專利名稱：以氯酸鹽為捕捉劑生產(chǎn)的脲醛樹脂膠及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脲醛樹脂膠，具體是一種以氯酸鹽為捕捉劑生產(chǎn)的脲醛樹脂膠及其制備方法。
背景技術(shù)：
脲醛樹脂膠為尿素與甲醛的縮聚產(chǎn)物，是木材工業(yè)中應(yīng)用最廣泛，用量最大的膠粘劑。因其生產(chǎn)原料易得，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，膠合強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，所以自1957年在我國(guó)投產(chǎn)以來(lái)，一直使用至今，是其它膠粘劑無(wú)法替代的。隨著人民生活水平的提高和天然林的大量銳減，人造板被大量應(yīng)用于家庭裝修和家俱制造，人造板釋放甲醛的問題也就越來(lái)越突出，已成為目前影響家居環(huán)境的重要因素，嚴(yán)重威脅著人們的身體健康。
人造板釋放出的甲醛有兩個(gè)主要來(lái)源，一是由于化學(xué)反應(yīng)的可逆性和不徹底性，合成出來(lái)的脲醛樹脂膠中必然存在未反應(yīng)掉的原料甲醛；二是在加成反應(yīng)時(shí)，生成的羥甲基和亞甲基等不穩(wěn)定的化學(xué)健，在溫度高時(shí)易斷裂而產(chǎn)生甲醛。
近幾年為了解決人造板釋放甲醛問題，科技人員研制了多種低游離甲醛的脲醛樹脂膠。如山東師范大學(xué)張朝軍等研制的低毒脲醛樹脂。(刊登在《中國(guó)膠粘劑》2005年第5期)。湘潭工學(xué)院化工系楊明平等研制的環(huán)保型脲醛樹脂(刊登在《中國(guó)膠粘劑》2004年第1期)。俞鋒發(fā)明的低游離醛含量的脲醛樹脂(專利號(hào)CN1621477A)。趙瑛等發(fā)明的低醛耐水脲醛樹脂(專利申請(qǐng)公開號(hào)為CN1461786A)，阮玉昆發(fā)明的環(huán)保型脲醛樹脂膠粘劑(專利申請(qǐng)公開號(hào)為CN1262301A)。
上述發(fā)明的共同點(diǎn)在于都是從脲醛膠合成工藝入手，加入易和甲醛反應(yīng)的聚乙烯醇、三聚氰胺、硫脲等原料，使脲醛樹脂合成時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)更完全，從而使膠中的游離甲醛含量降低，這些方法對(duì)降低脲醛樹脂膠中的游離甲醛含量是有效的，但這些方法只解決了前邊提到的人造板釋放甲醛的第一個(gè)來(lái)源，使用上述發(fā)明的脲醛樹脂膠可能出現(xiàn)的問題是脲醛樹脂膠合格，而使用這種脲醛樹脂膠制作的人造板不合格。再有因在脲醛樹脂膠中加入較多價(jià)格高的原料，導(dǎo)致環(huán)保型脲醛樹脂膠成本高，不便于推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對(duì)上述問題提出一種以氯酸鹽為捕捉劑生產(chǎn)脲醛樹脂膠及其制備方法，為生產(chǎn)人造板行業(yè)提供一種生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本低的脲醛樹脂膠；降低使用脲醛樹脂膠生產(chǎn)的人造板中的甲醛含量。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的所采取的技術(shù)方案是在尿素與甲醛的縮合反應(yīng)中，調(diào)整尿素與甲醛的摩爾比，降低三聚氰胺的用量并調(diào)整三聚氰胺的加入時(shí)間，讓甲醛與尿素充分反應(yīng)后，再與相對(duì)足量的三聚氰胺反應(yīng)，用于降低脲醛樹脂膠中的游離甲醛，以使合成的脲醛樹脂膠中的游離甲醛含量盡可能低；利用氯酸鹽在堿性介質(zhì)中性質(zhì)穩(wěn)定、在酸性介質(zhì)中顯示強(qiáng)烈氧化性的特點(diǎn)，在縮聚反應(yīng)完成后，堿性條件下加入氯酸鹽；壓制板材時(shí)，由于氯化胺的加入，形成了酸性條件，脲醛樹脂膠中的不穩(wěn)定化學(xué)鍵發(fā)生斷裂產(chǎn)生的甲醛和游離甲醛與氯酸鹽發(fā)生氧化反應(yīng)，其化學(xué)反應(yīng)式為
