專利名稱：脲醛樹脂及其制備方法和脲醛樹脂膠及其調制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種人造板用膠粘劑及其制備方法，尤其涉及一種膠合板用脲醛樹脂及其制備方法和脲醛樹脂膠及其調制方法。
背景技術：
目前，多數(shù)人造板生產廠家采用的膠粘劑是脲醛樹脂。其中絕大多數(shù)廠家使用的脲醛樹脂是采用“弱堿-弱酸-弱堿”工藝生產的，主要原料是尿素與甲醛，改性時常添加一定量的三聚氰胺來提高耐水性與膠合強度、添加少量聚乙烯醇來提高初粘性(預壓性)，使用前往往要加固化劑(常用氯化銨)、填料(膠合板生產時常用面粉)等。
我國現(xiàn)在有數(shù)以千計的膠合板生產廠家，其中手工鋪裝、組坯的中小型工廠占大多數(shù)。由于生產條件限制，很多小型工廠在膠合板生產過程中，采用脲醛樹脂膠，涂膠單板的閉口陳化時間往往很長，有的可以達到幾個小時。而同時，這些工廠的生產空間一般不大，為了減少空氣中的甲醛濃度，車間的門窗常常是開放的。雖然為了提高脲醛樹脂膠的初粘性，保證預壓效果，在脲醛樹脂調膠時都加入了10-20％的面粉，但是在風大、濕度低的情況下，長時間的陳化往往使涂膠單板的邊部出現(xiàn)陳化過度，造成板坯預壓效果不好，熱壓后的膠合板還時常出現(xiàn)開膠情況。
發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的是針對以上問題提供一種用于膠合板的脲醛樹脂及其制備方法，該脲醛樹脂在合成過程中添加了高吸水性樹脂，有效防止了膠合板生產中涂膠單板的陳化過度，保證涂膠單板即使在風大、濕度低的情況下進行長時間的陳化，也不會出現(xiàn)板坯預壓效果不好和在膠合板熱壓后出現(xiàn)開膠情況。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于膠合板的脲醛樹脂膠及其調制方法，在該脲醛樹脂膠的調膠過程中加入了高吸水性樹脂，有效防止了膠合板生產中涂膠單板的陳化過度，保證涂膠單板即使在風大、濕度低的情況下進行長時間的陳化，也不會出現(xiàn)板坯預壓效果不好和在膠合板熱壓后出現(xiàn)開膠情況。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一方面提供一種制備膠合板用脲醛樹脂的方法，在甲醛和尿素縮合反應過程中加入高吸水性樹脂。
其中，高吸水性樹脂的用量為甲醛和尿素總重量的0.01-1％。
特別是，縮合反應中尿素分至少二批加入甲醛溶液中，高吸水性樹脂可隨其中的一批尿素一同加入甲醛溶液，如高吸水性樹脂可同第一批尿素一起加入，也可以與第二批、第三批或第四批尿素一同加入，也可以分次加入。
本發(fā)明的另一方面提供上述方法制備的膠合板用脲醛樹脂。
本發(fā)明的另一方面提供用于膠合板的脲醛樹脂膠的調制方法，包括以下重量配比的原料，脲醛樹脂100份、填料10-20份、固化劑0.2-1份、高吸水性樹脂用量為脲醛樹脂總量的0.01-1％，將脲醛樹脂加入調膠機中，然后將高吸水性樹脂與填料、固化劑一同加入，攪拌至各組分混合均勻。
其中脲醛樹脂可以是目前工廠普遍使用的脲醛樹脂或改性脲醛樹脂，改性脲醛樹脂可以是三聚氰胺、異氰酸酯、苯酚、聚乙烯醇、聚乙烯酸乙烯乳液、醇類改性脲醛樹脂，也可以是面粉、淀粉、玉米蛋白、核桃殼、紙漿廢液等改性脲醛樹脂。
本發(fā)明的另一方面提供上述方法調制的膠合板用脲醛樹脂膠。
特別是，高吸水性樹脂可以是天然高分子高吸水性樹脂或合成高分子高吸水性樹脂或天然高分子高吸水性樹脂與合成高分子高吸水性樹的共混物。
