本發(fā)明屬于化工人造板合成膠粘劑制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種蘋果木e0級中密度纖維板的改性脲醛膠及其制備方法。

技術(shù)背景

隨著社會的進步和經(jīng)濟的發(fā)展人們的物質(zhì)和精神生活水平不斷提高，居住條件和消費觀念也在日益改變，越來越多的人已不再滿足自己居室的現(xiàn)狀，并致力于居室環(huán)境的裝飾改造，尤其是新購住房，更是刻意精心裝修裝飾，以求居室環(huán)境的優(yōu)雅、美觀、舒適。對我們大多數(shù)的現(xiàn)代人來說，一天中平均有60％～80％的時間是在室內(nèi)度過的，環(huán)境醫(yī)學研究表明，人類4％的疾病與室內(nèi)環(huán)境因素密切相關(guān)，室內(nèi)環(huán)境條件的好壞，特別是室內(nèi)環(huán)境的空氣質(zhì)量狀況會直接影響到我們的身心健康。一般來說，室內(nèi)裝修造成的化學污染可持續(xù)3-15年。在對室內(nèi)進行裝修時，由于裝修所用各類材料中往往含有多種對人體有害的化學物質(zhì)，它們會持續(xù)不斷而且緩慢地散發(fā)到空氣中。例如以脲醛樹脂為主要成分之一的人造板會緩慢的釋放甲醛氣體。在這樣的新居中，人們往往首先會出現(xiàn)頭痛、頭暈、過敏性疲勞和眼、鼻、喉刺痛等不適感。這雖然不會馬上危及生命，但卻會極大地危害人們的身體健康。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，由室內(nèi)裝修而產(chǎn)生的常見的有害化學物質(zhì)有將近20種，其中數(shù)量最多、對人體危害最嚴重的有甲醛、苯及苯系物、氡和氨四種；其中甲醛危害最為普遍。

隨著人們對環(huán)保和健康問題的重視，人造板有害物的污染，引起人們的高度重視，對人造板膠粘劑進行了許多改進。但由于蘋果木物理形態(tài)和化學成分不同于其他木材，現(xiàn)有膠粘劑及生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的膠粘劑不能滿足生產(chǎn)需求，現(xiàn)提出一種新的膠粘劑配方和生產(chǎn)方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題與缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種蘋果木e0級中密度纖維板的改性脲醛膠，該脲醛膠通過改進脲醛膠合成工藝調(diào)整反應時間、反應溫度，低溫工藝多次縮聚，使用時配合自制的消醛劑等工藝方法，改性的脲醛膠完全達到了生產(chǎn)e0級纖維板的要求，降低了甲醛釋放量對環(huán)境及人體的危害、需求，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了經(jīng)濟效益。

實現(xiàn)上述發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是一種蘋果木e0級中密度纖維板的改性脲醛膠，由下列重量份數(shù)比的物質(zhì)制成的摩爾比為0.84的膠水：537份濃度為37％的甲醛、472份尿素、1.28份聚乙烯醇、23份三聚氰胺、0.4份三乙醇胺作為表面改性劑、0.2份濃度為20％的甲酸、0.4份氫氧化鈉組成。

本發(fā)明還有一個目的是提供上述蘋果木e0級中密度纖維板的改性脲醛膠的方法，具體包括下列步驟：

1)按比例稱取甲醛、尿素、三聚氰胺、表面改型劑、甲酸溶液、氫氧化鈉備用；

2)將甲醛溶液放入反應釜，開啟攪拌，加入提前用60℃水中浸泡6小時的聚乙烯醇，升溫到30℃～35℃時調(diào)節(jié)hp值至8.5～8.7，加入第一次尿素及第一次三聚氰胺形成溶液a，第一批尿素占總尿素量的41.2％；第一批三聚氰胺占膠水總量的1.57％；

3)將溶液a在30～40分鐘內(nèi)緩慢升至85℃下，保溫反應30分鐘，保溫完hp不低于6.7，之后降溫到80℃，分兩次用甲酸溶液調(diào)hp，第一次調(diào)hp5.6～8，第二次調(diào)hp5.3～5.4各保溫10分鐘，在83℃～85℃的溫度下反應20～25分鐘，得到溶液b；