65℃生產(chǎn)脲醛樹脂膠的原料投料比以尿素用量為100重量份作為計(jì)算基準(zhǔn)，主要由162-189份甲醛(37％wt)、0.5-2.5份氨水(30％wt)、1.0-2.0份三聚氰胺、2.0-3.0份氯酸鹽反應(yīng)制得。
方案中的氯酸鹽為甲醛捕捉劑，具體為氯酸鈉、氯酸鉀。
脲醛樹脂膠的制備方法尿素在整個(gè)反應(yīng)過程中分批加入。先將162-189份甲醛溶液投入反應(yīng)釜內(nèi)，用0.5-2.5份氨水和燒堿溶液調(diào)PH值為8，攪拌升溫至50℃，加入62.1份尿素；繼續(xù)升至90℃，保溫30分鐘，加入6.9份尿素，再保溫30分鐘，用乙酸溶液調(diào)PH值為4-5，繼續(xù)反應(yīng)至粘度為14s(涂4杯測(cè)、92℃)，用氫氧化鈉溶液調(diào)PH值為8終止縮聚反應(yīng)，加入1.0-2.0三聚氰胺和17.2份尿素，反應(yīng)釜夾套內(nèi)通入冷卻水，30分鐘后，加入13.8份尿素和2.0-3.0份氯酸鹽，冷卻至40℃放料。
上述方案制得的脲醛樹脂膠產(chǎn)品固含量為52-55％，游離醛含量小于0.25％，粘接強(qiáng)度大于1.4Mpa，符合該產(chǎn)品國(guó)家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果
1、發(fā)明中沒有使用聚乙稀醇和硫脲價(jià)格較高的原料，相應(yīng)的減少了三聚氰胺的用量，使甲醛充分和尿素反應(yīng)后，再和相對(duì)足量的三聚氰胺反應(yīng)，產(chǎn)品成本低。
2、引入氯酸鹽作為甲醛捕捉劑，在制備好的脲醛樹脂膠中、堿性條件下加入氯酸鹽，用脲醛樹脂膠壓制板材時(shí)，脲醛樹脂膠加入固化劑氯化銨，脲醛樹脂膠的PH值變?yōu)樗嵝?，在形成的酸性條件下，脲醛樹脂膠中不穩(wěn)定化學(xué)鍵斷裂產(chǎn)生的甲醛和游離甲醛被氯酸鹽氧化掉，對(duì)降低人造板中的甲醛含量非常有效，生產(chǎn)的人造板所含甲醛不超標(biāo)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1脲醛樹脂膠的制備原料組成及含量甲醛162份(37％wt)940kg、尿素(100份)580kg、氨水1.79份(30％wt)10.4kg、三聚氰胺1.79份10.4kg、氯酸鹽2.68份15.5kg，尿素在整個(gè)反應(yīng)過程中分4批加入。
首先，在反應(yīng)釜中，加入940Kg甲醛溶液，10.4kg氨水，加入氫氧化鈉NaOH(30％wt)溶液調(diào)PH值為8，攪拌升溫至50℃時(shí)，加入360Kg尿素，繼續(xù)升溫至90℃，保溫30分鐘后加入40Kg尿素，繼續(xù)保溫30分鐘，用乙酸(95％wt)調(diào)PH為4，繼續(xù)反應(yīng)至粘度為14s(涂4杯測(cè)、92℃)，用氫氧化鈉NaOH(30％wt)溶液調(diào)PH為8，終止縮聚反應(yīng)；加入10.4Kg三聚氰胺和100Kg尿素，反應(yīng)釜夾套中通入冷卻水冷卻，30分鐘后加入15.5Kg氯酸鈉和80Kg尿素，冷卻至40℃放料，所得產(chǎn)品檢測(cè)結(jié)果如下粘度(20℃) 120mPa.sPH值 8固含量 54.6％貯存期 30天游離醛含量 0.18％粘接強(qiáng)度 1.52Mpa。
