專利名稱：一種復(fù)合脲醛樹脂固化劑及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固化劑，尤其涉及一種脲醛樹脂膠粘劑用的復(fù)合固化劑，本發(fā)明 還涉及該復(fù)合脲醛樹脂固化劑的制備方法、含有該復(fù)合脲醛樹脂固化劑的木材膠粘劑以及 它們?cè)谥苽淙嗽彀逯械挠猛?，屬于木材膠粘劑領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
改革開(kāi)放近30年來(lái)，我國(guó)的木材工業(yè)尤其是人造板工業(yè)得到了超常規(guī)的快速發(fā) 展。人造板是木材工業(yè)中技術(shù)最密集、用途最廣泛、最具發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)品。隨著居民消費(fèi)能 力的增強(qiáng)和消費(fèi)觀念的轉(zhuǎn)變以及我國(guó)天然林保護(hù)工程的實(shí)施，裝飾、家具、包裝、造船、汽車 等行業(yè)對(duì)人造板的需求將越來(lái)越大。2006年，我國(guó)人造板產(chǎn)量已近7429萬(wàn)m3，其中，刨花 板843萬(wàn)m3，膠合板2728萬(wàn)m3，我國(guó)已上升為世界上第一人造板生產(chǎn)大國(guó)和膠合板第一生 產(chǎn)大國(guó)。預(yù)計(jì)到2010年，人造板的市場(chǎng)需求量可望達(dá)到1億立方米。隨著人們健康意識(shí)、生活質(zhì)量意識(shí)的日益提高，因人造板釋放甲醛所帶來(lái)的“室內(nèi) 空氣污染”越來(lái)越受到人們的重視。同時(shí)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)甲醛釋放量的要求越來(lái)越嚴(yán)格。因 此，開(kāi)發(fā)低甲醛釋放的綠色環(huán)保脲醛膠，已成為當(dāng)今世界發(fā)展木材綜合利用公認(rèn)的出路。通 常，企業(yè)為了低成本生產(chǎn)達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的人造板，一般都使用低摩爾比的脲醛樹脂膠粘劑， 雖然膠接制品的甲醛釋放量降低，但是低摩爾比脲醛樹脂往往固化速度慢、膠接強(qiáng)度往往 較低，甲醛釋放量的波動(dòng)也較大，這主要是由于低摩爾比的脲醛樹脂膠固化不充分所造成 的，這在相當(dāng)大程度影響了低摩爾比脲醛樹脂膠的應(yīng)用和推廣。脲醛樹脂膠粘劑(UF樹脂膠粘劑)是以尿素和甲醛在催化劑作用下所合成的樹脂 為主體的膠粘劑，UF樹脂的固化是將線型可溶性樹脂轉(zhuǎn)化為體型結(jié)構(gòu)的過(guò)程，是縮聚反應(yīng) 的繼續(xù)，也是形成膠接強(qiáng)度的關(guān)鍵過(guò)程，對(duì)產(chǎn)品的膠接質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。其固化過(guò) 程通常是加入固化劑(酸性物質(zhì))在酸性條件下來(lái)實(shí)現(xiàn)。普遍認(rèn)為，傳統(tǒng)固化劑(如氯化 銨)在固化過(guò)程中與脲醛樹脂的游離甲醛反應(yīng)放出酸，導(dǎo)致縮合反應(yīng)加速而使樹脂快速凝 膠、固化。但是，低摩爾比脲醛樹脂中的游離甲醛含量一般很低，使參加反應(yīng)的甲醛量不充 足，從而影響了樹脂的固化速度以及固化程度。可作為UF樹脂固化劑的種類一般可分為如下幾類1)單組分固化劑，如氯化銨、 硫酸銨等；2)多組分固化劑，如氯化銨和尿素、氯化銨和氨水，或氯化銨和六甲基四胺以及 尿素的三組分混合物等。采用多組分固化劑的目的，一是為了延長(zhǎng)樹脂的適用期，另一是加 速固化。3)潛伏性固化劑，如酒石酸、草酸等，但效果不明顯，國(guó)內(nèi)較少使用。