4)當hp值達到5.2～5.4時，開始測霧點，在20～25分鐘左右25℃水中出現(xiàn)霧狀，得到溶液c；

5)在溶液c中立即加入三乙醇胺，調(diào)整hp至6.2～6.4后加入第二次尿素進行第二次縮聚反應，升溫到82℃，反應20分鐘，當粘度達到16～16.5/25℃得到溶液d；第二批尿素占總尿素量的10％；

6)在d溶液中加入第三次尿素和第二次三聚氰胺進行第三次縮聚反應，hp6.1～6.2，溫度在85℃反應30～35分鐘，當終點粘度達到20～21秒/25℃時，立即用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)hp至7.8～8.0終止反應，得到溶液e，第三批尿素占總尿素量的7.68％，第二批三聚氰胺占膠水總量的0.67％；

7)將e溶液進行降溫，同時測hp不低于7.5，在55℃下保溫20分鐘，之后用10分鐘時間緩慢加入第四次尿素，調(diào)整hp7.5～7.8，第四次尿素占總尿素的41％，加完后降溫至38℃度，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)hp7.8～8.0，停機取樣，即可得到本膠粘劑。

本發(fā)明蘋果木e0級中密度纖維板的改性脲醛膠采取以下幾種方法來生產(chǎn)膠料使蘋果木產(chǎn)品達到e0級gb18580-2001室內(nèi)裝飾裝修材料人造板及其制品中甲醛釋放限量對甲醛釋放量的標準要求。

(1)通過改進脲醛膠的合成配方工藝，調(diào)整甲醛與尿素的摩爾比，合理調(diào)整反應時間，反應溫度和反應介質(zhì)的hp值。工藝采用堿-酸-酸-堿式多次縮聚工藝，降低樹脂游離醛。

(2)在合適的時間加入微量的三聚氰胺及聚乙烯醇對膠水進行改性，來增加膠水的初粘性和濕強度，便于提高蘋果木纖維交織性能，保證板材內(nèi)結(jié)合強度和抗水性達標，提高板面光滑度和降低游離甲醛含量；加入三乙醇胺作為表面活性劑既起到調(diào)節(jié)劑作用，又起到分散劑作用，使膠分子之間大小更均勻。配方合理，兼容了甲醛釋放量與交接強度之間的矛盾。

(3)采用低溫工藝降低活化能，有利于羥甲基化的完成，確保樹脂的粘接強度。

(4)采用一種自制的消醛劑配套以上蘋果木改性脲醛膠使用，較大幅度降低了產(chǎn)品的甲醛釋放量，該消醛劑在膠水固化過程中能吸收大部分游離甲醛，是一種一羥甲基脲與其它吸收甲醛物質(zhì)的混合物，在高溫高壓、酸性條件下能與未能反應完全的游離甲醛迅速反應，生成另一種穩(wěn)定的物質(zhì)，并參與樹脂交聯(lián)加速固化。

具體實施方式

以下通過發(fā)明人給出的具體實施例和試驗例來進一步說明本發(fā)明的有益效果。

實施例1自制消醛劑配方及其生產(chǎn)方法

1.放入消醛劑總量28％的工藝水，開啟攪拌，放入總量22％含量37％的甲醛。

2.加入總量4.3％的第一次氯酸鈉，微升溫到30-35℃使其完全溶解。

3.加入總量0.04％的三乙醇胺，hp保持在8.0.依次加總量0.04％的硼砂,總量0.23％六次甲基四胺保持10分鐘，使其完全溶解。

4.加入總量1.2％的第二次氯酸鈉，保持5分鐘，溫度保持在30-35℃，加入總量0.05％含量為30％的氫氧化鈉溶液調(diào)hp至8.8.

