什么是脲醛樹脂膠粘劑?
作者:訪客發布時間:2021-07-10分類:膠粘劑瀏覽:175
由脲醛樹脂、固化劑、助劑等配制而成的膠粘劑。而脲醛樹脂系由尿素與甲醛在催化劑作用下,縮聚而制得的熱固性樹脂。又稱尿素樹脂。是一種重要的氨基樹脂。由于脲醛樹脂制造簡單,使用方便,成本低廉,膠合性能良好,廣泛用于膠合板、刨花板、中密度纖維板、細木工板等生產中。
尿素與甲醛樹脂的縮合產物——脲醛樹脂于1896年為戈爾德施米特(C.Goldschmidt)研究獲得,1929年德國I.G.染料公司,把尿素和甲醛的初期縮聚物用銨鹽在室溫下使其固化并作為木材膠粘劑。在第二次世界大戰期間作為飛機、船舶等軍事工業用膠粘劑在美國、德國、日本等國得到了迅速發展。中國于1957年開始工業性生產,60年代初即廣泛應用于木材工業。
分類
脲醛樹脂從產品外觀形式可分為液狀樹脂(透明糖漿狀或乳狀)和粉狀樹脂。液狀樹脂的固體含量隨制造工藝不同而異,樹脂穩定性較差,貯存期約15天至6個月;粉狀樹脂是液狀樹脂經噴霧干燥制得,貯存期可長達1~2年,運輸方便。
反應機理
脲醛樹脂的化學反應非常復雜,因為在反應系統中,平行地進行著多種形式的加成、縮合和水解反應,以不同速度常數和平衡常數不斷地發生官能團或鍵的變遷。其反應機理尚不十分清楚,一般認為分3個階段。第一階段是尿素與甲醛在弱堿性或中性條件下進行加成反應,生成一、二、三羥甲基脲(四羥甲基脲很少生成)。其反應式為:
第二階段是羥甲基脲的酸性縮合,這一階段反應是進一步失水,形成可溶解的低分子量縮合物或形成亞甲基醚。
另外通過均二羥甲基脲分子內脫水反應,還可以生成環狀衍生物,結構式為295257第三階段是通過加固化劑或加溫形成不溶不熔的三維體型結構。
脲醛樹脂的制備
影響脲醛樹脂制備的主要因素有:尿素與甲醛的摩爾比;反應液pH值;反應液濃度;反應溫度及時間。通常尿素與甲醛的摩爾比為1∶1.4~2.0。需要生產低游離醛的樹脂,尿素與甲醛的摩爾比可降至1∶1.05~1.2。在制備過程中尿素分2次(或3次)加入,這是制備脲醛樹脂的關鍵環節。為了保證尿素與甲醛形成可溶性的羥甲基化合物,反應第一階段尿素與甲醛的摩爾比通常采用1∶2.2~2.4,根據用途最終控制在1∶1.05~1.9。典型的制造工藝,pH值先在堿性(pH=7~9)條件下反應,然后再轉為弱酸性(pH=4~6)條件下縮合。近年來學者對脲醛樹脂反應提出了Uron理論,認為尿素與甲醛的摩爾比控制在一定的范圍內,反應液的pH=1.0~2.0或pH>9.0的條件下,均能生成一定量的均二羥甲基脲失水醚的衍生物295257。這種衍生物的結構較穩定,不易水解放出甲醛。它與傳統工藝比較,在同樣的配方條件下,其甲醛釋放量明顯地減少。用測定粘度,水溶倍數或渾濁點控制樹脂的反應終點,可制得不同性能的樹脂,然后根據需要再對樹脂進行真空脫水達到所需的固體含量。如使用高濃度(45~50%)甲醛制備樹脂,可以不必脫水即可達到要求。
表1分,在使用之前根據用途加入不同種類、不同數量的固化劑及其他助劑。配制方法及使用性能如表1、表2。
表2降低脲醛樹脂膠及其制品中甲醛釋放量
由于脲醛樹脂是高分子物質的初期縮合物,所以除具有各種分子構造的縮合物之外,尚含有部分游離甲醛。另外在樹脂進一步固化過程中還放出甲醛。因此,脲醛樹脂無論在人造板的板坯熱壓時或產品進行加工、使用時都會散發出刺鼻的甲醛臭味,污染環境,限制了產品用途,因此需要減少甲醛的釋放量。常用的方法有:①在制造樹脂時,尿素與甲醛采用低摩爾比,并進行減壓脫水。②加入游離甲醛結合劑,如尿素、三聚氰胺、間苯二酚等。③在配膠時,加入增量劑,如蛋白系增量劑,可與游離甲醛結合成為不可逆的、不溶性物質。④對產品進行后處理。如用氨氣處理板材;對產品表面進行涂飾或封閉處理等。
脲醛樹脂改性
脲醛樹脂在反應過程中生成各種縮合度的分子,而這些分子即使是在適當的pH和溫度條件下的最終固化物,仍含有一定量的游離羥甲基,羥甲基具有親水性和遇熱進一步縮聚而分離出甲醛和水的可能性。這就是脲醛樹脂膠耐沸水性能差和膠層易老化的原因。為了改進這些缺點,通常是在脲醛樹脂中加入適量的三聚氰胺樹脂(或三聚氰胺粉末)、苯酚、間苯二酚、血粉等物進行改性(表3),使其耐沸水性、耐老化性能有顯著提高(如圖)。
表3
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