4)微膠囊固 化劑，就是在固化劑的表面又一層保護(hù)膜——膠囊，在低溫下由于表層膠囊的隔離，不起固 化作用，在高溫或受壓下，表面層膠囊被破壞，膠囊內(nèi)的固化劑既與樹脂接觸，使膠固化，目 前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有這種固化劑。目前，從各國(guó)專利報(bào)道來(lái)看，選用復(fù)合固化體系的越來(lái)越多，而選用單一固化體系 的則較少。固化劑的組成種類和各種類的用量的選擇，對(duì)膠粘劑的適用期、膠合工藝及膠合 強(qiáng)度都有很大程度的影響。在UF樹脂膠粘劑的調(diào)制過(guò)程中，選用適宜的固化體系能有效提高膠粘劑的性能及產(chǎn)品的膠合質(zhì)量，一直是人們普遍重視和關(guān)心的問(wèn)題。特別是對(duì)于低摩 爾比UF樹脂膠粘劑，迄今為止還沒(méi)有適宜的固化體系。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的之一是提供一種新的復(fù)合脲醛樹脂固化劑，該復(fù)合脲醛樹脂固化劑具 有固化速度快，固化性能優(yōu)異，適用期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，將本發(fā)明復(fù)合脲醛樹脂固化劑直接摻入到 低摩爾比的脲醛樹脂膠粘劑中后，能有效提高低摩爾比脲醛樹脂膠粘劑的固化速度和固化 性能，從而提高其膠接強(qiáng)度并能顯著降低其甲醛釋放量。本發(fā)明目的之二是提供一種制備上述復(fù)合脲醛樹脂固化劑的方法；本發(fā)明目的之三是將上述復(fù)合脲醛樹脂固化劑應(yīng)用于人造板或膠合板的生產(chǎn)。本發(fā)明上述目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種復(fù)合脲醛樹脂固化劑，包括以下各組分組成催化劑，緩釋劑，PH穩(wěn)定劑和 水。為了達(dá)到更好的技術(shù)效果，所述的組分還可以包含有填充劑；進(jìn)一步優(yōu)選的，各組分的重量百分比為催化劑2_10wt%，緩釋劑5_12wt%，填充 劑wtO-5 %，pH穩(wěn)定劑為wtO. 5-8 %，余量為水。更優(yōu)選的，各組分的重量百分比為催化劑4_8wt%，緩釋劑5_10wt%，填充劑 l-3wt%，pH穩(wěn)定劑為l_3wt%，余量為水。特別優(yōu)選的，各組分的重量百分比為催化劑5wt %，緩釋劑6wt %，填充劑2wt %， pH穩(wěn)定劑為Iwt %，水86wt %。其中，所述的催化劑包括路易斯酸、布倫斯特酸或銨鹽中的任意一種或它們的組 合；優(yōu)選的，所述催化劑選自Al2(S04)3、(NH4)2SCM或它們的組合；所述的路易斯酸是指能夠提供質(zhì)子或者能夠接受電子的物質(zhì)，甚至能讓電子向自 身偏移的也可以認(rèn)為是較弱的路易斯酸。例如，三氟化硼等。所述的布倫斯特酸是任何含氫的分子或離子能釋放出質(zhì)子的物質(zhì)，大多有機(jī)化學(xué) 中所指的酸，都是布倫斯特定義的酸堿；所述的緩釋劑包括磷酸三丁酯、亞磷酸三苯酯或雙酚亞磷酸酯中的任意一種或它 們的組合，優(yōu)選為亞磷酸三苯酯；所述的pH穩(wěn)定劑包括碳酸鈉、碳酸氫鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉或硼砂中的任 意一種或它們的組合；優(yōu)選為碳酸鈉、碳酸氫鈉或它們的組合。所述的填充劑包括氯化鈣、氯化鎂、氯化鈉、玉米淀粉或木薯淀粉中的任意一種或 它們的組合；本發(fā)明還提供了一種制備上述復(fù)合脲醛樹脂固化劑的方法，包括將催化劑溶解于水中后，依次加入填充劑、pH穩(wěn)定劑和緩釋劑，攪拌均勻，即得。