一種低毒脲醛樹脂膠的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于膠粘劑制備領(lǐng)域，涉及具體為一種游離甲醛含量低的脲醛樹脂膠的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前全球木材加工業(yè)、人造板制造業(yè)及浸潰紙復(fù)合地板加工業(yè)所采用的膠粘劑大都為脲醛樹脂膠，低毒脲醛樹脂膠(E0、El級)也逐漸開始應(yīng)用于該行業(yè)之中，但普遍存在工藝復(fù)雜、成本較高、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等問題，即該工藝不完善、不成熟。中國林科院木材工業(yè)研究所前十幾年研制的刨花板用LP-87低毒脲醛樹脂膠粘劑在國內(nèi)多廠家使用，所檢測的板內(nèi)甲醛釋放量為B級(9一30mg/100g穿孔法)，所生產(chǎn)的人造板需要二次加工或覆面后才能進入家庭使用。
[0003]更低毒脲醛樹脂膠粘劑也有人做，但方法各異，其效果不佳。
[0004]隨著國家相應(yīng)制定《室內(nèi)裝飾裝修材料一人造板及其制品中甲醛釋放限量》、《室內(nèi)空氣中的有害物質(zhì)限量》等相關(guān)標準，消費者在選擇選購人造板制品時也更加關(guān)注甲醛釋放量是否超標，并以此為購買的重要依據(jù)，所以生產(chǎn)加工企業(yè)要下功夫、花資金去研究開發(fā)新產(chǎn)品以適應(yīng)市場，滿足消費者的需要。
[0005]為適應(yīng)市場和消費者的需要，低甲醛釋放量或低毒脲醛樹脂膠的研究開發(fā)成為人們關(guān)注的熱點，并被廣泛應(yīng)用于人造板和家俱生產(chǎn)、復(fù)合地板加工。目前市場上也出現(xiàn)了多種人造板生產(chǎn)用非甲醛系列膠粘劑，但價格較高，大部分人造板生產(chǎn)廠家仍采用改性脲醛樹脂膠，然而它們在使用過程中普遍存在結(jié)構(gòu)強度差和內(nèi)在指標不符合做地板基材的要求，且改性劑三聚氰胺或改性助劑加量較大，成本較高。
[0006]脲醛樹脂在氨基樹脂中占80%，被廣泛用作木材膠黏劑，但在應(yīng)用過程中還普遍存在游離甲醛釋放量偏高的問題。因此，木材工業(yè)界一直把開發(fā)低游離甲醛脲醛樹脂作為追求目標。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是針對以上問題，提供一種低毒脲醛樹脂膠的制備方法，采用該制備方法得到的產(chǎn)品能夠大大降低游離甲醛的釋放量，安全環(huán)保。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，提供一種低毒脲醛樹脂膠的制備方法，包括以下步驟:
O按重量份計，將34-36份甲醛加熱到30~50°C，然后加入30%的氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH至8.6~8.8，得到甲醛溶液。
[0009]2)向步驟I)的甲醛溶液中加入11-12份尿素，采用蒸汽升溫，并以2min/°C的升溫速度(40-50min)將甲醛溶液升溫至65°C后，關(guān)閉蒸汽，自然反應(yīng)升溫，并控制溫度在80-85 °C，調(diào)整pH值，控制在85°C時，反應(yīng)液的pH值不低于6.7 (其中在55_60°C時PH值不低于7.5)，保溫反應(yīng)5min，得到混合反應(yīng)液；該步驟使尿素和甲醛水溶液中的甲醛和尿素發(fā)生加成反應(yīng)，生成比較穩(wěn)定的一羥甲基脲。分子式U+HCHO — U-CH2-0H(以U代表NH2-C0-NH2)， 一羥甲基脲繼續(xù)與甲醛反應(yīng)生成二羥甲基脲U-CH2-0H+HCH0 — H0-CH2-U-CH2-0H,還可以生成少量的三羥甲基脲、四羥甲基脲。
[0010]3)往步驟2)的混合反應(yīng)液中加入0.01-1份(蘭99.5%)硼酸，在85_88°C下繼續(xù)反應(yīng)5~10min，將硼酸作為催化劑有利于增強膠黏劑的強度，加成反應(yīng)后，在縮聚階段形成穩(wěn)定不易分解的網(wǎng)狀脲醛膠分子，然后每隔5-8min加入含量25%甲酸，調(diào)節(jié)混合反應(yīng)液的酸堿度，并控制PH至5.2-5.3，再加入1-2份三聚氰胺，升溫在88-91°C進行縮聚反應(yīng)，控制混合反應(yīng)液的pH ^ 5.1，使鏈狀的脲醛膠分子向網(wǎng)狀的脲醛膠分子縮聚轉(zhuǎn)化，當(dāng)粘度達17.5-18.5Pa.s后，加入0.01-0.05份含量85%三乙醇胺，調(diào)混合反應(yīng)液的pH至6.5-6.9，最后加入0.5-1份三聚氰胺，捕集游離甲醛，得到脲醛樹脂膠。
