脲醛樹脂粘合劑是國內(nèi)外木材加工業(yè)中最主要的粘合劑，又稱脲醛膠。脲醛樹脂是由尿素和甲醛在催化劑作用下經(jīng)加成和縮聚反應(yīng)生成的低分子量樹脂，在使用時(shí)加人固化劑和助劑制成勃合劑;除了耐水性、耐久性稍差外，有很多優(yōu)點(diǎn)，如原料易得，成本低廉，樹脂無色或乳白色，固化后透明性高，對(duì)木材表面不產(chǎn)生污染且工藝簡(jiǎn)單，成本低等優(yōu)點(diǎn)。但脈醛樹脂中的游離甲醛含量偏高，隨著人們生活水平的提高，環(huán)保意識(shí)的日益加強(qiáng)，因甲醛超標(biāo)所帶來的對(duì)身心的危害越來越受到人們的關(guān)注[I-3]。本文通過控制脈醛比、采用二次縮聚工藝，加人甲醛捕捉劑，在較強(qiáng)酸度，中低溫度條件下實(shí)現(xiàn)樹脂的合成，即減少脈醛樹脂中游離甲醛的含量。也減少了能源消耗。
1 脲醛樹脂的合成機(jī)理
尿素易溶于水，易吸濕結(jié)塊，在水、稀酸、稀堿中不太穩(wěn)定，因此脲醛樹脂合成反應(yīng)理論上分兩個(gè)階段，首先甲醛與尿素在弱堿性條件下進(jìn)行加成反應(yīng)，生成一輕甲基脈:
在合成脲醛樹脂的過程中的許多因素如原料組分的摩爾比、反應(yīng)進(jìn)行中的pH值、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等都會(huì)直接影響到產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。相同摩爾比的樹脂采用尿素分批投料工藝，綜合性能提高，游離甲醛減少[3]。
2 實(shí)驗(yàn)部分
2.1實(shí)驗(yàn)原料
尿素 (工 業(yè)級(jí));甲醛(分析純，37%一40%,),氫氧化鈉(分析純)，PVA(1799)，三聚氰胺，NH4Cl ,梭甲基纖維素鈉，鹽酸(分析純)，鹽酸經(jīng)胺(分析純)，無水乙醇(分析純)，澳百里酚藍(lán)指示劑。
2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
JJ--1 型定時(shí)電動(dòng)攪拌器(國華儀器廠)，數(shù)顯恒溫水浴鍋(HH一4，常州國華電器有限公司)，精密pH計(jì)(PHS二3C，上海雷磁儀器廠)，三頸燒瓶，溫度計(jì)，滴定管，容量瓶等。
2.3 實(shí)驗(yàn)步驟
2.3.1 聚乙烯醇(PVA)加人沸水中處理成均勻粘稠糊狀。
2.3.2 將配有溫度計(jì)，回流冷凝管，攪拌器的三頸燒瓶中加人37%的甲醛溶液54nd用30%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)州值7.7一8.2之間，加人尿素28.9克，開動(dòng)攪扦器，加熱至50℃左右反應(yīng)，反應(yīng)6分鐘中后加人經(jīng)過預(yù)處理的PVA0.5克。
2.3.3 在30min內(nèi)升溫至7090，再加人第二批尿素3.4克，保溫，最后加人尿素1.7克，反應(yīng)40min，停止加熱，溫度降至53℃。
2.3.4 將體系的pH值調(diào)至4一4.5之間，讓其繼續(xù)反應(yīng)至終點(diǎn)。
2.3.5用30%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)聲值7.7一8.3之間，加人0.6克的三聚氰胺和少量的放甲基纖維素鈉，繼續(xù)攪拌反應(yīng)20min，讓其自然冷至室溫出料。
2.4 游離甲醛的測(cè)定
準(zhǔn)確稱取 1.5克左右的脲醛樹脂膠于三角燒瓶中，微微加熱，輕搖1一2分鐘后，滴人3一4滴嗅百里酚藍(lán)指示劑，搖勻。用稀鹽酸溶液調(diào)色到黃綠色，加入10%的鹽酸經(jīng)胺溶液15毫升，搖勻，用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定到溶液變?yōu)樘m綠色，半分鐘不變色即為終點(diǎn)。
