低毒化、環(huán)?；强滩蝗菥彽娜蝿?。為減少甲醛的釋放，目前使用的脲醛樹脂膠的甲醛對尿素的摩爾比逐步降低，有的甚至將摩爾比降至1.05 :1，這樣的摩爾比將游離甲醛的含量降到很低水平，如通過一定的生產(chǎn)工藝可以生產(chǎn)出游離甲醛質(zhì)量含量不超過0. 15%的產(chǎn)品，而這種膠的耐水性、強度和硬度都相應下降，同時用傳統(tǒng)的氯化銨固化時，固化速度較慢。這對人造板的生產(chǎn)效率及其產(chǎn)品的質(zhì)量都是不利的。為解決這些問題，合成和開發(fā)新型的固化體系和固化劑是必然的發(fā)展方向。新型固化體系除向降低甲醛釋放量方向發(fā)展外，還應向提高脲醛樹脂膠粘劑的耐水性、強度和加快固化速度等方向發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
針對低摩爾比脲醛樹脂固化及產(chǎn)品質(zhì)量問題及當前固化體系和固化劑的發(fā)展趨勢，本發(fā)明合成制備了一種酸性的有機高分子共聚物固化劑，該共聚物固化劑是由丙烯酸、丙烯酰胺和羥甲基丙烯酰胺單體共聚而成。由于該共聚物固化劑中既含有酸性基團又含有能與脲醛樹脂進行交聯(lián)反應的基團以及吸收游離甲醛的基團，所以該高分子固化劑是固化催化劑、交聯(lián)劑和甲醛捕捉劑的綜合體。采用該共聚物固化劑有以下優(yōu)點I、可以大大加快脲醛樹脂的固化速度，提高人造板的生產(chǎn)效率；2、可以降低脲醛樹脂固化后的游離甲醛的釋放，達到環(huán)保要求；這些為脲醛樹脂的環(huán)?；瘧锰峁┍匾幕A和先決條件。本發(fā)明所述的有機高分子共聚物固化劑的制備方法為在裝有攪拌器、溫度計、回流冷凝管和恒壓滴液漏斗的四口反應燒瓶中，將丙烯酸、丙烯酰胺和羥甲基丙烯酰胺單體加入到水中，三者間的用量摩爾比為f 10 no :0飛，反應體系的固含量為0. 05、. lg/mL ;通入N2保護，攪拌并逐步升溫至6(T70°C，然后加入K2S2O8引發(fā)劑，其用量為單體質(zhì)量和的f 10%。;然后再加入單體質(zhì)量f 10%。的鏈轉(zhuǎn)移劑正丁硫醇或特丁硫醇，65 75°C反應3飛小時，經(jīng)過自加速升溫過程，控制溫度在75 85°C，反應r2小時；停止加熱攪拌冷卻到室溫，得到共聚物固化劑，質(zhì)量固含量為5 20%。進行刨花板的熱壓實驗，以檢測其固化性能和甲醛釋放量，熱壓條件是熱壓溫度10(Tl30°C，熱壓壓力 I. (Tl. 8MP，熱壓時間 0. 6 I. Omin0


圖I :實施例2制備的有機高分子共聚物固化劑(丙烯酸丙烯酰胺=1 9)的紅外光譜；
從圖中可以看出，在3344CHT1處對應得是羥基的伸縮振動峰，3202cm-1處對應的是氨基的伸縮振動峰，1700CHT1處有羰基的伸縮振動峰，說明了聚合物結(jié)構(gòu)中含有氨基、羧基、
羥基等基團。
具體實施例方式為了更清楚地說明本發(fā)明，列舉如下的實施例，但這些實施例并無意于以任何方式限制或限定本發(fā)明的范圍，也不應認為是在提供唯一可以實踐本發(fā)明的條件、參數(shù)或數(shù)據(jù)。實施例II、有機高分子共聚物固化劑的制備在裝有攪拌器、溫度計、回流冷凝管和恒壓滴液漏斗的四口反應燒瓶中，將丙烯酸(18g,0. 25mol)、丙烯酰胺(35. 47g,0. 5mol)、輕甲基丙烯酰胺(8. 41g,0. 08mol)單體按摩爾比例3:6:1加入到775. 5ml水中，通入N2保護，機械攪拌并逐步升溫至68°C，加入0. 062g引發(fā)劑K2S2O8 (用量為單體質(zhì)量和的1%。)