使用該脲醛樹脂膠用公知的方法生產(chǎn)細(xì)木工板，壓制板材時(shí)，加入氯化銨，脲醛樹脂膠與木料同時(shí)受熱，隨著溫度的升高，脲醛樹脂膠在氯化銨的作用下，PH值變?yōu)樗嵝?，樹脂膠中的不穩(wěn)定化學(xué)鍵發(fā)生斷裂產(chǎn)生的甲醛和游離甲醛與氯酸鈉發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳CO2和水H2O，從而降低了人造板材中的甲醛含量。生產(chǎn)的細(xì)木工板經(jīng)檢測(cè)甲醛含量為1.41mg/L，符合GB18580-2001國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例2脲醛樹脂膠的制備原料組成及含量甲醛178份(37％wt)2060kg、尿素100份1160kg、氨水2.5份(30％wt)29kg、三聚氰胺1份11.6kg、氯酸鉀3份35kg，尿素在整個(gè)反應(yīng)過程中分批加入。
在反應(yīng)釜中，加入2060Kg甲醛、29Kg氨水，用氫氧化鈉NaOH(30％wt)溶液調(diào)PH值為8，升溫至50℃，加入720Kg尿素，繼續(xù)升溫至90℃保溫，30分鐘后加入80Kg尿素，繼續(xù)保溫30分鐘，用乙酸(95％wt)調(diào)PH為5，進(jìn)行縮聚反應(yīng)，當(dāng)粘度達(dá)到14s(用涂4杯測(cè)、92℃)時(shí)，用氫氧化鈉NaOH(30％wt)溶液調(diào)PH為8，終止縮聚反應(yīng)，加入11.6Kg三聚氰胺和200Kg尿素，反應(yīng)釜夾套中通入冷卻水冷卻，30分鐘后加入35Kg氯酸鉀和160Kg尿素，冷卻至40℃放料，所得產(chǎn)品檢測(cè)結(jié)果如下粘度(20℃) 115mPa.sPH值 8固含量 54.1％貯存期 30天游離醛含量 0.22％粘接強(qiáng)度 1.68Mpa用該膠生產(chǎn)板材的方法同實(shí)施例1，用該膠生產(chǎn)的細(xì)木工板經(jīng)檢測(cè)，甲醛含量為1.45mg/L，符合GB18580-2001國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例3脲醛樹脂膠的制備原料組成及含量甲醛189份(37％wt)2194kg、尿素100份1160kg、氨水0.5份(30％)5.8kg、三聚氰胺2份23.2kg、氯酸鈉2份23.2kg，尿素在整個(gè)反應(yīng)過程中分批加入。
在反應(yīng)釜中，加入2194Kg甲醛、5.8Kg氨水，用氫氧化鈉NaOH(30％wt)溶液調(diào)PH值為8，升溫至50℃，加入720Kg尿素，繼續(xù)升溫至90℃保溫，30分鐘后加入80Kg尿素，繼續(xù)保溫30分鐘，用乙酸(95％wt)調(diào)PH為4，進(jìn)行縮聚反應(yīng)，當(dāng)粘度達(dá)到14s(用涂4杯測(cè)、92℃)時(shí)，用氫氧化鈉NaOH(30％wt)溶液調(diào)PH為8，終止縮聚反應(yīng)，加入23.2Kg三聚氰胺和200Kg尿素，反應(yīng)釜夾套中通入冷卻水冷卻，30分鐘后加入23.2Kg氯酸鈉和160Kg尿素，冷卻至40℃放料，所得產(chǎn)品檢測(cè)結(jié)果如下粘度(20℃) 123mPa.sPH值 8固含量 52.9％貯存期 30天游離醛含量 0.23％粘接強(qiáng)度 1.71Mpa用該脲醛樹脂膠生產(chǎn)板材的方法同實(shí)施例1，用該脲醛樹脂膠生產(chǎn)的細(xì)木工板經(jīng)檢測(cè)，甲醛含量為1.42mg/L，符合GB18580-2001國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例4脲醛樹脂膠的制備原料組成及含量甲醛170份(37％wt)1972kg、尿素100份1160kg、氨水2份(30％)23.2kg、三聚氰胺1.9份22kg、氯酸鉀2份23.2kg，尿素在整個(gè)反應(yīng)過程中分批加入。