5.加入總量25％的第一次尿素，保持10分鐘，再加入總量1.2％含量為20％的氨水。

6.加入總量20％的第二次尿素，微升溫至30℃使其溶解，保持10分鐘停機，即可得到完全透明色的消醛劑。

該消醛劑在膠水固化過程中能吸收大部分游離甲醛，是一種羥甲基脲與其它吸收甲醛物質(zhì)的混合物，在高溫高壓、酸性條件下能與未能反應完全的游離甲醛迅速反應，生成另一種穩(wěn)定的物質(zhì)，并參與樹脂交聯(lián)加速固化，使用中需根據(jù)不同情況調(diào)整加入量。

實施例2常規(guī)配方一般工藝做法：

1)由下列重量份數(shù)比、摩爾比為0.84的物質(zhì)制成：537份的含量為37％的甲醛、483份的尿素、不加聚乙烯醇(pva)、不加三聚氰胺(m)，不加三乙醇胺(tea)用氫氧化鈉，0.2份的甲酸(濃度為20％)、0.4～0.5(濃度為30％)份的氫氧化鈉作為hp調(diào)節(jié)劑組成。

2)工藝采用常規(guī)的堿酸堿式，尿素分兩次加入：溫度控制在90-93℃，加完第一次尿素后保溫30分鐘，之后分三次加入甲酸溶液調(diào)hp至4.5-4.6反應至終點加氫氧化鈉溶液終止反應，后期加第二次尿素降溫到38℃停機，取樣標為a樣。

實施例3未加聚乙烯醇(pva)、未加三乙醇胺(tea)、加入11份的三聚氰胺(m)，常規(guī)做法，尿素分三次加入，制法：

1)由下列重量份數(shù)比，摩爾比為0.84的物質(zhì)制成：537份的質(zhì)量百分含量為37％的甲醛、477份的尿素、加入11份的三聚氰胺(一次加入)、0.2份的甲酸(濃度為20％)、0.4～0.6(濃度為30％)份的氫氧化鈉作為hp調(diào)節(jié)劑組成。

2)工藝采用常規(guī)的堿酸堿式，未加聚乙烯醇，未加三乙醇胺，尿素分三次加入。制法：將計量后的甲醛調(diào)整hp到8.6，加入第一批尿素和三聚氰胺混合后升溫到93-95℃，保溫30分鐘后，加入第二次尿素后保溫30分鐘，之后分三次加入甲酸溶液調(diào)hp至5.6反應30-40分鐘，粘度20-21秒時，立即加氫氧化鈉溶液調(diào)hp7.8-8.0終止反應，后期加第三次尿素降溫，當降溫到38℃時，停機取樣標為b。第一次尿素占總尿素的37.5％，第一次尿素占總尿素的11.3％，第一次尿素占總尿素的51.15％。

實施例4未加聚乙烯醇(pva)、未加三乙醇胺(tea)、加入23份的三聚氰胺(m)，尿素分四次加入，制法：

1)由下列重量份數(shù)比，摩爾比為0.84的物質(zhì)制成：537份的質(zhì)量百分含量為37％的甲醛、472份的尿素、加入23份的三聚氰胺(兩次加入)、0.2份的甲酸(濃度為20％)、0.4～0.6(濃度為30％)份的氫氧化鈉作為hp調(diào)節(jié)劑組成。

2)工藝采用蘋果木e0級中密度纖維板改性脲醛膠的制備方法，不同點：(見蘋果木e0級膠水制備方法)在溶液c中用氫氧化鈉溶液替代三乙醇胺調(diào)節(jié)hp，調(diào)整hp至6.2～6.4后加入第二次尿素進行第二次縮聚反應，后期其它做法同e0級中密度纖維板改性脲醛膠的制備方法，停機取樣標為c。

實施例5本發(fā)明一種蘋果木e0級中密度纖維板的改性脲醛膠的方法

1、一種蘋果木e0級中密度纖維板的改性脲醛膠，由下列重量份數(shù)比的物質(zhì)制成的摩爾比為0.84的膠水：537份濃度為37％的甲醛、472份尿素、1.28份聚乙烯醇、23份三聚氰胺、0.4份三乙醇胺作為表面改性劑、0.2份濃度為20％的甲酸、0.4份氫氧化鈉組成。

