弱酸性起始条件合成改性UF胶粘剂的工艺及性能研究

以聚乙烯醇(PVA)和三聚氰胺(M)作为改性剂,采用正交试验法探讨了最终n[甲醛(F)]∶n[尿素(U)]、M掺量、M的加入方式和PVA掺量对脲醛树脂(UF)胶粘剂游离F含量和胶接强度的影响。研究结果表明:当最终n(F)∶n(U)=1.2∶1.0、在第2批U加入后添加M、w(M)=1%和w(PVA)=1%(均相对于U总质量而言)时,改性UF胶粘剂的游离F含量、胶接强度均满足GB/T 14732—2006标准要求;由上述UF胶粘剂压制而成的Ⅱ类胶合板,其F释放量(为2.89 mg/L)远小于GB/T 9846—2015标准中E2级指标要求。     

木质素在脲醛树脂胶粘剂中的应用

为解决脲醛树脂(UF)胶粘剂中游离甲醛含量偏高等问题,首先确定了n[甲醛(F)]∶n[尿素(U)]的合适比例,然后以羟甲基化木质素作为UF的改性剂,制备木质素改性UF胶粘剂。研究了木质素的种类及用量对UF各项性能的影响。结果表明:UF中游离甲醛含量随n(F)∶n(U)比例增加而增大;在UF改性过程中,硝酸木质素对游离甲醛的捕捉能力优于硫酸木质素,当w(硝酸木质素)=30%(相对于尿素总质量而言)时,游离甲醛含量(0.126%)相对最低;木质素加入的同时还有助于提高改性UF胶粘剂的胶接强度和耐水性。     

强酸工艺制备低甲醛释放量的MUF胶粘剂

采用强酸工艺制备低F(甲醛)释放量的MUF[M(三聚氰胺)改性UF(脲醛树脂)]胶粘剂,并探讨了M掺量、固化剂类型及掺量对胶合板性能的影响。研究结果表明:当w(M)=4%(相对于F和U总质量而言)、w(硫酸铵)=2%(相对于UF的质量而言)时,MUF胶粘剂的综合性能相对最好;由该胶粘剂压制而成的3层胶合板的胶接强度(为1.5 MPa)相对最大,5层胶合板的F释放量(为0.33 mg/L)达到E0级Ⅱ类胶合板的标准要求。     

胶合板用脲醛树脂胶粘剂的纳米改性

以MMT(蒙脱土)或OMMT(有机蒙脱土)作为改性剂,两者分别在UF(脲醛树脂)合成的不同阶段(加成阶段、缩聚阶段和缩聚后期)中以同一投料比引入体系中,制备相应的改性UF胶粘剂。研究结果表明:当n(F):n(U)=1.2:1、w(MMT或OMMT)=2%(相对于尿素总质量而言)时,MMT和OMMT的引入,能使相应改性UF胶粘剂的某些性能(如黏度、固含量、胶接强度和固化时间等)增加、游离甲醛含量降低;OMMT的改性效果优于MMT,并且OMMT在加成阶段投入时降醛效果明显,在缩聚阶段投入时补强效果明显。     

有机蒙脱土对不同摩尔比值脲醛树脂胶粘剂性能的影响

利用自制的有机纳米蒙脱土改性脲醛树脂胶粘剂(UF),可有效改善胶粘剂性能。重点考察了有机纳米蒙脱土的投入阶段对各摩尔比值脲醛树脂胶粘剂性能影响,并对其进行了理论分析。实验结果表明改性UF胶粘剂的黏度、胶合强度随n(F)∶n(U)比例的增大而先增后减,固含量随比例的增加而减少;n(F)∶n(U)=2.0∶1.0时改性胶粘剂的固化时间较短、游离甲醛含量较低、胶合强度较高;在不同阶段加入有机蒙脱土对脲醛树脂胶粘剂具有不同的改性效果,分别具有显著的降醛和补强效果。     

