环保脲醛树脂(固化剂体系与其固化性能).doc

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1、环保脲醛树脂（固化剂体系与其固化性能）摘要脲醛树脂的固化是将线型可溶性树脂转化成不溶不熔体型结构并获得胶接强度的过程。固化剂是脲醛树脂胶接固化的关键组成，其种类与用量都会密切影响固化树脂的性能。氯化按是脲醛树脂胶粘剂的传统固化剂，然而随着F/U的降低、合成工艺的调整、改性剂的加入等操作，使脲醛树脂的固化历程、固化前的化学结构、固化特性等发生改变，氯化馁已难以再满足脲醛树脂的胶接固化要求，人们研究提出了多种固化剂体系。为此，综述了脲醛树脂胶粘剂的不同固化体系及其固化特性。关键词:脲醛树脂;固化剂体系;固化特性;树脂

2、性能前言脲醛树脂的固化胶接通常是通过加入固化剂来实现的，固化剂是一种能将单体或低聚物转变成高聚物或网状交联聚合物的物质。固化是缩聚反应的继续，是树脂获得胶合强度的关键过程。脲醛树脂在固化过程当中，体系的pH值越低，分子量增长越迅速，固化速度越快，即缩聚脱水反应的速度与胶层中氢离子的浓度密切相关。因此，适当地选用固化体系和固化剂用量，使凝聚在胶层中的氢离子浓度得到控制是固化剂使用的关键【1】。有很多酸性物质都可用作固化剂，如硼酸、磷酸、氯化钱或其它强酸钱盐及有机酸等，以及它们复合得到的体系。脲醛树脂固化体系种类繁多

3、，按照其组成可以分为单组分体系、双组分体系及多组分复合体系;按照其固化特性可以分为直接固化体系、潜伏型固化体系和微胶囊固化体系【2】。不同类型固化体系对脲醛树脂的固化特性不同，所固化树脂的性能特征也不尽相同。因此研究不同种类固化体系对脲醛树脂固化特性的影响，可以揭示脲醛树脂的固化机理，特别是低.F/U摩尔比情况下的树脂固化机理，以及对固化树脂性能的调控有着积极的意义。脲醛树脂传统固化剂氯化铰的固化机制是通过氯化钱与树脂中的游离甲醛反应，形成酸性物质进而促进树脂固化。然而在低F/U摩尔比(低游离醛)脲醛树脂固化中，

4、因为胶粘剂的游离甲醛含量很低，固化剂氯化钱通过反应难以提供树脂固化所需的酸值，进而导致固化不完全，或者固化树脂性能不良，因此脲醛树脂传统固化剂氯化钱已逐渐难以适应低游离醛脲醛树脂固化需求。另据报道，以氯化钱为固化剂胶接的木制品在回收燃烧过程中会产生剧毒物质二恶英，因此在一些欧洲国家正逐步采用新型固化体系取代氯化铵【3】。最近几年随着低毒环保型脲醛树脂推广应用，固化剂的生产正在向规模化，商品化的方向发展:一是固化剂的产量迅速提高;二是固化剂生产向高技术含量的化工企业集中，商品化率不断提高。1脲醛树脂固化剂体系及其固

5、化特性通常脲醛树脂成品的pH值是在7.0～9.0之间，尽管绝大多数树种木材呈弱酸性，pH值大约介于4-6之间【4】，但由于UF胶只能在酸性条件下固化，而在这样的碱性条件下，树脂仅靠木材本身的酸性，难以完全固化并且固化后的胶接强度难以达到要求的力学标准，因此在脲醛树脂的实际使用过程中都要加入一定量的固化剂，使脲醛树脂快速固化，保证胶接强度。固化剂体系对脲醛树脂的固化有着显著影响，固化过程对于板材的胶合强度、甲醛释放量、生产效率等有着直接的影响。根据脲醛树脂的固化特性，用于脲醛树脂固化的固化剂应该是酸性物质或是在树脂

6、固化过程中能释放出酸的物质，脲醛树脂的固化核心是体系pH值的降低，即酸性的增强【5】。1.1单组分固化体系常见的脲醛树脂单组分固化体系有氯化按、硫酸按、过硫酸按、双氧水等。1.1.1氛化按固化体系其固化机理可用反应式表示为:4NH4C1+6CH20→(CH2)6N4+4HC1+6H2O对于其它强酸性按盐甲醛反应具有类似的反应表达式。由式中可见，氯化按主要通过与甲醛反应产生盐酸，从而促进了脲醛树脂的固化。所以树脂中游离甲醛的含量是决定树脂固化优劣的关键，梁亮[1]通过对氯化按固化脲醛树脂研究得出，在高F/U摩尔比的

7、情况下，加人氯化按后，通过调节体系的pH值在4.5-5.0围，树脂固化性能最佳，游离甲醛的释放量亦能达到国家限制的室使用标准。但是，随着环保要求，在低F/U摩尔比树脂合成环境下，氯化按固化脲醛树脂往往存在酸量不足的问题。1.1.2硫酸按固化体系通过对比实验，在与氯化按体系相同的pH值条件下，两固化体系的固化效果相同，树脂的凝胶时间、初粘性、胶接强度等性质也相似，但是，硫酸铵固化体系作用下的木材制品不存在氯化按体系的二次处理污染问题，是满足脲醛树脂固化并替代氯化铵的几种固化体系选择之一[[2.5-8]。1.1.3过

8、硫酸铵体系对于特殊工艺合成的脲醛树脂，尿素分三批加入，在树脂固化过程当中加入一定量的三聚氰胺及M改性剂，通过改性，树脂的游离甲醛含量明显降低网。为加快低甲醛含量树脂的固化速度，缩短固化时间，以过硫酸按体系作用时效果最佳，过硫酸按体系也是强酸弱碱盐体系，但由于此固化体系中存在易分解的S2082-,以及S2O82_本身具有一定氧化还原特性，所以可能再发生如下反应:2(NH4)