一種集成材用三聚氰胺-尿素-甲醛共縮聚樹脂膠粘劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及木材膠粘劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種集成材用三聚氰胺-尿素-甲醛共縮聚樹脂膠粘劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]集成材又叫膠合木，是用板材或小方材按木纖維平行方向，在厚度、寬度和長度方向膠合而成的一種木材制品，與木質(zhì)工字梁、單板層積材并列為三大工程木制材料之一。集成材的制備能夠?qū)崿F(xiàn)小材大用、劣材優(yōu)用，提高木材的綜合利用率。
[0003]集成材產(chǎn)品的質(zhì)量除受木材原料性質(zhì)的影響外，還受到起粘接作用的膠粘劑性質(zhì)影響。作為木制產(chǎn)品不可或缺的組成原料，膠粘劑歷來都是木制產(chǎn)品生產(chǎn)的關(guān)鍵核心技術(shù)，其膠接效能和膠接工藝性能對集成材的膠接質(zhì)量、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本等有著重要影響。在集成材中，膠粘劑是決定集成材耐水性、耐久性的主要因素，膠粘劑性能的改進(jìn)是生產(chǎn)高質(zhì)量集成材產(chǎn)品的關(guān)鍵突破口。
[0004]用于集成材生產(chǎn)的膠粘劑很多，有間苯二酚-甲醛樹脂膠粘劑、苯酚-間苯二酚-甲醛樹脂膠粘劑、水性高分子異氰酸酯膠粘劑、單寧膠粘劑、三聚氰胺樹脂膠粘劑、脲醛樹脂、酚醛樹脂膠粘劑等。不同種類膠粘劑的性能表現(xiàn)也不一樣，具體使用時(shí)，需根據(jù)集成材性能和環(huán)境的要求作出相應(yīng)的選擇。非結(jié)構(gòu)型集成材主要使用聚醋酸乙烯酯乳液，俗稱白膠或乳白膠，該類膠粘劑耐水性較差，受熱時(shí)容易軟化，不宜在高溫環(huán)境下使用，在室內(nèi)家具上應(yīng)用較多。而主要的結(jié)構(gòu)型集成材用膠粘劑大體上可以分為三類:
[0005](I)間苯二酚-甲醛樹脂和間苯二酚-苯酚-甲醛樹脂。前者具有極好的耐久性能，且反應(yīng)活性高，可常溫固化，適用于制造結(jié)構(gòu)膠合成材。后者是其添加有一定量苯酚的改性樹脂膠粘劑，性能不及前者，但由于間苯二酚-甲醛樹脂成本較高，間苯二酚-苯酚-甲醛樹脂在實(shí)際使用中更為廣泛。間苯二酚類膠粘劑的主要缺點(diǎn)為樹脂顏色較深，影響木制品外觀。
[0006](2)三聚氰胺樹脂和三聚氰胺-尿素-甲醛共縮聚樹脂。三聚氰胺樹脂是三聚氰胺-甲醛樹脂的簡稱，該樹脂化學(xué)活性大，固化快，同時(shí)具有較高的膠接強(qiáng)度、較高的耐沸水性能、較強(qiáng)的低溫固化能力，且熱穩(wěn)定性高、硬度高、耐磨性能優(yōu)異，雖然其耐老化性能不如間苯二酚樹脂和異氰酸酯，但可以用作結(jié)構(gòu)型集成材的制備。主要缺點(diǎn)在于固化后膠層較脆、易破裂，因此，通常不單獨(dú)使用，需與脲醛樹脂混合或共同反應(yīng)以制備得到三聚氰胺-尿素-甲醛共縮聚樹脂(MUF)。通過脲醛樹脂的加入，MUF樹脂生產(chǎn)成本下降，同時(shí)，樹脂脆性得到了一定的改善。MUF樹脂總體性能介于三聚氰胺樹脂和脲醛樹脂之間。
[0007](3)異氰酸酯類膠粘劑。包括水性高分子異氰酸酯膠和單組分聚氨酯膠。此類膠粘劑性能優(yōu)異，與間苯二酚-甲醛樹脂性能相當(dāng)，主要缺點(diǎn)除價(jià)格較貴外，還突出表現(xiàn)在適用期短、粘度大、器具難以清洗等方面。目前，在集成材中的應(yīng)用有擴(kuò)大趨勢。
[0008]較之第一類間苯二酚型樹脂，MUF樹脂具有顏色淺的優(yōu)勢，較之第三類異氰酸酯類膠粘劑，MUF樹脂具有明顯的價(jià)格優(yōu)勢。MUF樹脂是綜合考慮多方因素后的折衷選擇，也是目前集成材用膠粘劑的開發(fā)和應(yīng)用熱點(diǎn)。
[0009]MUF樹脂是由三聚氰胺、尿素、甲醛為基本原料，經(jīng)加成、縮聚反應(yīng)制備得到一類膠粘劑品種。它產(chǎn)生于上世紀(jì)50年代，盡管對于其固化、合成機(jī)理等問題目前尚存有爭議，但有關(guān)MUF樹脂的合成工藝已較為成熟，目前已在國內(nèi)外人造板生產(chǎn)企業(yè)得到廣泛應(yīng)用，是人造板工業(yè)中的主要膠粘劑品種之一。但國內(nèi)外有關(guān)MUF樹脂的研宄報(bào)導(dǎo)多集中于刨花板、纖維板和膠合板的生產(chǎn)，在工程木制材料中的應(yīng)用研宄報(bào)導(dǎo)較少。
[0010]與刨花板、纖維板、膠合板用MUF樹脂相比較，集成材用MUF樹脂需要解決兩個(gè)技術(shù)難點(diǎn):