2、制備上述蘋果木e0級中密度纖維板的改性脲醛膠的方法，具體包括下列步驟：

1)將甲醛溶液放入反應釜，開啟攪拌，加入提前用60℃水中浸泡6小時的聚乙烯醇，升溫到30℃時調(diào)節(jié)hp值至8.5，加入第一次尿素及第一次三聚氰胺形成溶液a，第一批尿素占總尿素量的41.2％；第一批三聚氰胺占膠水總量的1.57％；

2)將溶液a在30～40分鐘內(nèi)緩慢升至85℃下，保溫反應30分鐘，保溫完hp不低于6.7，之后降溫到80℃，分兩次用甲酸溶液調(diào)hp，第一次調(diào)hp5.6，第二次調(diào)hp5.3各保溫10分鐘，在83℃的溫度下反應20分鐘，得到溶液b；

3)當hp值達到5.2時，開始測霧點，在20分鐘左右25℃水中出現(xiàn)霧狀，得到溶液c；

4)在溶液c中立即加入三乙醇胺，調(diào)整hp至6.2后加入第二次尿素進行第二次縮聚反應，升溫到82℃，反應20分鐘，當粘度達到16～16.5/25℃得到溶液d；第二批尿素占總尿素量的10％；

5)在d溶液中加入第三次尿素和第二次三聚氰胺進行第三次縮聚反應，hp6.1，溫度在85℃反應30分鐘，當終點粘度達到20～21秒/25℃時，立即用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)hp至7.8終止反應，得到溶液e，第三批尿素占總尿素量的7.68％，第二批三聚氰胺占膠水總量的0.67％；

6)將e溶液進行降溫，同時測hp不低于7.5，在55℃下保溫20分鐘，之后用10分鐘時間緩慢加入第四次尿素，調(diào)整hp7.5，第四次尿素占總尿素的41％，加完后降溫至38℃度，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)hp7.8，停機取樣，即可得到本膠粘劑。

實施例6本發(fā)明一種蘋果木e0級中密度纖維板的改性脲醛膠的方法

1、一種蘋果木e0級中密度纖維板的改性脲醛膠，由下列重量份數(shù)比的物質(zhì)制成的摩爾比為0.84的膠水：537份濃度為37％的甲醛、472份尿素、1.28份聚乙烯醇、23份三聚氰胺、0.4份三乙醇胺作為表面改性劑、0.2份濃度為20％的甲酸、0.4份氫氧化鈉組成。

2、制備上述蘋果木e0級中密度纖維板的改性脲醛膠的方法，具體包括下列步驟：

1)將甲醛溶液放入反應釜，開啟攪拌，加入提前用60℃水中浸泡6小時的聚乙烯醇，升溫到35℃時調(diào)節(jié)hp值至8.7，加入第一次尿素及第一次三聚氰胺形成溶液a，第一批尿素占總尿素量的41.2％；第一批三聚氰胺占膠水總量的1.57％；

2)將溶液a在40分鐘內(nèi)緩慢升至85℃下，保溫反應30分鐘，保溫完hp不低于6.7，之后降溫到80℃，分兩次用甲酸溶液調(diào)hp，第一次調(diào)hp8，第二次調(diào)hp5.4各保溫10分鐘，在85℃的溫度下反應25分鐘，得到溶液b；

4)當hp值達到5.4時，開始測霧點，在25分鐘左右25℃水中出現(xiàn)霧狀，得到溶液c；

5)在溶液c中立即加入三乙醇胺，調(diào)整hp至6.4后加入第二次尿素進行第二次縮聚反應，升溫到82℃，反應20分鐘，當粘度達到16～16.5/25℃得到溶液d；第二批尿素占總尿素量的10％；

6)在d溶液中加入第三次尿素和第二次三聚氰胺進行第三次縮聚反應，hp6.2，溫度在85℃反應35分鐘，當終點粘度達到20～21秒/25℃時，立即用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)hp至8.0終止反應，得到溶液e，第三批尿素占總尿素量的7.68％，第二批三聚氰胺占膠水總量的0.67％；

