环境友好型木材胶粘剂的研究现状

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1、环境友好型木材胶粘剂的研究现状   0 前言   随着木材加工行业的迅速发展，人们对木材工业用胶粘剂的需求量也大大增加。脲醛树脂胶粘剂(ＵＦ)、酚醛树脂胶粘剂(ＰＦ)、密胺树脂胶粘剂(ＭＦ)以原料充足，价格低廉而被广泛运用于木材加工行业中，其中脲醛树脂是最大一种胶粘剂，约占70%以上。但是，除耐水性差、储存期短外，ＵＦ、ＭＦ、ＰＦ持续地释放的甲醛，长期地污染了室内环境。例如，刨花板贴面书柜，三年后家具内和家具外的甲醛浓度为0.455ｍｇ/ｍ3和0.098ｍｇ/ｍ3。严重地影响了ＵＦ、ＭＦ、ＰＦ扩大再生产。   针对ＵＦ、ＭＦ、ＰＦ的不

2、足，科技人员从树脂的合成原理出发，对ＵＦ、ＭＦ、ＰＦ进行低毒改性处理。与此同时，扩大了胶粘剂的原料的来源，使胶粘剂工业向环境友好型发展。   1 脲醛树脂低毒改性技术   尿素与甲醛的反应机理非常复杂。传统上脲醛树脂胶粘剂采用弱碱—弱酸—弱碱工艺，通过加成—缩合反应制得。反应机理为:在反应初期，甲醛和尿素在弱碱性条件下，发生加成反应生成一羟甲基脲。然后，一羟甲基脲在弱碱条件下，缩聚脱水，形成线型或支链型的脲醛树脂，最后在弱碱条件下储存备用。　　由于在合成反应过程中，分子链中的某些增长链段是通过形成甲醚键这类副反应来完成的，而在脲醛树脂

3、热固化过程中，将产生热分解而释放甲醛。因此，释放甲醛的原因为：(1)树脂合成时，余留未反应的游离甲醛。(2)树脂合成时，已参与反应生成不稳定基团的甲醛，在热压过程中又释放出来。另外，在树脂合成时，吸附在胶体粒子周围已质子化的甲醛分子，在电解质作用下，也会释放出来。   针对以上几个方面的原因，国内外科技人员紧紧围绕脲醛树脂的合成工艺，积极寻求和研究降低甲醛含量和释放量的方法。大致分类如下。   1.1 降低Ｆ/Ｕ比   降低Ｆ/Ｕ比的本质是运用化学平衡原理，依靠增大反应物尿素的量，从而提高甲醛的转化率，达到减少胶液中游离醛的含量。但是

4、Ｆ/Ｕ摩尔比对胶粘剂的质量影响极大，研究证明，摩尔比降低则胶粘剂羟甲基及游离醛含量降低，导致产品粘接力下降，储存稳定性差，摩尔比在1∶1.3～1∶1.5时既有利于低醛化，又不会影响产品质量。   1.2 分批加尿素   尿素分多次加入是希望一开始尿素与甲醛的摩尔比较高，有利于二羟甲基脲生成，有利于增加其胶合强度。另一方面，多次加入尿素，使后来尿素加入后，有效地与前面没有反应的甲醛发生反应，使树脂中游离甲醛含量降低。但多次加入尿素，使制胶反应时间延长，在生产中是不可取的。为此，一般采用尿素分两次或三次加入。    1.3 降低脲醛缩聚的

5、ｐＨ   降低脲醛缩聚的ｐＨ对降低树脂游离醛含量有利。这是由于ｐＨ低，其进行反应的活化能低，有利于缩聚反应的进行，有利于甲醛参与反应，从而使游离甲醛含量降低。当然，并非缩聚反应ｐＨ值越低越好。若ｐＨ太低，反应进行过于激烈，难于控制，反应程度太高，将使树脂的水溶性下降。   在强酸的介质中，尿素与甲醛反应生成乌龙(Ｕｒｏｎ)环，国外研究资料表明，乌龙环的耐水能力比亚甲基二脲高200倍。由此可见，树脂中引入乌龙环，能够提高脲醛树脂的耐水性、耐老化性、稳定性，减少因水解而释放的甲醛量。赵瑛等选用适当催化剂，抑制缩合反应速度，将尿素与甲醛配比

6、控制在1∶2.0，尿素分三次加入，反应温度和时间控制在92～94℃和2～2.5ｈ，制得的产品游离甲醛含量低(低于0.4%)，储存期长(12个月以上)。   1.4 向脲醛树脂中加入甲醛捕捉剂   甲醛捕捉剂与甲醛有较高的反应活性。比如，尿素、硫脲、淀粉、三聚氰胺、聚乙烯醇、低级醇(含碳3～5)等。向脲醛树脂中添加甲醛捕捉剂，不仅能够达到进一步降低甲醛含量和释放量的目的，而且，它们对脲醛树脂还有改性作用。   曹秀格采用Ｆ/Ｕ=1.6、尿素分三次加入(80%，15%，5%)，聚乙烯醇(加入量为尿素总量的0.5%～1.0%)为改性剂，生产

7、出游离态甲醛含量低(<0.4%)、耐水性和耐老化程度高的脲醛树脂胶。目前，三聚氰胺改性脲醛树脂已被世界发达国家广泛用于各类人造板生产，并且根据生产板的性能要求(主要是防水性)灵活地调整密胺用量，使产品形成系列。日本的各类胶合板，中密度纤维板(ＭＤＦ)生产用的都是三聚氰胺改性脲醛树脂胶。既实现了降低游离态甲醛释放量的目的，又解决了防水防潮的要求。   徐寿华(1996年)和吴书泓(1997年)对采用三聚氰胺(和其他改性剂)改性脲醛树脂在中密度纤维板上的应用效果作了初步研究，结果游离甲醛释放量降低了，而且中密度纤维板产品的耐水性和静曲强度

8、都得到了改善。   1.5 对脲醛树脂进行浓缩处理   在脲醛树脂合成尾期，可适当采取浓缩脱水的方法抽取胶液中的部分水，从而达到去除部分游离醛的目的。王喜明在确定Ｆ/Ｕ=1.28，三次投加尿素的基础上，对胶液进行适当浓缩