在反應(yīng)釜中，加入1972Kg甲醛、23.2Kg氨水，用氫氧化鈉NaOH(30％wt)溶液調(diào)PH值為8，升溫至50℃，加入720Kg尿素，繼續(xù)升溫至90℃保溫，30分鐘后加80Kg尿素，繼續(xù)保溫30分鐘，用乙酸(95％wt)調(diào)PH為5，進(jìn)行縮聚反應(yīng)，當(dāng)粘度達(dá)到14s(用涂4杯測(cè)、92℃)時(shí)，用氫氧化鈉NaOH(30％wt)溶液調(diào)PH為8，終止縮聚反應(yīng)，加入22Kg三聚氰胺和200Kg尿素，反應(yīng)釜夾套中通入冷卻水冷卻，30分鐘后加入23.2Kg氯酸鉀和160Kg尿素，冷卻至40℃放料，所得產(chǎn)品檢測(cè)結(jié)果如下粘度(20℃)121mPa.sPH值 8固含量53.4％貯存期30天游離醛含量0.22％粘接強(qiáng)度 1.61Mpa用該脲醛樹脂膠生產(chǎn)板材的方法同實(shí)施例1，用該脲醛樹脂膠生產(chǎn)的細(xì)木工板經(jīng)檢測(cè)，甲醛含量為1.45mg/L，符合GB18580-2001國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種以氯酸鹽為捕捉劑生產(chǎn)的脲醛樹脂膠，其特征在于以尿素用量為100重量份為計(jì)算基準(zhǔn)，主要由162-189份甲醛(37％wt)、0.5-2.5份氨水(30％wt)、1.0-2.0份三聚氰胺、2.0-3.0份氯酸鹽反應(yīng)制得，脲醛樹脂膠的固含量為52-55％，游離醛含量小于0.25％，粘接強(qiáng)度為大于1.4Mpa。
2.一種權(quán)利要求1所述的以氯酸鹽為捕捉劑生產(chǎn)脲醛樹脂膠的制備方法，由尿素與甲醛縮聚制成脲醛樹脂膠，其尿素為分批加入，其特征在于先將162-189份甲醛(37％wt)溶液投入反應(yīng)釜內(nèi)，用0.5-2.5份氨水和燒堿溶液調(diào)PH值為8，攪拌升溫至50℃時(shí)，加入62.1份尿素；繼續(xù)升至90℃，保溫30分鐘，加入6.9份尿素；再保溫30分鐘，用乙酸溶液調(diào)PH值為4-5，繼續(xù)反應(yīng)至粘度為14s(涂4杯測(cè)、92℃)，用堿液調(diào)PH值為8終止縮聚反應(yīng)，加入1.0-2.0三聚氰胺和17.2份尿素，反應(yīng)釜夾套內(nèi)通入冷卻水，30分鐘后，加入13.8份尿素和2.0-3.0份氯酸鹽，冷卻至40℃放料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的以氯酸鹽為捕捉劑生產(chǎn)脲醛樹脂膠及其制備方法，其特征在于所述的氯酸鹽為甲醛的捕捉劑，具體為氯酸鈉或氯酸鉀。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的以氯酸鹽為捕捉劑生產(chǎn)脲醛樹脂膠的制備方法，其特征在于在縮聚反應(yīng)完成后，PH值為8時(shí)加入氯酸鹽。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以氯酸鹽為捕捉劑生產(chǎn)的脲醛樹脂膠及其制備方法，脲醛樹脂膠以尿素用量為100重量份為計(jì)算基準(zhǔn)，主要由162－189份甲醛、0.5－2.5份氨水、1.0－2.0份三聚氰胺、2.0－3.0份氯酸鹽反應(yīng)制得，脲醛樹脂膠固含量為52－55％，游離醛含量小于0.25％，粘接強(qiáng)度為大于1.4MPa。制備方法是利用氯酸鹽在堿性介質(zhì)中性質(zhì)穩(wěn)定、在酸性介質(zhì)中顯示強(qiáng)烈氧化性的特點(diǎn)，以氯酸鹽為甲醛的捕捉劑，在尿素與甲醛縮聚反應(yīng)完成后，堿性條件下加入。本發(fā)明使用的原料價(jià)格低，三聚氰胺用量相對(duì)少，產(chǎn)品成本低；壓制板材時(shí)，加入氯化銨，在形成的酸性條件下，脲醛樹脂膠中不穩(wěn)定化學(xué)鍵斷裂產(chǎn)生的甲醛和游離甲醛被氯酸鹽氧化掉，脲醛樹脂膠和用膠生產(chǎn)的人造板中甲醛含量不超標(biāo)。
文檔編號(hào)C08K3/00GK1803875SQ20051012739
公開日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2005年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月25日
發(fā)明者計(jì)震濤, 穆麗萍 申請(qǐng)人:計(jì)震濤