[0011]4)將步驟3)所得的脲醛樹脂膠降溫至84-85°C，控制反應(yīng)速度，防止發(fā)生凝膠后報廢，加入7-8份尿素，降溫至70-75°C，控制pH為6.3-6.6，保溫反應(yīng)8_12min。
[0012]5)再加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)脲醛樹脂膠pH至7.5-7.7，反應(yīng)5_10min，降溫至64-65°C后，再次加入5-7份尿素，進一步捕集游離甲醛，并逐步降溫冷卻至40°C以下時，調(diào)pH值至8.0-8.3，終止反應(yīng)，得到低毒脲醛樹脂膠。
[0013]所述的硼酸還可以替換為鈦酸四丁酯、鹵氧化鉍、偏鋅酸中的任意一種。
[0014]所述的三聚氰胺還可以為三聚氰酰胺類化合物、聚合氯化鋁、聚合硫酸亞鐵中的任意一種。
[0015]本發(fā)明中采用三聚氰胺及硼酸兩種催化劑，及多步加入尿素調(diào)節(jié)控制反應(yīng)，使脲醛樹脂膠的游離甲醛降低，使用氫氧化鈉溶液、三乙醇胺及5-15%甲酸調(diào)節(jié)并控制反應(yīng)pH值。
[0016]本發(fā)明采用階段升溫及階段降溫和不同的反應(yīng)時間的方式來控制其反應(yīng)速度和過程，最后階段降溫到40°C是終止反應(yīng)，得到穩(wěn)定的脲甲醛樹脂膠，以便儲藏。
[0017]本發(fā)明的工藝簡單，所得產(chǎn)品符合標準，并優(yōu)于標準。
【附圖說明】
[0018]圖1是原膠中游離甲醛分析報告。
【具體實施方式】
[0019]實施例1:
1.加入甲醛3534kg，加堿適量調(diào)PH值至8.6-8.8 ;
2.加入Ul、1200kg,復(fù)測PH值應(yīng)不低于8.8，開汽升溫，用40-50分鐘時間緩慢升溫至65°C，關(guān)閉蒸汽，由于放熱反應(yīng)自行升溫(必要時用蒸汽或冷卻水調(diào)節(jié))，控制溫度在80-85°C,(其中55-60°C時PH值應(yīng)不低于7.5，) 85°C時PH值應(yīng)不低于6.7 ;
3.在80-85°C范圍內(nèi)保溫10分鐘，后加入硼酸1.2 kg(催化劑)，反應(yīng)升溫控制在85-88°C范圍內(nèi)繼續(xù)保溫5分鐘；
4.每相隔5分鐘依次分別加入甲酸適量，調(diào)PH值至5.2-5.3，加入三聚氰胺Ml、100kg，在88-91 V之間反應(yīng)，不斷觀察PH值及粘度的變化，確保PH值不低于5.1，當(dāng)粘度達17.5-18.5秒(B-4.30度)時，立即加入三乙醇胺(蘭85%) 3.5 kg,調(diào)PH值至6.5-6.9，加入三聚氰胺 M 99.5%) M2、50 kg ；
5.降溫至84-85°C后停止冷卻，后加入尿素U2、700kg,并繼續(xù)在70_75°C之間保溫12分鐘，此階段PH值應(yīng)為6.3-6.6 ；
6.加入適量堿調(diào)PH值至7.5-7.7，后降溫至64-65°C時加入尿素U3、750 kg，進一步捕集游離甲醛，并繼續(xù)冷卻；
7.冷卻至40°C—下時，調(diào)PH值至8.0-8.3，出膠儲存，即為脲醛樹脂膠。
[0020]檢測質(zhì)量指標如下:
外觀:無色、乳白或淡黃色；
密度(25°C) g/cm:1.1-1.20 (1.1)；
粘度 s:18-20 (18.5)；
PH 值(25。。):8.0-8.3 (8.2)；
固體含量％:50-52 (52)；
水混合性(倍):1.0-1.3 (1.19)；
固化時間(s) =80-150 (113.7)；
游離甲醒(mg/100g):6-9 (6)；
貯存期(月):1_3。
[0021]實施例2
一種脲醛樹脂膠的制備方法，包括以下步驟:
1)將34kg份甲醛加熱到30°C，然后加入氫氧化鈉pH為8.6-8.8 ；
2)向步驟I)所得的物料中加入Ilkg尿素，控制物料的pH彡8.8，然后進行升溫，在40-50min將物料升溫至65 °C，再控制溫度在80_85°C，55_6(TC時PH值應(yīng)不低于7.5，85°C時PH值應(yīng)不低于6.7 ；
3)步驟2)中的物料在85-88°C反應(yīng)lOmin，后加入0.0lkg硼酸，繼續(xù)反應(yīng)5min ;然后每隔5min加