特別是，天然高分子高吸水性樹脂選自淀粉接枝聚丙烯酸鹽、淀粉接枝聚丙烯酰胺、淀粉接枝聚丙烯腈水解物、淀粉-丙烯酸-丙烯酰胺接枝共聚物、淀粉羧甲基化反應物、纖維素接枝聚丙烯酸鹽、纖維素接枝聚丙烯酰胺、纖維素羧甲基化反應物中的一種或多種；合成高分子高吸水性樹脂選自聚丙烯酸鹽、聚丙烯酰胺、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯醇-丙烯酸接枝共聚物中的一種或多種。凡是具有高吸收保濕性又對膠粘劑固化不產生不良影響的高吸水性樹脂都可以使用。
其中填料為面粉、淀粉、木粉或果殼粉中的一種或多種，優(yōu)選填料為15份面粉；固化劑為氯化銨、硫酸銨、甲酸中的一種，優(yōu)選固化劑為0.1-1份氯化銨。
按本發(fā)明制備的脲醛樹脂和調制的脲醛樹脂膠具有以下優(yōu)點1、由于本發(fā)明中含有的高吸水性樹脂具有良好的保水性能，因此使用本發(fā)明脲醛樹脂或脲醛樹脂膠制備膠合板時，在涂膠單板陳化時間即使超過4小時的情況下，板坯預壓后仍然具有良好的預壓性，而且防止熱壓后發(fā)生開膠現(xiàn)象，因此有效防止了膠合板制備過程中的過度陳化問題；2、本發(fā)明方法簡便易行，添加劑高吸水性樹脂與任一次尿素一同加入，或者在使用脲醛樹脂調膠時加入高吸水性樹脂，因此基本不改變原有脲醛樹脂的制備工藝或調膠工藝；3、由于添加劑高吸水性樹脂的添加量非常有限，僅為甲醛和尿素總量的0.01-1％或脲醛樹脂總量的0.01-1％，因此使脲醛樹脂或脲醛樹脂膠的成本增加很少，非常容易推廣。
具體實施例方式
實施例11、按照甲醛和尿素的摩爾配比為1.2∶1、高吸水性樹脂為甲醛和尿素總重量的1％備料。
2、將37％甲醛溶液加入反應釜中，攪拌下用氫氧化鈉溶液調pH值為7.5-8.5。
3、加入第一批尿素U1與全部高吸水性樹脂，使甲醛與尿素的摩爾比為2.0∶1，30-60分鐘內，緩慢升溫到90±℃，保溫40-60分鐘；4、用甲酸調pH值為4.2-4.8。反應至粘度為涂-4杯22-30秒(25℃)；5、立即用氫氧化鈉溶液調pH值為7.0-7.5，加入第二批尿素U2，使甲醛與尿素的摩爾比為1.6∶1，70-80℃反應30-60分鐘；6、加入剩余量尿素U3，60-70℃反應30-60分鐘；7、降溫到40℃以下，出料。
樹脂質量指標固體含量 55-60％pH值 7.0-7.5粘度(20℃) 150-300mPa·s固化速度 60-90s游離甲醛含量 ＜0.2％適用期 ＞4小時貯存期 30-60天實施例21、按照甲醛和尿素的摩爾配比為1.4∶1、高吸水性樹脂為甲醛和尿素總重量的0.5％備料。
2、將37％甲醛溶液加入反應釜中，攪拌下用氫氧化鈉溶液調pH值為7.5-8.5；3、加入第一次尿素U1，使甲醛與尿素的摩爾比為2.0∶1，30-60分鐘內，緩慢升溫到90±℃，保溫40-60分鐘；4、用甲酸調pH值為4.2-4.8。反應至粘度為涂-4杯22-30秒(25℃)；5、立即用氫氧化鈉溶液調pH值為7.0-7.5，加入第二次尿素U2與全部高吸水性樹脂，使甲醛與尿素的摩爾比為1.6∶1，70-80℃反應30-60分鐘；6、加入剩余量尿素U3，使甲醛與尿素的摩爾比為1.4∶1，60-70℃反應30-60分鐘；7、降溫到40℃以下，出料。
樹脂質量指標固體含量50-56％pH值7.0-7.5粘度(20℃) 150-300mPa·s固化速度40-70s游離甲醛含量＜0.5％適用期 ＞4小時貯存期 30-60天實施例31、按照甲醛和尿素的摩爾配比為1.8∶1、高吸水性樹脂為甲醛和尿素總重量的0.01％備料。
2、將37％甲醛溶液加入反應釜中，攪拌下用氫氧化鈉溶液調pH值為7.5-8.5。
3、加入第一次尿素U1，使甲醛與尿素的摩爾比為2.0∶1，30-60分鐘內，緩慢升溫到90±℃，保溫40-60分鐘；4、用甲酸調pH值為4.2-4.8，反應至粘度為涂-4杯22-30秒(25℃)；5、立即用氫氧化鈉溶液調pH值為7.0-7.5，加入剩余量尿素U2與高吸水性樹脂，使甲醛與尿素的摩爾比為1.8∶1，60-70℃反應30-60分鐘。