超支化聚合物改性UF的研究(I):聚酰胺-胺添加方式对UF性能的影响

以PAMAMs(聚酰胺-胺)超支化聚合物作为UF(脲醛树脂)的改性剂,考察了PAMAMs的添加方式对UF的黏度、固含量、固化时间、固化特性、游离甲醛含量、树脂结构及所制备板材力学强度的影响。研究结果表明:当PAMAMs在缩聚阶段加入时,改性UF的性能相对最好,其黏度下降了1.1 s、固含量增加了3.2%且固化时间缩短了39.1 s,但改性前后游离甲醛含量变化不大;该改性UF的固化速率提高、最大弹性模量增加和固化温度有所下降,并且其结构得到优化,即亚甲基桥键比例增加了86.98%、亚甲基醚键比例下降了29.82%和二羟甲基脲比例提高了1.98%;由该改性UF胶粘剂制备的刨花板,其内结合强度提高了44.9%。     

E_1级胶合板用改性脲醛树脂胶粘剂的制备方法研究

选用弱酸-弱碱-弱酸-弱碱工艺制备脲醛树脂(UF)胶粘剂,研究了n[甲醛(F)]∶n[尿素(U)]、初始p H、反应温度和三聚氰胺(M)掺量对游离F含量和胶接强度的影响。研究结果表明:当n(F)∶n(U)=1.2∶1.0、起始p H为6.5、反应温度为85℃和w(M)=6%(相对于U总质量而言)时,UF胶粘剂的游离F含量(0.17%)符合国家标准要求(≤0.3%),胶合板的F释放量(1.17 mg/L)达到GB/T 9846.3—2004标准中E1级指标要求(≤1.5 mg/L),胶接强度(从0.46 MPa提高到0.97 MPa)达到了国家标准中II类胶合板的指标要求,耐水性也明显提高。     

粉状脲醛树脂的制备及性能优化

采用M(三聚氰胺)对UF(脲醛树脂)改性,并经高温干燥过程制备粉状MUF(三聚氰胺改性脲醛)树脂,并对M掺量、M两次添加比例、树脂固含量与固化剂影响MUF树脂性能规律进行探究。结果表明:随三聚氰胺添加量增加,MUF粉状树脂甲醛释放量逐渐降低,胶接强度先增后降,并在w(M)=5%(相对于UF总质量而言)时达到最佳;当M两次添加比例m(M_1)∶m(M_2)=1∶4,树脂胶接强度最大,粉状树脂颗粒均匀,分散性较好;液体MUF树脂固含量为30%时,干燥后制备的粉状树脂胶接强度最大、甲醛释放量最低;m(固体固化剂)∶m(粉状树脂)=15∶100比例混合时,MUF树脂胶粘剂综合性能最佳。     

有机蒙脱土改性脲醛树脂胶粘剂的制备及性能研究

将不同投料比的OMMT(有机蒙脱土)引入脲醛树脂(UF)合成的3个阶段(加成、缩聚和缩聚后期)中,制备出相应的OMMT改性UF胶粘剂。研究结果表明:该改性UF胶粘剂的耐热性高于未改性UF胶粘剂,其游离甲醛含量随OMMT投料比增加而降低,粘接强度随之增大。加成阶段投入OMMT后,该改性UF胶粘剂的降醛效果明显;缩聚阶段投入OMMT后,该改性UF胶粘剂的补强效果显著。OMMT较佳的投入阶段为缩聚阶段,较佳的投料比为2%~3%(相对于尿素总质量而言)。     

固化体系对脲醛树脂粘接强度的影响

UF(脲醛树脂)胶粘剂在木材工业中应用广泛,但其在生产和使用过程中会持续释放出危害环境和人体健康的游离甲醛。采用降低n(甲醛)/n(尿素)比例和使用传统固化剂氯化铵时,虽可降低UF胶粘剂的游离甲醛含量,但其固化速率较小、粘接强度较低。以过硫酸铵、多官能团物质(G)、甲酸、氯化铵及其不同复合物等分别作为UF的固化剂,采用单因素试验法优选出制备改性UF胶粘剂的最佳工艺条件。研究结果表明:当p H=5.5、w(氯化铵)=3%和w(G)=0.6%(均相对于UF质量而言)时,改性UF胶粘剂的粘接强度(为1.95 MPa)相对最大、适用期(为8 h)相对较长且游离甲醛含量相对较低。