本發(fā)明復(fù)合脲醛樹脂固化劑的用法與用量將本發(fā)明復(fù)合脲醛樹脂固化劑與脲醛 樹脂膠粘劑按照1-30 100的重量比例(優(yōu)選為15 100)進(jìn)行混合均勻后，即可作為木 材膠粘劑應(yīng)用于人造板的生產(chǎn)；其中，所述的脲醛樹脂可以是低摩爾比的脲醛樹脂膠粘劑， 例如可以由甲醛和尿素按照0.9-1. 1 1的摩爾比組成。本發(fā)明復(fù)合脲醛樹脂固化劑含有緩釋劑，在室溫條件下，緩釋劑很穩(wěn)定，不發(fā)生水解；本發(fā)明復(fù)合脲醛樹脂固化劑中含有PH穩(wěn)定劑，PH穩(wěn)定劑具有良好的緩沖作用，所以能 夠大大延長(zhǎng)膠粘劑的適用期；在熱壓條件下，緩釋劑分解產(chǎn)生中強(qiáng)酸，可促進(jìn)脲醛樹脂膠粘 劑的固化，加上催化劑的催化作用，二者可對(duì)膠粘劑的固化一同起到協(xié)同增效的作用，從而 提高膠接制品的膠接強(qiáng)度，同時(shí)也有效降低了膠接制品的甲醛釋放量。本發(fā)明復(fù)合脲醛樹脂固化劑摻入到脲醛樹脂中能使低摩爾比的脲醛樹脂充分固 化，使其固化速度加快，提高了低摩爾比脲醛樹脂的膠接強(qiáng)度，降低膠接制品的甲醛釋放 量，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量；此外，本發(fā)明復(fù)合脲醛樹脂固化劑有很長(zhǎng)的適用期，能 夠適應(yīng)人造板生產(chǎn)操作的要求。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)將會(huì)隨著描述而 更為清楚。但這些實(shí)施例僅是范例性的，并不對(duì)本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。本領(lǐng)域技術(shù) 人員應(yīng)該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的細(xì)節(jié)和形式 進(jìn)行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。實(shí)施例1本發(fā)明樹脂固化劑的制備1、按以下重量稱取各組分硫酸鋁2kg，硫酸銨5kg，亞磷酸三苯酯5kg，氯化 鈣2kg，碳酸鈉2kg，水:84kg ；2、將水加入反應(yīng)釜中，開(kāi)始攪拌，加入硫酸鋁和硫酸銨，待溶解后加入氯化鈣，再 加入碳酸鈉，最后加入亞磷酸三苯酯，攪拌均勻，即得；3、所制備的樹脂固化劑的主要技術(shù)指標(biāo)如下固含Il-I3%pH 6. 0-7. 0密度1. 15-1. 25g/cm3貯存期彡60天。實(shí)施例2本發(fā)明樹脂固化劑的制備1、按以下重量稱取各組分氯化鋁1kg，氯化銨4kg，磷酸三丁酯6kg，玉米淀 粉2kg，硼砂1kg，水:86kg ；2、將水加入反應(yīng)釜中，開(kāi)始攪拌，加入氯化鋁和氯化銨，待溶解后加入玉米淀粉， 再加入硼砂，最后加入磷酸三丁酯，攪拌均勻，即得；3、所制備的樹脂固化劑的主要技術(shù)指標(biāo)如下固含Il-I3%ρΗ:6· 0-7.0密度1. 15-1. 25g/cm3貯存期彡60天。實(shí)施例3本發(fā)明樹脂固化劑的制備1、按以下重量稱取各組分氯化鋁4kg，氯化銨4kg，雙酚亞磷酸酯10kg，碳酸 氫鈉3kg，水:79kg ；2、將水加入反應(yīng)釜中，開(kāi)始攪拌，加入氯化鋁和氯化銨，待溶解后加入碳酸氫鈉， 最后加入雙酚亞磷酸酯，攪拌均勻，即得；
