一种高性能环保型脲醛树脂胶黏剂及其制备方法.pdf

1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201510988289.7 (22)申请日 2015.12.24 C09J 161/32(2006.01) C08G 12/40(2006.01) (71)申请人 西南林业大学 地址 650224 云南省昆明市盘龙区金马镇白 龙寺村 300 号 (72)发明人 王辉 吴志刚 雷洪 杜官本 (74)专利代理机构 重庆百润洪知识产权代理有 限公司 50219 代理人 刘立春 (54) 发明名称 一种高性能环保型脲醛树脂胶黏剂及其制备 方法 (57) 摘要 本发明公开了一种高性能环保型脲醛树脂 胶黏剂及其制备方法， 本发明以高浓度甲醛替代 传

2、统的 37甲醛溶液， 制备甲醛与尿素摩尔比为 0.8 1.1 的低摩尔比脲醛树脂， 同时， 在树脂制 备过程中， 添加豆类蛋白， 制备环保型脲醛树脂。 本发明的脲醛树脂胶黏剂制备工艺简单， 反应过 程平稳易控制， 树脂具有成本低、 游离甲醛含量 低、 胶接强度高等优点， 适用于人造板生产和家具 制造。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 CN 105567142 A 2016.05.11 CN 105567142 A 1.一种高性能环保型脲醛树脂胶黏剂， 其特征在于： 所述的胶黏剂的原料配比为： 高浓 度甲醛和尿素的摩

3、尔比为0.81.1， 豆类蛋白添加量占总尿素用量的5-10。 2.一种高性能环保型脲醛树脂胶黏剂的制备方法， 其特征在于： 所述方法的具体步骤 如下： (1)将高浓度甲醛乳液60-90份加入到反应釜中， 用碱溶液调节pH值为8.08.5； (2)在搅拌条件下， 加入第一次尿素和豆类蛋白， 加热升温至88-92之间； (3)加入第二次尿素， 保温反应2060分钟， 用酸溶液调整pH值为5.05.3； (4)反应至水混合性250300， 降温至60， 用碱溶液调节pH值至7.58.0； (5)加入第三次尿素， 保温反应1030分钟， 冷却放料。 3.根据权利要求2所述的高性能环保型脲醛树脂胶黏剂的

4、制备方法， 其特征在于： 步骤 (2)中， 第一次尿素加入量占总尿素加入量的3550wt。 4.根据权利要求2所述的高性能环保型脲醛树脂胶黏剂的制备方法， 其特征在于： 步骤 (2)中， 所述豆类蛋白原料为脱脂大豆粉、 大豆分离蛋白和大豆浓缩蛋白中的一种或其中两 种。 5.根据权利要求2所述的高性能环保型脲醛树脂胶黏剂的制备方法， 其特征在于： 步骤 (2)中， 所述豆类蛋白是经过处理后的蛋白， 处理试剂为氯化钙、 碳酸钠、 氯化钠和亚硫酸氢 钠中的两种或多种。 6.根据权利要求2所述的高性能环保型脲醛树脂胶黏剂的制备方法， 其特征在于： 步骤 (2)中， 所述的豆类蛋白加入量占总尿素加入量的

5、5-10wt。 7.根据权利要求2所述的高性能环保型脲醛树脂胶黏剂的制备方法， 其特征在于： 步骤 (3)中， 第二次尿素加入量占总尿素加入量的1540wt。 权利要求书 1/1 页 2 CN 105567142 A 2 一种高性能环保型脲醛树脂胶黏剂及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及一种木材胶黏剂制备技术， 尤其涉及一种高性能环保型脲醛树脂胶黏 剂及其制备方法。 背景技术 0002 脲醛树脂胶黏剂(UF)是一种开发应用较早的热固性高分子合成树脂， 广泛应用于 木材工业中的刨花板、 胶合板、 中密度纤维板， 占人造板用量的90以上， 是胶黏剂中用量 最大的品种。 UF之所以能被大量使