3 結(jié)果與討論
3.1 甲醛捕捉劑的使用概況
甲醛捕捉劑又稱除臭劑或甲醛結(jié)合劑，其主要特點(diǎn)是在一定條件下能與甲醛發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成另一種穩(wěn)定的新物質(zhì)或者將甲醛吸收。目前常用的有:尿素，三聚氰胺，苯酚，聚乙烯醇，對(duì)甲苯磺酞胺，樹皮粉，面粉，間苯二酚以及過硫化物等[4l。尿素是最常用的一種，一般在后期加人，但加量過多影響產(chǎn)品質(zhì)量。有人[5]采用水性酚醛樹脂、磺胺酸、尿素霉等材料共混成一種甲醛捕捉劑。也有人[6]在脈醛反應(yīng)的后期加人適量的氧化劑將殘留的甲醛氧化成甲酸，使醛含量降低到0.5%之下。
3.2 摩爾比對(duì)脲醛樹脂中游離甲醛含量及其性能的影響
摩爾比是影響脈醛樹脂膠甲醛釋放量的重要因子，摩爾比(F/U)升高將明顯地導(dǎo)致板材的甲醛散發(fā)能力增加。人造板初期使用的脈醛樹脂膠的甲醛與尿素的摩爾比(F/U)在2.2一2.5之間，目前已降至1.05。當(dāng)F/U從1.8降至1.3時(shí)，甲醛釋放量降低2/3。降低F/U，會(huì)使游離甲醛含量和經(jīng)甲基含量減少，從而改變膠液的某些性能，使膠液的粘度降低，水溶性降低，膠的活性和穩(wěn)定性受到影響。因此本試驗(yàn)采用甲醛/尿素摩爾比為1.3:1。
3.3 PVA用量對(duì)脲醛樹脂產(chǎn)品性能的影響
PVA在 酸 性條件下可與甲醛反應(yīng)得到聚乙烯醇縮甲醛，反應(yīng)體系中PVA一方面成為甲醛的捕捉劑，可降低脲醛樹脂膠中的游離甲醛的含量，另一方面，PVA和聚乙烯醇縮甲醛本身均具有膠粘性能，使脲醛樹脂膠具有良好的初粘性。PVA用量的增加，生成的脲醛樹脂膠的游離甲醛含量下降，儲(chǔ)存穩(wěn)定性提高，但PVA量多了則易在反應(yīng)中成糊，故從成本和產(chǎn)品的綜合性能考慮，PVA用量選擇1.0%.
3.4 三聚氰胺用量對(duì)脲醛樹脂膠產(chǎn)品性能的影響
脲醛樹脂膠耐水性差的原因是縮合產(chǎn)物中含有較多的有利經(jīng)甲基和酞胺基。具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的三聚氰胺的加入，一方面可降低縮合產(chǎn)物中游離經(jīng)甲基的含量，從而提高脲醛樹脂膠的耐水性能，同時(shí)也可提高它的儲(chǔ)存穩(wěn)定性;另一方面他存在于反應(yīng)體系中，成為甲醛捕捉劑，可以降低脲醛樹脂膠的游離甲醛的含量。三聚氰胺用量增加，生成的脲醛樹脂膠的耐沸水時(shí)間增加，游離甲醛含量下降，儲(chǔ)存穩(wěn)定性提高。綜合考慮三聚氰胺用量約為0.6克。
3.5 反應(yīng)溫度和PH值的影響
通常情況下，反應(yīng)溫度越高，反應(yīng)速度越快，酸度越高，反應(yīng)速度越快，但反應(yīng)后期溫度過高會(huì)導(dǎo)致樹脂過聚。酸度高可以生成uron環(huán)，Uron環(huán)的生成，可以提高脲醛樹脂耐水性、穩(wěn)定性、降低游離甲醛含量;但是，隨著樹脂中Uron環(huán)數(shù)量的增加，樹脂的固化速度減慢[7]。控制各階段的反應(yīng)溫度和酸度是必要的。本文在加成階段控制PH值為7.7一8.2，反應(yīng)溫度為70攝氏度:而在縮聚階段，控制PH值為4-4.5，反應(yīng)溫度為53攝氏度。
4 結(jié)論
4.1通過適當(dāng)降低甲醛尿素比，尿素分批加人以及使用甲醛捕捉劑等方法能有效的降低樹脂中游離甲醛的含量。通過添加改性劑，有效的改善脲醛樹脂的綜合J性能。
4.2 本文在較強(qiáng)酸度，中低溫反應(yīng)條件下實(shí)現(xiàn)了脲醛樹脂的合成，減少了反應(yīng)中的能源消耗。
參考文獻(xiàn)
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