快速固化低甲醛释放脲醛树脂的催化剂研究

[目的]当尿素/甲醛物质的量比降低时,合成的脲醛树脂甲醛释放量大幅度减少,但同时板材强度也大幅度下降;加入三聚氰胺改性后可克服低摩尔比树脂胶结性能较差的劣势,但是制备过程中尿素/甲醛摩尔比的降低以及三聚氰胺的加入都会导致树脂固化时间延长,添加固化剂的改善效果不明显。本研究探讨加入催化剂对树脂胶接固化性能的影响,以期为后续研究提供理论依据。[方法]在脲醛树脂合成过程中加入不同种类的催化剂,比较添加催化剂前后树脂的物化性能,包括固含量、固化时间、游离甲醛含量和羟甲基含量,并对树脂进行DSC固化动力学分析计算树脂的固化反应活化能,DEA树脂固化特性分析研究树脂固化过程,以及对树脂FTIR红外谱图进行分析比较添加不同添加剂后树脂官能团的变化,来选择适当的催化剂,以期缩短树脂固化时间,提高固化速度,解决低甲醛释放脲醛树脂固化速度慢、影响生产效率的问题。[结果]在加成阶段加入氯化铵、硼酸铵、磷酸铵和硫酸铵后,低摩尔比脲醛树脂的固化速度都明显提高,固化时间为80~92 s,均少于添加催化剂之前树脂的固化时间96 s;4种催化剂均起到了降低固化反应活化能的作用,其中硼酸铵、硫酸铵降低固化反应活化能的作用最显著,固化反应活化能分别为62.31和62.02 k J·mol~(-1),明显低于未添加催化剂的脲醛树脂固化反应活化能(68.25k J·mol~(-1));根据DEA分析结果,4种催化剂均有明显加速树脂固化的作用,其中硼酸铵、硫酸铵对树脂固化速率的提高最大;加入4种催化剂后,热压制备的胶合板板材强度基本不变,甲醛释放量低于未添加固化剂脲醛树脂胶合板的甲醛释放量0.37 mg·L~(-1)。[结论]以硫酸铵为催化剂的脲醛树脂制备的胶合板,树脂的固化反应活化能降低幅度较大,固化时间明显缩短,可有效提高低摩尔比脲醛树脂的固化速度,并可降低其胶接制品的游离甲醛释放量,用其制备的胶合板甲醛释放量达到日本JIS标准的F四星级,为改性效果最佳的催化剂。     

木质素的提纯以及在脲醛树脂胶粘剂中的应用

针对脲醛树脂胶粘剂中游离甲醛含量偏高的问题,研究了尿素/甲醛摩尔比对树脂中游离甲醛含量的影响,选用木质素作为脲醛树脂的改性剂。分析了木质素添加量对树脂中游离甲醛的影响以及木质素的纯度对游离甲醛的捕捉效果。结果表明,摩尔比越低,树脂中的游离甲醛含量越高;木质素通过苯-乙醇的浸提,有助于提高木质素对游离甲醛的捕捉能力。当树脂中M2的含量为尿素的30%时,脲醛树脂的胶合强度为5.91 Mpa,游离甲醛含量为0.094%,均达到最佳值。此外,木质素对脲醛树脂的耐水性能也有明显的改善。     

沙柳刨花板及低毒脲醛树脂胶研究

研究了沙柳材的地造，胶接特性和适用于沙柳刨花板的低毒脲醛树脂。通过试验分析了脲醛树脂胶中尿素与甲醛的摩尔比与树脂性能的关系；浓缩处理与树脂中游离甲醛含量的关系。最后研究了抄柳刨花扳的制板工艺、特点和技术改进措施、分析了施胶量与板材性能的关系。     

聚酰胺-胺添加比例对超支化聚合物改性脲醛树脂的影响

将聚酰胺-胺作为改性剂添加至低摩尔比脲醛树脂(UF树脂)中,以提高低摩尔比UF树脂的固化速度,增强树脂的胶合强度。通过在UF树脂合成过程中添加不同比例的聚酰胺-胺,考察聚酰胺-胺对不同摩尔比UF树脂的影响,包括树脂性能和所制备板材的力学强度。结果表明:聚酰胺-胺添加比例为2%~3%时,UF树脂的固体含量增加、固化时间缩短、固化温度降低,并且这种优势在低摩尔比UF树脂中的改善效果更为显著。改性后的UF树脂制备板材的内结合强度增大,即使是摩尔比为1.1的UF树脂,所制板材的内结合强度也远大于国标要求。聚酰胺-胺改性UF树脂在固化特性和所制板材性能上的优异表现可以在保证板材力学性能的前提下明显提高板材生产效率,降低生产能耗,这种改性是非常有前途的。     

二氧化钛在脲醛树脂胶黏剂中的应用研究

比较加入不同量的纳米二氧化钛与普通级二氧化钛对脲醛树脂性能的影响及用其制造胶合板的甲醛释放量和胶合强度的影响。研究结果表明,普通级TiO_2加入量为2%时,树脂胶合强度最大,但对板材甲醛释放量没有显著影响;纳米级TiO_2加入脲醛树脂中在日光下搅拌20min能有效提高脲醛树脂的胶合强度,加入量为0.5%时,对用甲醛与尿素物质的量比为1.3:1的脲醛树脂胶压制的胶合板,其板材各项性能指标都超过国家标准E_1级板材要求。     