6、用， 原因在于： 其制造工艺简单， 原料价格低廉且易得， 初 黏度大， 粘接强度高等优点。 但同时， UF也存在一些问题， 如耐水性差、 脆性大、 耐老化性差、 储存期短、 游离甲醛含量高等， 严重影响脲醛树脂胶黏剂制品质量。 随着人们环保意识的增 强， 人们越来越注意到脲醛树脂胶黏剂在使用过程中会释放甲醛， 污染空气， 损害人们的健 康。 0003 影响UF甲醛含量的关键是合成UF中甲醛与尿素的摩尔比， 一般情况下甲醛与尿素 的摩尔比越小， 游离甲醛含量越低。 当脲醛树脂的摩尔比从2.0降至1.0时， 脲醛树脂中的游 离甲醛含量可以从2.6降至0.1以下， 当摩尔比从1.6降至1.1时， 生

7、产的刨花板的甲醛 释放量可以从1.01.2mg/g降至0.100.15mg/g周文瑞,李建章,李文军,等.脲醛树脂胶 黏剂及制品低毒化研究进展J.中国胶黏剂,2002,13(1):54-58。 当摩尔比进一步降至 1.051.3， 并采用多阶段缩聚工艺， 可使脲醛树脂中游离甲醛含量降至0.050.1关 长参.木材胶粘剂M.北京:科学出版社,1994,43。 但是， 摩尔比降低到一定程度时， 非但 对游离甲醛的降低无显著影响， 反而会导致脲醛树脂的性能随之劣化。 有研究指出， 脲醛树 脂合成用甲醛与尿素的摩尔比甚至可以降低到0.64， 但要在合成阶段添加三聚氰胺合成三 聚氰胺-尿素-甲醛树脂(M

8、UF)才能满足使用要求。 由于三聚氰胺成本较高， 使MUF只能用在 一些要求比较高的人造板上， MUF的推广应用受到限制。 0004 专利 “高性能环保型脲醛树脂胶粘剂及其制备方法和用途” (ZL2006100172713)、 “环保型脲醛树脂胶粘剂” ( ZL00100526X )和 “一种改性环保型脲醛树脂胶” ( ZL 2008100250641)介绍了环保型脲醛树脂相关制备方法。 通过比较， 以上3个发明与本发明的 主要不同体现在三个方面： 0005 (1)以上3个发明与本发明所使用的甲醛原料不同， 以上3个发明使用的甲醛质量 浓度为37， 而本发明使用的甲醛质量浓度为50。 优势在于

9、： 合成的环保型脲醛树脂， 具 有较高的固体含量， 和较低的游离甲醛含量， 可直接用于刨花板等的生产； 0006 (2)以上3个发明与本发明甲醛与尿素的摩尔比不同， 甲醛与尿素的摩尔比在0.8- 1.4， 本发明甲醛与尿素的摩尔比在0.8-1.1， 甲醛与尿素的摩尔比进一步降低； 0007 (3)以上3个发明均使用了成本较高的三聚氰胺， 这必将增加脲醛树脂的制备成 本。 而本发明未采用成本较高的三聚氰胺， 仅在脲醛树脂制备过程中加入了豆类蛋白， 一方 面蛋白价格低廉， 另一方面在脲醛树脂中引入具有可降解的蛋白结构， 当材料废弃埋入土 壤中经微生物作用降解作用可能会提高。 说明书 1/4 页 3

10、 CN 105567142 A 3 0008 专利 “一种改性大豆蛋白胶粘剂及其制备方法” (ZL2013103364306)， 介绍了一种 大豆蛋白胶粘剂的相关制备方法。 主要以大豆蛋白为合成主原料， 其它醛类树脂为添加剂， 起到增强的效果。 0009 本发明中， 选择豆类蛋白为添加剂， 用量仅占尿素用量的5-10， 尿素、 高浓度甲 醛为主原料。 为了使得豆类蛋白能够与脲醛树脂有充分的融合性， 添加了权利要求书中所 述的多种改性剂。 这是与上述专利的本质不同之处。 0010 经过于文献对比， 未见与本发明相同的公开报道。 发明内容 0011 本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种高性