[0011](I)如何實(shí)現(xiàn)MUF樹脂的常溫快速固化。刨花板、纖維板、膠合板的生產(chǎn)通常借助熱壓完成，而集成材是用膠粘劑將數(shù)層或幾十層厚度1mm以上的層板膠合而成的，其導(dǎo)熱性差，內(nèi)外層溫差大，難以實(shí)現(xiàn)高溫固化。盡管集成材用膠粘劑可通過高頻加熱方式實(shí)現(xiàn)固化，但由于高頻設(shè)備投入大，高頻電子管使用壽命較短，實(shí)際應(yīng)用推廣不易。
[0012](2)如何保證集成材在室外惡劣環(huán)境下的耐水性。三聚氰胺樹脂具有較高的耐沸水能力，但隨著脲醛樹脂的加入，最終樹脂的耐水性能有所下降。
[0013]專利“三聚氰胺-尿素-甲醛共縮聚樹脂木材膠粘劑”(ZL 2008100585221)介紹了一種高性能人造板及膠合木用MUF樹脂，其中三聚氰胺的量占尿素和三聚氰胺量總和的40%以上，通過比較，兩個(gè)發(fā)明的主要不同體現(xiàn)在三個(gè)方面:
[0014](I)兩個(gè)發(fā)明中所涉及MUF樹脂的具體制備工藝不同，如在ZL 2008100585221中，三聚氰胺分二次加入，而本發(fā)明中三聚氰胺一次加入，各個(gè)反應(yīng)階段的pH值、原料摩爾比、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度均有差異；
[0015](2)為了防止膠粘劑在長期的冷壓過程中的過度滲透而導(dǎo)致膠接面的表面缺膠，本發(fā)明在MUF樹脂制備過程中添加聚乙烯醇，既增加了 MUF樹脂的粘度，又增加了膠粘劑的韌性，能適應(yīng)膠合木的生產(chǎn)要求；
[0016](3) ZL 2008100585221未介紹所涉及MUF樹脂的使用方法，當(dāng)使用MUF樹脂作為膠合木的膠粘劑時(shí)，需重點(diǎn)解決樹脂的固化速度問題。
[0017]專利申請“膠合木用三聚氰胺-尿素-甲醛樹脂及其制備工藝和使用方法”(公開號CN 103709350A)公開了一種膠合木用三聚氰胺_尿素-甲醛樹脂及其制備工藝和使用方法，三聚氰胺一次性在反應(yīng)初期加入，反應(yīng)中添加了二甲基甲酰胺和二甘醇作為改性劑，使用時(shí)添加占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1.8%?2.0%的羧甲基纖維素的甲醛溶液，加壓時(shí)間4?6h，加壓壓力0.6MPa?1.2MPa。
[0018]經(jīng)文獻(xiàn)檢索，未見與本發(fā)明相同的公開報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]本發(fā)明的目的在于提供一種集成材用三聚氰胺-尿素-甲醛共縮聚樹脂膠粘劑及其制備方法，特別針對對耐水性能要求較高的室外級集成材制造。本發(fā)明在保證三聚氰胺一定加量的基礎(chǔ)上，通過MUF樹脂制備工藝條件控制，保證MUF樹脂的耐水性能，同時(shí)，從改善MUF樹脂膠粘劑使用粘度和挑選合適固化劑兩個(gè)方面著手，實(shí)現(xiàn)MUF樹脂強(qiáng)度性能和常溫快速固化雙重標(biāo)準(zhǔn)。
[0020]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0021]本發(fā)明的集成材用三聚氰胺-尿素-甲醛共縮聚樹脂膠粘劑的原料配比為:三聚氰胺與尿素的質(zhì)量比為0.5?1:1，甲醛與三聚氰胺和尿素之和的摩爾比為1.7?2.2:1。
[0022]本發(fā)明的集成材用三聚氰胺-尿素-甲醛共縮聚樹脂膠粘劑的制備方法的具體步驟如下:
[0023](I)將37% (重量比)甲醛水溶液加入到反應(yīng)釜中，用堿溶液調(diào)節(jié)pH值為8.5?9.0 ；
[0024](2)在攪拌條件下，加熱升溫至50?55°C之間時(shí)，加入第一次尿素和聚乙烯醇；
[0025](3)繼續(xù)升溫至88?90°C，用酸溶液調(diào)整pH值為4.6?5.5，保溫反應(yīng)30?90分鐘；
[0026](4)用堿溶液調(diào)節(jié)pH值至8.5?9.0，加入三聚氰胺，繼續(xù)保溫反應(yīng)至水混合性200 ?300% ；
[0027](5)用堿溶液調(diào)節(jié)pH值至8.6?9.2，停止加熱，降溫至40°C時(shí)，添加第二次尿素；
[0028](6)保溫反應(yīng)10?30分鐘，冷卻放料。
[0029]步驟(2)中，第一次尿素加入量占總尿素加入量的70?80% (重量比)。
[0030]步驟⑵中，聚乙烯醇加入量占甲醛固體含量的5?1wt%。
[0031]所述的堿溶液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃度為20?30%的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液；酸溶液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃度為10?20%的甲酸、乙酸、鹽酸中的一種或多種配合溶液。
[0032]本發(fā)明的集成材用三聚氰胺-尿素-甲醛共縮聚樹脂膠粘劑在使用時(shí)添加占三聚氰胺-尿素-甲醛樹脂膠粘劑固體含量3被％的混合固化劑，加壓常溫固化。
[0033]所述的固化劑為過硫酸