封闭异氰酸酯在脲醛树脂中的反应和交联

异氰酸酯可用做生产多种木质人造板的胶粘剂.产品具有优良的耐水性和力学性能(Deppe and E rnst,1971;Deppe,1977).由于纯的用于木材胶合的异氰酸酯价格昂贵,采用价格较低的脲醛树脂(UF树脂,下同)和异氰酸酯配成混合胶,在科学研究和实用中具有重大意义.采用混合胶粘剂可以改善性能的原因一方面是由于两种胶分别固化;另一方面是由于异氰酸酯与UF树脂的羟甲基和尿素中多种基团发生交联反应生成的聚合物具有较高的交联密度(Pizzi and Walton,1992;Simon and Pizzi 2002).这些胶粘剂的主要缺点是生活期短.原因是异氰酸酯与UF树脂中的组份在贮存温度下迅速反应.我们开发了一种新的胶粘剂,是封闭异氰酸酯在UF树脂中的混合物.它具有足够的贮存稳定性,其他性能也有改善,且只在木质人造板热压时在超过100℃的高温下才释出异氰酸酯并与UF树脂反应.我们重点研究了封闭异氰酸酯和UF树脂组份之间的反应.用2,4-甲苯-二异氰酸酯(TDl)、4,4'-二苯基甲烷-二异氰酸酯(MDl)以及各种封闭剂(肟类和吡唑类)合成了一系列封闭异氰酸酯.目的是揭示这些化合物在纯的状态下和在UF树脂混合物中的稳定性和解封的化学原理.尽管纯的封闭异氰酸酯的解封温度高于120℃,但由于催化和溶解作用,UF树脂的存在会显著降低解封温度.通过苯基异氰酸酯和羟甲基脲的模拟化合物反应,证明在异氰酸酯和UF树脂官能基之间产生共价交联,并证明异氰酸酯与脲醛树脂的氨基形成共价键的反应占优势,而与羟甲基形成氨基甲酸酯的反应则为次要.我们还通过评价固化树脂在N,N-二甲基甲酰胺(DM F)中的可溶性,通过13C固态核磁共振谱和动态衰减全反射红外光谱,研究了脲醛树脂与封闭异氰酸酯的交联反应并得到反应动力学的认同.

Blocked isocyanates in UF-resins:Reaction pathways and crosslinking