11、能环保型脲醛树脂胶黏 剂及其制备方法。 0012 本发明通过以下技术方案来实现上述目的： 0013 本发明一种高性能环保型脲醛树脂胶黏剂， 所述的胶黏剂的原料配比为： 高浓度 甲醛和尿素的摩尔比为0.81.1， 豆类蛋白添加量占总尿素用量的5-10。 0014 本发明一种高性能环保型脲醛树脂胶黏剂的制备方法， 所述方法的具体步骤如 下： 0015 (1)将高浓度甲醛乳液60-90份加入到反应釜中， 用碱溶液调节pH值为8.08.5； 0016 (2)在搅拌条件下， 加入第一次尿素和豆类蛋白， 加热升温至88-92之间； 0017 (3)加入第二次尿素， 保温反应2060分钟， 用酸溶液调整pH

12、值为5.05.3； 0018 (4)反应至水混合性250300， 降温至60， 用碱溶液调节pH值至7.58.0； 0019 (5)加入第三次尿素， 保温反应1030分钟， 冷却放料。 0020 具体地， 步骤(2)中， 第一次尿素加入量占总尿素加入量的3550wt； 步骤(2) 中， 所述豆类蛋白原料为脱脂大豆粉、 大豆分离蛋白和大豆浓缩蛋白中的一种或其中两种； 步骤(2)中， 所述豆类蛋白是经过处理后的蛋白， 处理试剂为氯化钙、 碳酸钠、 氯化钠和亚硫 酸氢钠中的两种或多种； 步骤(2)中， 所述的豆类蛋白加入量占总尿素加入量的5-10wt； 步骤(3)中， 第二次尿素加入量占总尿素加入量

13、的1540wt。 0021 本发明的有益效果在于： 0022 本发明是一种高性能环保型脲醛树脂胶黏剂及其制备方法， 与现有技术相比， 本 发明具有如下优点： 0023 1、 本发明的高性能环保型脲醛树脂胶黏剂， 采用脲醛树脂 “碱-酸-碱” 经典的制备 工艺， 即可合成， 而且， 操作简便， 反应过程平稳易控制； 0024 2、 本发明的高性能环保型脲醛树脂胶黏剂， 甲醛和尿素的摩尔比较低， 可以有效 保证脲醛树脂较低的游离甲醛含量； 0025 3、 本发明的高性能环保型脲醛树脂胶黏剂， 以高浓度甲醛替代传统的37甲醛溶 液， 同时， 在树脂制备过程中， 添加豆类蛋白。 高浓度甲醛的使用， 在

14、以往的树脂合成中， 是 未见使用的。 而且， 在脲醛树脂中引入具有可降解的大豆蛋白结构， 当材料废弃埋入土壤中 经微生物作用后， 与传统脲醛树脂(或改性树脂)相比， 降解性会大大提高。 0026 4、 本发明的高性能环保型脲醛树脂胶黏剂， 所采用的原料价格均较便宜， 树脂具 有成本低、 游离甲醛低、 胶接强度高等优点， 适用于人造板生产和家具制造。 说明书 2/4 页 4 CN 105567142 A 4 具体实施方式 0027 下面对本发明作进一步说明： 0028 本发明一种高性能环保型脲醛树脂胶黏剂， 所述的胶黏剂的原料配比为： 高浓度 甲醛和尿素的摩尔比为0.81.1， 豆类蛋白添加量占

15、总尿素用量的5-10。 0029 本发明一种高性能环保型脲醛树脂胶黏剂的制备方法， 所述方法的具体步骤如 下： 0030 (1)将高浓度甲醛乳液60-90份加入到反应釜中， 用碱溶液调节pH值为8.08.5； 0031 (2)在搅拌条件下， 加入第一次尿素和豆类蛋白， 加热升温至88-92之间； 0032 (3)加入第二次尿素， 保温反应2060分钟， 用酸溶液调整pH值为5.05.3； 0033 (4)反应至水混合性250300， 降温至60， 用碱溶液调节pH值至7.58.0； 0034 (5)加入第三次尿素， 保温反应1030分钟， 冷却放料。 0035 具体地， 步骤(2)中， 第一次