，0. 3g鏈轉(zhuǎn)移劑正丁硫醇(用量為單體質(zhì)量和的5%。)，70°C反應4小時，然后經(jīng)過自加速升溫過程，控制溫度在80°C，反應I小時。停止加熱攪拌冷卻到室溫，得到有機高分子共聚物固化劑乳液，其固含量為8%。2、固化劑固化樹脂的性能測試將本例制備得到的共聚物固化劑2. 5g加入到50g脲醛樹脂中，攪拌lOmin，放置15min，此時脲醛樹脂pH穩(wěn)定，即可應用于刨花板的熱壓實驗，熱壓溫度110°C，熱壓壓力
I.5MP，熱壓時間0. Qmin0表I列出的是使用高分子固化劑和傳統(tǒng)氯化銨固化劑對脲醛樹脂進行固化的固化時間等對比數(shù)據(jù)。可以看出，使用本發(fā)明制備的高分子型固化劑具有更短的固化時間和更好的固化效果。表格中活性期指的是混合物從配制好到固化的時間，這個時間要足夠長，以保證在配制到生產(chǎn)這段時間不固化。如果固化，下一步熱壓就不能進行了或者沒有意義了。時間長能夠說明儲存穩(wěn)定性好。甲醛釋放量是用碘量法測量的，測得是板材的甲醛釋放量mg/100g,碘量低能夠說明甲醛釋放量低。表I :實施例I固化劑的固化性能數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種高分子型脲醛樹脂固化劑的制備方法，其步驟如下1)在裝有攪拌器、溫度計、回流冷凝管和恒壓滴液漏斗的四口反應燒瓶中，將丙烯酸、 丙烯酰胺和羥甲基丙烯酰胺單體加入到水中，三者間的用量摩爾比為f 10 Γ10 :(Γ5 ；2)通入N2保護，攪拌并逐步升溫至6(T70°C，然后加入K2S2O8引發(fā)劑，然后再加入鏈轉(zhuǎn)移劑正丁硫醇或特丁硫醇，65 75 °C反應:Γ5小時，經(jīng)過自加速升溫過程，控制溫度在 75 85°C，反應廣2小時；停止加熱攪拌冷卻到室溫，得到高分子型脲醛樹脂固化劑乳液。
2.如權(quán)利要求I所述的一種高分子型脲醛樹脂固化劑的制備方法，其特征在于反應體系的固含量為O. 05^0. lg/mL。
3.如權(quán)利要求I所述的一種高分子型脲醛樹脂固化劑的制備方法，其特征在于=K2S2O8 引發(fā)劑的用量為單體質(zhì)量和的廣10%0。
4.如權(quán)利要求I所述的一種高分子型脲醛樹脂固化劑的制備方法，其特征在于鏈轉(zhuǎn)移劑正丁硫醇或特丁硫醇的用量為單體質(zhì)量和的廣10%。。
全文摘要
本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領域，具體涉及一類新穎的以丙烯酸、丙烯酰胺與羥甲基丙烯酰胺樹脂為單體的高分子共聚物固化劑，該系列共聚物型固化劑具有很好的儲存穩(wěn)定性，對脲醛樹脂的固化時間短，甲醛釋放量低。是將丙烯酸、丙烯酰胺和羥甲基丙烯酰胺單體加入到水中，通入N2保護，攪拌并逐步升溫至60~70℃，然后加入K2S2O8引發(fā)劑，其用量為單體質(zhì)量和的1~10‰；然后再加入單體質(zhì)量1~10‰的鏈轉(zhuǎn)移劑正丁硫醇或特丁硫醇，65~75℃反應3~5小時，經(jīng)過自加速升溫過程，控制溫度在75~85℃，反應1~2小時；停止加熱攪拌冷卻到室溫，得到共聚物固化劑，質(zhì)量固含量為5~20%。
文檔編號C08F220/58GK102702426SQ20121019471
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月13日
發(fā)明者史作森, 崔占臣, 張曉龍, 李明, 許文輝 申請人:吉林大學