3、所制備的樹脂固化劑的主要技術(shù)指標(biāo)如下固含Il-I3%pH 6. 0-7. 0密度1. 15-1. 25g/cm3貯存期彡60天。實(shí)施例4本發(fā)明樹脂固化劑的制備1、按以下重量稱取各組分氯化鋁1kg，氯化銨3kg，磷酸三丁酯10kg，氯化鈉 lkg，碳酸鈉3kg，水:82kg ；2、將水加入反應(yīng)釜中，開(kāi)始攪拌，加入氯化鋁和氯化銨，待溶解后加入氯化鈉，再 加入碳酸鈉，最后加入磷酸三丁酯，攪拌均勻，即得；3、所制備的樹脂固化劑的主要技術(shù)指標(biāo)如下固含11-13%pH 6. 0-7. 0密度1. 15-1. 25g/cm3貯存期彡60天。試驗(yàn)例1本發(fā)明樹脂固化劑的應(yīng)用效果試驗(yàn)1、供試樣品實(shí)施例1-4所制備的樹脂固化劑，分別編號(hào)為樣品1、樣品2、樣品3 和樣品4 ；2、脲醛樹脂的制備由甲醛和尿素按照1. 0的摩爾比組成，其具體制備方法如下 將37%工業(yè)甲醛145公斤加入反應(yīng)釜，用氫氧化鈉調(diào)pH = 8. 8-9. 0，加入50公斤尿素，用 30-40分鐘升溫至95°C，保溫60分鐘；用甲酸調(diào)pH = 4. 2-4. 8，加入10公斤三聚氰胺，反 應(yīng)至粘度涂"4杯23-25s (300C )；用氫氧化鈉調(diào)pH至6. 0-6. 5，加入12. 5公斤尿素，反應(yīng) 至粘度涂_4杯30-33s(30°C )；用氫氧化鈉調(diào)pH = 7. 0-7. 5，降溫至70士5°C，加入46公 斤尿素，保溫反應(yīng)20分鐘；降溫至40°C以下出料。固體含量50-54%pH 值7.5-9.0粘度(20°C) :60-120cp固化速度90-120s游離甲醛含量彡0. 15%貯存期20天；3、試驗(yàn)方法及結(jié)果將樣品1、樣品2、樣品3和樣品4分別按照15 100的重量比例與上述所制備的 脲醛樹脂混合均勻后，分別得到木材膠粘劑1、木材膠粘劑2、木材膠粘劑3和木材膠粘劑 4 ；試驗(yàn)分5個(gè)組來(lái)進(jìn)行人造板的生產(chǎn)，分別為4個(gè)試驗(yàn)組和1個(gè)對(duì)照組；4個(gè)試驗(yàn)組 所采用的木材膠粘劑分別為木材膠粘劑1、木材膠粘劑2、木材膠粘劑3和木材膠粘劑4 ；對(duì)照組所用到的對(duì)照膠粘劑按照以下方法制備得到按氯化銨(10%溶液)與上 述所制備的脲醛樹脂按照15 100的重量比例混合后得到；試驗(yàn)組和對(duì)照組除了采用不同的膠粘劑之外，其余的各項(xiàng)條件均完全相同。
分別采用所制備的木材膠粘劑1、木材膠粘劑2、木材膠粘劑3和木材膠粘劑4以 及木材膠粘劑5制備7層膠合板。其中，調(diào)膠時(shí)加入樹脂重量20%的面粉；單板為5年生 產(chǎn)速生桉樹單板，含水率8-12% ；預(yù)壓壓力為0. 8-1. OMPa ；熱壓工藝為壓力1. 0-1. 2MPa， 溫度為105-115°C，時(shí)間為10分鐘。4個(gè)試驗(yàn)組和1對(duì)照組的膠粘劑用量、使用方法、所處 理的木材完全相同；按照GB/T 14074-2006《木材膠粘劑及其樹脂檢驗(yàn)方法》中規(guī)定相應(yīng)檢測(cè)方法檢 測(cè)5種木材膠粘劑的固化時(shí)間和適用期，結(jié)果如表1所示。按照GB/T 17657-1999《人造板及飾面人造板理化性能試驗(yàn)方法》中規(guī)定的II類 膠合板膠合強(qiáng)度測(cè)試方法測(cè)試4個(gè)試驗(yàn)組和1個(gè)對(duì)照組所制備的膠接制品的膠合強(qiáng)度，用 9-1IL干燥器法測(cè)試件的甲醛釋放量，結(jié)果如表2所示。其中，試驗(yàn)組1、試驗(yàn)組2、試驗(yàn)組3、試驗(yàn)組4和對(duì)照組所制備的產(chǎn)品分別編號(hào)為產(chǎn) 品1、廣品2、廣品1、廣品2禾口對(duì)照廣品；表1各樣品固化時(shí)間和適用期結(jié)果 表2膠接制品的性能 從表1和表2可看出，本發(fā)明所制備的木材膠粘劑(木材膠粘劑1、木材膠粘劑 2、木材膠粘劑3和木材膠粘劑4)相比于對(duì)照膠粘劑，其固化時(shí)間顯著縮短，適用期大大延 長(zhǎng)(P < 0. 05)，既滿足了生產(chǎn)操作的要求，同時(shí)又提高了生產(chǎn)效率；用本發(fā)明木材膠粘劑生