16、尿素加入量占总尿素加入量的3550wt； 步骤(2) 中， 所述豆类蛋白原料为脱脂大豆粉、 大豆分离蛋白和大豆浓缩蛋白中的一种或其中两种； 步骤(2)中， 所述豆类蛋白是经过处理后的蛋白， 处理试剂为氯化钙、 碳酸钠、 氯化钠和亚硫 酸氢钠中的两种或多种； 步骤(2)中， 所述的豆类蛋白加入量占总尿素加入量的5-10wt； 步骤(3)中， 第二次尿素加入量占总尿素加入量的1540wt。 0036 实施例1： 0037 (1)将50wt高浓度甲醛乳液75份加入到反应釜中， 用30NaOH水溶液调节pH值 为8.5； 0038 (2)在搅拌条件下， 加入第一次尿素30份和豆类蛋白3.75份， 加热

17、升温至90； 0039 (3)加入第二次尿素25份， 保温反应30分钟， 用10甲酸溶液调整pH值为5.0； 0040 (4)反应至水混合性300， 降温至60， 用碱溶液调节pH值至8.0； 0041 (5)加入第三次尿素20份， 保温反应20分钟， 冷却放料， 得到脲醛树脂(UF2)。 0042 使用以上脲醛树脂制备三层杨木胶合板。 控制双面施胶量为220g/m2对单板进行 施胶， 流平后开式陈放20min后热压。 热压工艺为： 时间： 4min； 温度： 140； 压力： 1.5MPa。 胶 合板的干状剪切强度的测试方法参照GB/T9846.72004。 0043 采取上述相同工艺， 以

18、37wt普通甲醛和尿素制备普通脲醛树脂(UF1)。 脲醛树脂 的性能指标如下： 0044 脲醛树脂黏度/mPas固含量/游离甲醛/干强度/MPa UF16750.00.0881.83 UF225663.30.0753.63 0045 实施例2： 0046 (1)将50wt高浓度甲醛水溶液75份加入到反应釜中， 用30NaOH水溶液调节pH 值为8.5； 0047 (2)在搅拌条件下， 加入第一次尿素43份和豆类蛋白7.5份， 加热升温至90； 0048 (3)加入第二次尿素23份， 保温反应30分钟， 用10甲酸溶液调整pH值为5.0； 0049 (4)反应至水混合性250， 降温至60， 用

19、碱溶液调节pH值至8.5； 说明书 3/4 页 5 CN 105567142 A 5 0050 (5)加入第三次尿素20份， 保温反应30分钟， 冷却放料， 得到脲醛树脂(UF2)。 0051 使用以上脲醛树脂制备三层杨木胶合板。 控制双面施胶量为220g/m2对单板进行 施胶， 流平后开式陈放20min后热压。 热压工艺为： 时间： 4min； 温度： 140； 压力： 1.5MPa。 胶 合板的干状剪切强度的测试方法参照GB/T9846.72004。 0052 采取上述相同工艺， 以37wt普通甲醛和尿素制备普通脲醛树脂(UF1)， 脲醛树脂 的性能指标如下： 0053 脲醛树脂黏度/mPas固含量/游离甲醛/干强度/MPa UF17051.10.0801.54 UF227062.40.0723.57 0054 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。 本行业的技术 人员应该了解， 本发明不受上述实施例的限制， 上述实施例和说明书中描述的只是说明本 发明的原理， 在不脱离本发明精神和范围的前提下， 本发明还会有各种变化和改进， 这些变 化和改进都落入要求保护的本发明范围内。 本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其 等效物界定。 说明书 4/4 页 6 CN 105567142 A 6