6、降溫到40℃以下，出料。
樹脂質量指標固體含量45-55％pH值7.0-7.5粘度(20℃) 150-300mPa·s固化速度30-60s游離甲醛含量＜1.2％適用期 ＞4小時貯存期 30-60天實施例41、按照甲醛和尿素的摩爾配比為1.2∶1備料。
2、將37％甲醛溶液加入反應釜中，攪拌下用氫氧化鈉溶液調pH值為7.5-8.5。
3、加入第一次尿素U1，使甲醛與尿素的摩爾比為2.0∶1，30-60分鐘內，緩慢升溫到90±℃，保溫40-60分鐘；4、用甲酸調pH值為4.2-4.8。反應至粘度涂-4杯22-30秒(25℃)；5、立即用氫氧化鈉溶液調pH值為7.0-7.5，加入二次尿素U2，使甲醛與尿素的摩爾比為1.6∶1，70-80℃反應30-60分鐘；6、加入剩余尿素，60-70℃反應30-60分鐘；7、降溫到40℃以下，出料；8、將步驟7獲得的脲醛樹脂100重量份加入調膠機中，然后加入面粉15重量份、氯化銨0.5重量份、高吸水性樹脂1重量份，攪拌20分鐘。
實施例51、按照甲醛和尿素的摩爾配比為1.4∶1備料。
2、將37％甲醛溶液加入反應釜中，攪拌下用氫氧化鈉溶液調pH值為7.5-8.5；3、加入第一次尿素U1，使甲醛與尿素的摩爾比為2.0∶1，30-60分鐘內，緩慢升溫到90±℃，保溫40-60分鐘；4、用甲酸調pH值為4.2-4.8，反應至粘度為涂-4杯22-30秒(25℃)；5、立即用氫氧化鈉溶液調pH值為7.0-7.5，加入第二次尿素U2，使甲醛與尿素的摩爾比為1.6∶1，70-80℃反應30-60分鐘；6、加入剩余量尿素U3，使甲醛與尿素的摩爾比為1.4∶1，60-70℃反應30-60分鐘；7、降溫到40℃以下，出料；8、將步驟7獲得的脲醛樹脂100重量份加入調膠機中，然后加入面粉15重量份、氯化銨0.5重量份、高吸水性樹脂0.5重量份，攪拌20分鐘。
實施例61、按照甲醛和尿素的摩爾配比為1.8∶1備料。
2、將37％甲醛溶液加入反應釜中，攪拌下用氫氧化鈉溶液調pH值為7.5-8.5。
3、加入第一次尿素U1，使甲醛與尿素的摩爾比為2.0∶1，30-60分鐘內，緩慢升溫到90±℃，保溫40-60分鐘；4、用甲酸調pH值為4.2-4.8，反應至粘度為涂-4杯22-30秒(25℃)；5、立即用氫氧化鈉溶液調pH值為7.0-7.5，加入剩余量尿素U2，使甲醛與尿素的摩爾比為1.8∶1，60-70℃反應30-60分鐘。
6、降溫到40℃以下，出料。
7、將步驟6獲得的脲醛樹脂100重量份加入調膠機中，然后加入面粉15重量份、氯化銨0.5重量份、高吸水性樹脂0.01重量份，攪拌20分鐘。
比較例1-3制備普通脲醛樹脂，除了不加高吸水性樹脂外，其他分別與實施例1-3工藝相同。
比較例4-6制備普通脲醛樹脂膠，除了不加高吸水性樹脂外，其他分別與實施例4-6工藝相同。
實驗例分別采用本發(fā)明實施例1-3和比較例1-3的脲醛樹脂進行調膠，具體步驟包括將脲醛樹脂100重量份加入調膠機中，然后加入面粉15重量份、氯化銨0.5重量份，攪拌20分鐘。
接著使用上述由實施例1-3和比較例1-3調制好的各脲醛樹脂膠以及實施例4-6和比較例4-6的脲醛樹脂膠按以下工藝條件及參數(shù)制備3層膠合板
施膠芯板涂膠，涂膠量為220～280g/m2；陳化時間4小時；預壓壓力0.5-1.0MPa，時間30min。
熱壓溫度100-115℃，壓力1.0-1.5Mpa，時間60s/mm。
對比使用這些脲醛樹脂膠涂覆單板并陳化4小時后的板坯預壓效果和熱壓后的膠接性能，實驗結果如表1所示。
表1 板坯預壓效果和熱壓后的膠接性能
注○良好(板坯翻轉不散坯，無開膠現(xiàn)象)△一般(板坯翻轉出現(xiàn)輕微散坯現(xiàn)象、有個別開膠現(xiàn)象)；×不好(板坯翻轉出現(xiàn)大面積散坯現(xiàn)象、開膠嚴重)。
