本發(fā)明涉及脲醛膠制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種三聚氰胺改性脲醛膠及其生產(chǎn)方法，適用于居家裝飾板材如家用復(fù)合地板、家俱多層膠合板及細(xì)木工板的生產(chǎn)。

背景技術(shù)：

目前，廣西速豐林面積已超過(guò)2600萬(wàn)畝，居全國(guó)第一位。強(qiáng)大的資源基礎(chǔ)，帶動(dòng)全區(qū)木材生產(chǎn)、林板、林漿紙一體化項(xiàng)目快速推進(jìn)。廣西成為全國(guó)最大的商品材生產(chǎn)基地。全區(qū)已興辦1萬(wàn)多家木材加工企業(yè)，有的地方專門設(shè)立了木材加工園區(qū)，帶動(dòng)了造林、采伐、運(yùn)輸?shù)认嚓P(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，與此同時(shí)，木材深加工企業(yè)對(duì)膠粘劑的需求也不斷增大，而隨著社會(huì)的進(jìn)步，對(duì)環(huán)保性能指標(biāo)的要求也越來(lái)越高。

脲醛樹(shù)脂膠粘劑(U F膠)是市場(chǎng)需求量最大的膠粘劑之一，被廣泛應(yīng)用于木器加工、人造板材的生產(chǎn)及室內(nèi)裝修等行業(yè)。但隨著人們對(duì)室內(nèi)環(huán)境意識(shí)的日益提高及U F膠應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，脲醛樹(shù)脂膠粘劑存在的主要問(wèn)題也暴露了出來(lái)：耐水性差、耐老化性差，尤其是游離甲醛含量偏高，對(duì)人的健康不利。多年以來(lái)人們采用各種方法對(duì)其進(jìn)行改性，用三聚氰胺改性就是其中之一。

采用強(qiáng)酸-弱堿-弱酸-弱堿合成法，但由于甲醛與尿素反應(yīng)過(guò)程極為復(fù)雜，在不同工藝條件，如溫度、pH值及F/U量比下反應(yīng)生成不同的基團(tuán)及中間產(chǎn)品，并最終導(dǎo)致膠粘劑性能的巨大差異。因而，通過(guò)改變工藝條件可以制出能滿足不同人造板需求的膠粘劑。通過(guò)改進(jìn)脲醛膠的結(jié)構(gòu)以提高膠粘劑的物理力學(xué)性能以及環(huán)保性能，降低甲醛釋放量，比采用其它昂貴膠粘劑，更具有節(jié)能、降耗及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種甲醛釋放量和生產(chǎn)成本均較低，而性能又良好的適用于多層板、復(fù)合地板居家裝飾板材使用的三聚氰胺改性脲醛膠及其生產(chǎn)方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種三聚氰胺改性脲醛膠，采用以下原料及重量配比制成：

農(nóng)用尿素1600份、工業(yè)甲醛(37％)2400份、工業(yè)聚乙烯醇2～8份、工業(yè)三聚氰胺16～160份、聚乙烯醇縮乙醛0～1份、鹽酸(濃度為30-38％)4～6份燒堿2～3份。

所述的三聚氰胺改性脲醛膠的生產(chǎn)方法，其特征在于，采用強(qiáng)酸-弱堿-弱酸-弱堿四步法，在不同酸堿性及溫度條件下分3次加入尿素、分2次加入三聚氰胺進(jìn)行縮聚反應(yīng)而成，具體操作步驟如下：

(1)強(qiáng)酸階段：強(qiáng)酸階段：將重量濃度為37％的甲醛水溶液及聚乙烯醇投入反應(yīng)釜中，開(kāi)動(dòng)攪拌器，加熱升溫，加入重量濃度為30％鹽酸將溶液pH值調(diào)整為2.0～2.5，溫度升至30～35℃時(shí)按總尿素量的50％緩慢均勻加入第一批尿素(時(shí)間控制在20～30min)，加入尿素聚合反應(yīng)期間注意控制溫度于40±5℃，加入尿素結(jié)束后再聚合反應(yīng)5～10min(溫度保持在45～55℃)；

(2)弱堿一階段：強(qiáng)酸階段反應(yīng)結(jié)束，立即用重量濃度為30％的氫氧化鈉水調(diào)節(jié)溶液pH值為8.5～9.0，按總尿素量的30％加入第二批尿素，攪拌均勻后按三聚氰胺總量的60％加入第一批三聚氰胺，升溫到94±2℃，保溫35±5min；

(3)弱酸階段：弱堿一階段反應(yīng)結(jié)束，用鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH值為5.0～5.5，降溫到82±2℃，按總尿素量的20％加入第三批尿素，保溫35±5min；

(4)弱堿二階段：當(dāng)弱酸階段的反應(yīng)結(jié)束，用30％的氫氧化鈉水調(diào)節(jié)溶液pH值為7.5～8.5，按三聚氰胺總量的40％加入第二批三聚氰胺，保溫35±5min后開(kāi)始降溫，溫度降至40℃以下時(shí)出料。