7產(chǎn)得到的膠接制品與對(duì)照組對(duì)比，膠接制品的膠接強(qiáng)度能提高10-35%，甲醛釋放量 能降低 7-20%。
權(quán)利要求
一種復(fù)合脲醛樹脂固化劑，其特征在于，包括以下各組分組成催化劑，緩釋劑，pH穩(wěn)定劑和水。
2.按照權(quán)利要求1所述的復(fù)合脲醛樹脂固化劑，其特征在于，所述的組分還包含有填 充劑。
3.按照權(quán)利要求2所述的復(fù)合脲醛樹脂固化劑，其特征在于，各組分的重量百分比為 催化劑2-10 %，緩釋劑5-12 %，填充劑0-5 %，pH穩(wěn)定劑為0. 5-8 %，余量為水；優(yōu)選的，各 組分的重量百分比為催化劑4-8%，緩釋劑5-10%，填充劑1-3%，pH穩(wěn)定劑為1-3%，余 量為水；最優(yōu)選的，各組分的重量百分比為催化劑5%，緩釋劑6%，填充劑2%，pH穩(wěn)定劑 為 1%，水 86%。
4.按照權(quán)利要求1-3任何一項(xiàng)所述的復(fù)合脲醛樹脂固化劑，其特征在于所述的催化 劑包括路易斯酸、布倫斯特酸或銨鹽中的任意一種或它們的組合；優(yōu)選的，所述催化劑選自 A12(S04)3、(NH4)2S04 或它們的組合。
5.按照權(quán)利要求1-3任何一項(xiàng)所述的復(fù)合脲醛樹脂固化劑，其特征在于所述的緩釋 劑包括磷酸三丁酯、亞磷酸三苯酯或雙酚亞磷酸酯中的任意一種或它們的組合。
6.按照權(quán)利要求1-3任何一項(xiàng)所述的復(fù)合脲醛樹脂固化劑，其特征在于所述的pH穩(wěn) 定劑包括碳酸鈉、碳酸氫鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉或硼砂中的任意一種或它們的組合。
7.按照權(quán)利要求1-3任何一項(xiàng)所述的復(fù)合脲醛樹脂固化劑，其特征在于所述的填充 劑包括氯化鈣、氯化鎂、氯化鈉、玉米淀粉或木薯淀粉中的任意一種或它們的組合。
8 .一種制備權(quán)利要求2或3所述的復(fù)合脲醛樹脂固化劑的方法，包括將催化劑溶解 于水中后，依次加入填充劑、pH穩(wěn)定劑和緩釋劑，攪拌均勻即得。
9.權(quán)利要求1-3任何一項(xiàng)所述的復(fù)合脲醛樹脂固化劑在制備人造板中的用途。
10.一種木材膠粘劑，其特征在于由權(quán)利要求1-3任何一項(xiàng)所述的復(fù)合脲醛樹脂固化 劑和脲醛樹脂所組成。
11.按照權(quán)利要求9所述的木材膠粘劑，其特征在于由權(quán)利要求1-3任何一項(xiàng)所述的 復(fù)合脲醛樹脂固化劑和脲醛樹脂按照1-30 100的重量比例所組成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)合脲醛樹脂固化劑及其制備方法和用途。該復(fù)合脲醛樹脂固化劑包括以下各組分組成催化劑，緩釋劑，pH穩(wěn)定劑和水。將本發(fā)明復(fù)合脲醛樹脂固化劑直接摻入到低摩爾比的脲醛樹脂膠粘劑中后，能有效提高低摩爾比脲醛樹脂膠粘劑的固化速度和固化性能，從而提高其膠接強(qiáng)度并能顯著降低其甲醛釋放量，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量；此外，本發(fā)明復(fù)合脲醛樹脂固化劑有很長(zhǎng)的適用期，能夠適應(yīng)人造板生產(chǎn)操作的要求。
文檔編號(hào)C08K3/26GK101870773SQ20091016139
公開(kāi)日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2009年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月22日
發(fā)明者劉波, 雷得定 申請(qǐng)人:永港偉方(北京)科技股份有限公司