7)將e溶液進行降溫，同時測hp不低于7.5，在55℃下保溫20分鐘，之后用10分鐘時間緩慢加入第四次尿素，調(diào)整hp7.8，第四次尿素占總尿素的41％，加完后降溫至38℃度，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)hp8.0，停機取樣，即可得到本膠粘劑。

試驗例1使用效果試驗

本實驗主要驗證膠水的實用性能，膠水摩爾比同在0.84的情況下，重點對固化時間和游離甲醛做對比試驗，其中固化時間和游離甲醛的高低，最終影響產(chǎn)品的質(zhì)量，下表中加入不同量的實例1消醛劑后，膠水的固化時間和游離甲醛及儲存穩(wěn)定性變化如下：

加入不同量的消醛劑對各種膠水質(zhì)量指標的影響

試驗證明：各種膠水摩爾比同在0.84的情況下，加入不同比例的實施例1消醛劑后，使膠水中的游離甲醛可大幅度的下降，可以降低40％以上的游離甲醛，使甲醛分子異構(gòu)化從而大大降低其有害性，對降低游離甲醛含量有明顯效果，同時當加入過量的消醛劑后，固化時間明顯延長，不利于提高生產(chǎn)效率。

試驗例2對比試驗

采用蘋果木的規(guī)格木片，分別從熱磨噴漿管處加入調(diào)制的實例2、實例3、實例4、實例5四種不同做法的膠水，加入不同比例的實施例1消醛劑，在連續(xù)平壓生產(chǎn)線中生產(chǎn)3毫米壓光板進行效果實驗。

在使用各種膠水時，均配合加入180kg/立方的膠水，加入石蠟5kg/立方，固化劑20％的氯化銨溶液4kg/立方，同時消醛劑加入量分別加入施膠量的5％、10％、15％做對比試驗。經(jīng)干燥，鋪裝后，在熱壓時均加入6kg/立方的脫模劑，熱壓參數(shù)及纖維含水率保持一致。膠水性能及壓制后的產(chǎn)品檢測各項理化指標如下：

加入不同量的消醛劑與板材理化指標的變化

對比試驗結(jié)論：

1、加入不同比例的實例1消醛劑后，使各種膠水制作的蘋果木纖維板材理化性能見以上列表，隨著消醛劑加入量的增大，甲醛釋放量大幅度的下降，可降低30～40％以上的甲醛釋放量，使甲醛分子異構(gòu)化從而大大降低其有害性，實例5膠水加入10％的消醛劑后檢測，甲醛釋放量完全達到標準值一下。

2、當消醛劑加入膠量的10％時，板材的內(nèi)結(jié)合強度，吸水厚度膨脹率和靜曲強度等指標效果最佳，實例5膠水有明顯效果，但隨著加入比例的增大，內(nèi)結(jié)合強、度彈性模量、表面結(jié)合強度、靜曲強度均下降，吸水厚度膨脹率變大。

3、加入微量的三聚氰胺及聚乙烯醇對膠水進行改性，增加了膠水的初粘性和濕強度，便于提高蘋果木纖維交織性能，保證了內(nèi)結(jié)合強度和抗水性達標，提高了板面光滑度和降低游離甲醛含量；加入三乙醇胺作為表面活性劑既起到調(diào)節(jié)劑作用，又起到分散劑作用，使膠分子之間大小更均勻，實例5膠水加入10％的消醛劑兼容了甲醛釋放量與交接強度等指標之間的矛盾。

4、采取實例5膠水，加入10％的消醛劑的配方生產(chǎn)工藝，按照以上所述使用方法進行生產(chǎn)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和效益，完全能夠達到蘋果木生產(chǎn)e0級纖維板的要求，符合纖維板gb/t117182009、gb/t17657-2013及gb18580-2001室內(nèi)裝飾裝修材料人造板及其制品中甲醛釋放限量對甲醛釋放量等板材理化性能的標準要求。