由此表明，采用本發(fā)明含有高吸水性樹脂的脲醛樹脂膠制備的膠合板不會散坯，無開膠現(xiàn)象，因此有效防止了膠合板生產中涂膠單板陳化過度造成的預壓效果不良以及熱壓后膠合板出現(xiàn)的開膠現(xiàn)象；此外，本發(fā)明基本不改變現(xiàn)有脲醛樹脂膠粘劑的生產工藝，簡便易行，而且由于添加劑高吸水性樹脂的用量僅為甲醛和尿素總量的0.01-1％或脲醛樹脂總量的0.01-1％，因此成本增加很少，非常容易推廣。
權利要求
1.一種制備膠合板用脲醛樹脂的方法，其特征是在甲醛和尿素縮合反應過程中加入高吸水性樹脂。
2.如權利要求1所述的制備膠合板用脲醛樹脂的方法，其特征是高吸水性樹脂的用量為甲醛和尿素總重量的0.01-1％。
3.如權利要求1或2所述的制備膠合板用脲醛樹脂的方法，其特征是在所述縮合反應過程中尿素分至少二批加入甲醛溶液中，高吸水性樹脂隨其中的至少一批尿素一同加入甲醛溶液。
4.如權利要求1或2所述的制備膠合板用脲醛樹脂的方法，其特征是高吸水性樹脂選自天然高分子高吸水性樹脂、合成高分子高吸水性樹脂或天然高分子高吸水性樹脂與合成高分子高吸水性樹的共混物。
5.如權利要求4所述的制備膠合板用脲醛樹脂的方法，其特征是天然高分子高吸水性樹脂選自淀粉接枝聚丙烯酸鹽、淀粉接枝聚丙烯酰胺、淀粉接枝聚丙烯腈水解物、淀粉-丙烯酸-丙烯酰胺接枝共聚物、淀粉羧甲基化反應物、纖維素接枝聚丙烯酸鹽、纖維素接枝聚丙烯酰胺、纖維素羧甲基化反應物中的一種或多種；合成高分子高吸水性樹脂選自聚丙烯酸鹽、聚丙烯酰胺、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯醇-丙烯酸接枝共聚物中的一種或多種。
6.一種膠合板用脲醛樹脂，由權利要求1至5任一所述的方法制備而成。
7.一種膠合板用脲醛樹脂膠的調制方法，其特征是包括以下步驟首先按以下重量配比備料通過甲醛和尿素縮合反應制成的脲醛樹脂100份、填料10-20份、固化劑0.2-1份、高吸水性樹脂0.01-1份；接著將脲醛樹脂加入調膠機中，然后將高吸水性樹脂與填料、固化劑一同加入，攪拌至各組分混合均勻。
8.如權利要求7所述的膠合板用脲醛樹脂膠的調制方法，其特征是高吸水性樹脂選自天然高分子高吸水性樹脂、合成高分子高吸水性樹脂和天然高分子高吸水性樹脂與合成高分子高吸水性樹的共混物。
9.如權利要求8所述的膠合板用脲醛樹脂膠的調制方法，其特征是天然高分子高吸水性樹脂選自淀粉接枝聚丙烯酸鹽、淀粉接枝聚丙烯酰胺、淀粉接枝聚丙烯腈水解物、淀粉-丙烯酸-丙烯酰胺接枝共聚物、淀粉羧甲基化反應物、纖維素接枝聚丙烯酸鹽、纖維素接枝聚丙烯酰胺、纖維素羧甲基化反應物中的一種或多種；合成高分子高吸水性樹脂選自聚丙烯酸鹽、聚丙烯酰胺、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯醇-丙烯酸接枝共聚物中的一種或多種。
10.一種膠合板用脲醛樹脂膠，由權利要求7至9任一所述的方法調制而成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于膠合板的脲醛樹脂及其制備方法，通過在脲醛樹脂的合成過程中添加為甲醛和尿素總重量0.01－1％的高吸水性樹脂或在脲醛樹脂膠調制過程中添加為脲醛樹脂總重量0.01－1％的高吸水性樹脂，有效防止了膠合板生產中涂膠單板的陳化過度，保證涂膠單板即使在風大、濕度低的情況下進行長時間的陳化，也不會出現(xiàn)板坯預壓效果不好和在膠合板熱壓后出現(xiàn)開膠情況；基本不改變原有合成與調膠工藝，簡單易行，成本低。
文檔編號B27D1/00GK1844181SQ200610066710
公開日2006年10月11日 申請日期2006年4月5日 優(yōu)先權日2006年4月5日
發(fā)明者李建章, 周文瑞, 董金寶, 陳欣, 張德榮, 母軍, 任強, 趙強 申請人:北京林業(yè)大學