本發(fā)明的生產(chǎn)工藝的關(guān)鍵是在成本可控的情況下通過(guò)改進(jìn)脲醛樹(shù)脂本身的結(jié)構(gòu)以減少甲醛釋放量并保證居家裝飾板材的物理力學(xué)性能，較傳統(tǒng)配方工藝較好的提高了產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)，同時(shí)還較傳統(tǒng)工藝縮短了聚合時(shí)間、減少了能源消耗。制造過(guò)程可概括分為強(qiáng)酸-弱堿-弱酸-弱堿四步驟，強(qiáng)酸階段的反應(yīng)，目的是在樹(shù)脂中產(chǎn)生一定量的環(huán)狀結(jié)構(gòu)(Uron環(huán))，以此提高脲醛樹(shù)脂的耐水性、耐老化性、穩(wěn)定性。

發(fā)明人摒棄傳統(tǒng)三步法弱堿-弱酸-弱堿工藝(簡(jiǎn)稱弱堿工藝)，改用四步法強(qiáng)酸-弱堿-弱酸-弱堿合成工藝制膠。本技術(shù)的敏感控制點(diǎn)主要集中在強(qiáng)酸及弱酸兩個(gè)階段，特別是在強(qiáng)酸條件下反應(yīng)物對(duì)量比及停留時(shí)間較為敏感，在這個(gè)階段重點(diǎn)是要嚴(yán)格操作流程注意溫度、pH值、量比、加料速度及時(shí)間的控制，準(zhǔn)確及時(shí)的掌握pH值及粘度的變化，在此階段為減緩聚合速度可以加 入一定量的穩(wěn)定劑或阻聚劑。在強(qiáng)酸階段聚合反應(yīng)順利獲得Uron環(huán)改性脲醛樹(shù)脂后，迅速調(diào)pH值到弱堿，此時(shí)聚合反應(yīng)減弱，再通過(guò)三聚氰胺改性在弱堿-弱酸-弱堿環(huán)境下完成其它聚合增強(qiáng)脲醛樹(shù)脂膠粘劑物理力學(xué)性能、減少游離醛含量。

另外，在改變傳統(tǒng)工藝原基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)反應(yīng)時(shí)間、終點(diǎn)調(diào)配與控制，使尿醛反應(yīng)更為徹底。該配方及工藝較傳統(tǒng)配方工藝較好的提高了產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)，同時(shí)還較傳統(tǒng)工藝縮短了聚合時(shí)間、減少了能源消耗。

穩(wěn)定劑或阻聚劑可有可無(wú)，聚乙烯醇縮乙醛等穩(wěn)定劑或阻聚劑是否加入及加入量多少取決于制膠人員的實(shí)際操作把控能力，操作純熟者無(wú)需加入助劑，反之則視實(shí)際情況加入一定量的助劑。

根據(jù)本發(fā)明配方及工藝制成的改性脲醛膠，生產(chǎn)出的居家裝飾板材(含多層板、復(fù)合地板等)強(qiáng)度≥50Mpa、甲醛釋放量≤0.5mg/L。

本發(fā)明配方及工藝制成的改性脲醛膠，還可以進(jìn)一步通過(guò)脫水環(huán)節(jié)提高固體含量、減少游離甲醛釋放量。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

實(shí)施例1

E0級(jí)復(fù)合地板環(huán)保改性尿醛膠，采用以下原料及重量配比制成：

農(nóng)用尿素1600份、質(zhì)量百分濃度為37％工業(yè)甲醛2400份、工業(yè)聚乙烯醇5份、工業(yè)三聚氰胺120份、聚乙烯醇縮乙醛0.5份、質(zhì)量百分濃度為30％鹽酸4～6份、燒堿2～3份。

實(shí)施例2

E0級(jí)多層膠合板脲醛膠，以重量份計(jì)，由以下組分組成：

農(nóng)用尿素1600份、質(zhì)量百分濃度為37％工業(yè)甲醛2400份、工業(yè)聚乙烯醇3份、工業(yè)三聚氰胺32份、聚乙烯醇縮乙醛0.1份、質(zhì)量百分濃度為30％鹽酸4～6份、燒堿2～3份。

實(shí)施例3

E0級(jí)細(xì)木工板脲醛膠，以重量份計(jì)，由以下組分組成：農(nóng)用尿素1600份、質(zhì)量百分濃度為37％工業(yè)甲醛2400份、工業(yè)聚乙烯醇2份、工業(yè)三聚氰胺16份、質(zhì)量百分濃度為30％鹽酸4～6份、燒堿2～3份。

實(shí)施例4

實(shí)施例1至3的三聚氰胺改性脲醛膠的生產(chǎn)方法，采用強(qiáng)酸-弱堿-弱酸-弱堿四步法，在不同酸堿性及溫度條件下分3次加入尿素、分2次加入三聚氰胺進(jìn)行縮聚反應(yīng)而成，具體操作步驟如下：

(1)強(qiáng)酸階段：將重量濃度為37％的甲醛水溶液及聚乙烯醇投入反應(yīng)釜中，開(kāi)動(dòng)攪拌器，加熱升溫，加入重量濃度為30％鹽酸將溶液pH值調(diào)整為2.0～2.5，溫度升至30～35℃時(shí)按總尿素量的50％緩慢均勻加入第一批尿素(時(shí)間控制在20～30min)，加入尿素聚合反應(yīng)期間注意控制溫度于40±5℃，加入尿素結(jié)束后再聚合反應(yīng)5～10min(溫度保持在45～55℃)；強(qiáng)酸階段聚合反應(yīng)生成一定量次甲基鍵含量遠(yuǎn)高于羥甲基鍵的Uron環(huán)改性脲醛樹(shù)脂。

(2)弱堿一階段：強(qiáng)酸階段反應(yīng)結(jié)束，立即用質(zhì)量百分濃度為30％的氫氧化鈉水溶液調(diào)pH8.5～9.0，按總尿素量的30％加入第二批尿素，攪拌均勻后按三聚氰胺總量的60％加入第一批三聚氰胺，升溫到94±2℃，保溫35±5min；強(qiáng)酸反應(yīng)結(jié)束后迅速調(diào)到堿性環(huán)境有利于聚合反應(yīng)的控制，同時(shí)生成一定量較為穩(wěn)定的羥甲基脲。

(3)弱酸階段：弱堿一階段反應(yīng)結(jié)束，用質(zhì)量百分濃度為30％鹽酸調(diào)pH5.0～5.5，降溫到82±2℃，按總尿素量的20％加入第三批尿素，保溫35±5min；進(jìn)一步使沒(méi)有參與反應(yīng)的甲醛參與聚合生成羥甲基脲、次甲基脲和次甲基醚鍵連接的低分子化合物。

(4)弱堿二階段：當(dāng)弱酸階段的反應(yīng)結(jié)束，用質(zhì)量百分濃度為30％的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)pH為7.5～8.5，按三聚氰胺總量的40％加入第二批三聚氰胺，保溫35±5min后開(kāi)始降溫，溫度降至40℃以下時(shí)出料；用三聚氰胺進(jìn)一步捕捉樹(shù)脂中的游離醛，進(jìn)一步提高樹(shù)脂的各項(xiàng)性能指標(biāo)。

本發(fā)明中，摒棄傳統(tǒng)三步法弱堿-弱酸-弱堿工藝(簡(jiǎn)稱弱堿工藝)，改用四步法強(qiáng)酸-弱堿-弱酸-弱堿合成工藝制膠。本發(fā)明的敏感控制點(diǎn)主要集中在強(qiáng)酸及弱酸兩個(gè)階段，特別是在強(qiáng)酸條件下反應(yīng)物對(duì)量比及停留時(shí)間較為敏感，在這個(gè)階段重點(diǎn)是要嚴(yán)格操作流程注意溫度、pH值、量比、加料速度及時(shí)間的控制，準(zhǔn)確及時(shí)的掌握pH值及粘度的變化，在此階段為減緩聚合速度可以加入一定量的穩(wěn)定劑或阻聚劑。在強(qiáng)酸階段聚合反應(yīng)順利獲得Uron環(huán)改性脲醛樹(shù)脂后，迅速調(diào)pH值到弱堿，此時(shí)聚合反應(yīng)減弱，再通過(guò)三聚氰胺改性在弱堿-弱酸-弱堿環(huán)境下完成其它聚合增強(qiáng)脲醛樹(shù)脂膠粘劑物理力學(xué)性能、減少游離醛含量。

另外，在改變傳統(tǒng)工藝原基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)反應(yīng)時(shí)間、終點(diǎn)調(diào)配與控制，使尿 醛反應(yīng)更為徹底。該配方及工藝較傳統(tǒng)配方工藝較好的提高了產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)，同時(shí)還較傳統(tǒng)工藝縮短了聚合時(shí)間、減少了能源消耗。

穩(wěn)定劑或阻聚劑可有可無(wú)，聚乙烯醇縮乙醛等穩(wěn)定劑或阻聚劑是否加入及加入量多少取決于制膠人員的實(shí)際操作把控能力，操作純熟者無(wú)需加入助劑，反之則視實(shí)際情況加入一定量的助劑。

根據(jù)本發(fā)明配方及工藝制成的性脲醛膠，生產(chǎn)出的居家裝飾板材(含多層板、復(fù)合地板等)強(qiáng)度≥50Mpa、甲醛釋放量≤0.5mg/L。

本發(fā)明配方及工藝制成的改性脲醛膠，還可以進(jìn)一步通過(guò)脫水環(huán)節(jié)提高固體含量、減少甲醛釋放量。