HA-100树脂交联剂降低MDF施胶量的生产性试验

添加HA-100树脂交联剂可显著降低MDF生产中脲醛树脂胶的施加量。本实验研究添加树脂交联剂对板材各项物理性能的影响,以及对降低生产成本的分析。     

苯酚-尿素-甲醛共缩聚树脂研制Ⅰ.合成与分析

以苯酚、尿素和甲醛为起点合成了一种苯酚—尿素—甲醛共缩聚 ,并对树脂性能和结构进行了全面分析评估。结果表明所合成的共缩聚树脂贮存稳定 ,固化速度快 ;差热分析和热重分析表明苯酚—尿素—甲醛共缩聚树脂的热行为与酚醛树脂十分相似而与脲醛树脂显著不同 ;13 CNMR结构分析中分别观测到源于共缩聚结构单元o -Ph -CH2 -NHCO -(δ =4 1 .5)和 p -Ph -CH2 -NHCO -(δ =4 4.8)的吸收 ;使用PUF共缩聚树脂压制的竹木复合中密度纤维板和竹大片刨花板 ,其板材的物理力学性能明显高于脲醛树脂而与常规酚醛树脂相近。     

一种脲醛树脂胶粘剂的设计

鉴于对文献的分析和实验验证,本文提出一种脲醛树脂胶粘剂的设计原则。即:1)脲醛树脂最终摩尔比应取1.40～1.20:1,这样可以使制成的板材具有足够的胶接强度;2)为了使人造板的甲醛释放量达到10mg/100g(穿孔法)以下,树脂中的游离尿素应在10%以上;3)在脲醛树脂的分子中引入尿素的环状衍生物,如三嗪环或Uron。环状化合物含量最好在10%左右。按此原则合成了三种树脂,在试验室按标准刨花板和中密度纤维板工艺制成板材,其甲醛释放量在10mg/100g左右,板材物理力学性能均超过国家标准和企业标准。     

纳米TiO2改性脲醛树脂中游离甲醛的光催化降解研究

如何降低游离甲醛含量一直是脲醛树脂研究的热点之一。采用锐钛矿型纳米二氧化钛(TiO2)改性脲醛树脂,探索在紫外光(波长λ=365nm)照射下,纳米TiO2对脲醛树脂中游离甲醛的催化降解效果。通过分析脲醛树脂中游离甲醛的含量,研究了光照类型、时间以及纳米TiO2的含量对光降解甲醛的影响。使用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、同步热分析(TG)表征了光催化降解游离甲醛对脲醛树脂化学结构及热性能的影响。结果表明:在脲醛树脂的降醛处理中,加入尿素质量1%的锐钛矿型纳米TiO2,室温下紫外光照时长48h,可以获得36.7%的游离甲醛降解率。紫外光照可以促进脲醛树脂的固化,使其固含量和粘度上升,固化时间缩短,但对脲醛树脂的化学结构和热性能没有明显影响。     

苯酚—尿素—甲醛共聚聚树脂研制Ⅰ.合成与分析

以苯酚、尿素和甲醛为起点合成了一种苯酚－尿素－甲醛共缩聚,并对树脂性能和结构进行了全面分析评估。结果表明所合成的共缩聚树脂贮存稳定,固化程度快;差热分析和热重分析表明苯酚－尿素－甲醛共缩聚树脂的热行为与酚醛树脂十分相似而与脲醛树脂显著不同;＾１３ＣＮＭＲ结构分析中同测到源于共缩聚结构单元ｏ－Ｐｈ－ＣＨ２－ＮＨＣＯ－（δ＝４１．５）和ｐ－Ｐｈ－ＣＨ２－ＮＨＣＯ－（δ＝４４．８）的吸收;使用ＰＵＦ共缩聚树脂压制的竹木复合中密度纤维板和竹大片刨花板,其板材的物理力学性能明显高于脲醛树脂而与常规酚醛树脂相近。     

基于UFC和葡萄糖改性脲醛树脂的合成与性能

在碱性条件下用尿素和甲醛合成脲醛预缩液(UFC),然后用UFC与尿素制备脲醛树脂(UFC/U),并添加葡萄糖对UFC/U改性得到G/UFC/U树脂,采用DSC和FT-IR等对树脂进行分析。结果表明:与普通脲醛树脂(UF)相比,UFC/U树脂胶合强度提高5.83%,游离甲醛含量降低3.70%,G/UFC/U树脂贮存期大于30 d,综合性能较好,G_1-25/UFC/U树脂游离甲醛含量降低44.44%,胶合板湿胶合强度为1.11 MPa,优于国家II类胶合板标准;DSC结果表明:UFC/U、G_1-25/UFC/U比UF树脂的固化特征温度高;FT-IR分析表明:G_1-25/UFC/U和UF树脂相比,羟基及亚甲基醚键的峰强度增强,改性树脂的羟甲基优先和葡萄糖分子C(6)的羟基发生反应生成亚甲基醚键。     

脲醛树脂的纳米级改性研究

介绍了蒙脱土、有机蒙脱土、木质素三种物质对脲醛树脂的改性过程并对改性后脲醛树脂的各项性能进行了测试。结果表明:蒙脱土通过插层处理变为有机蒙脱土后,能显著改善脲醛树脂的性能指标。木质素和未改性的蒙脱土对改善脲醛树脂胶黏剂游离甲醛释放量几乎无影响。     

The effect of urea pretreatment on the formaldehyde emission and properties of straw particleboard

For manufacturing low-formaldehyde emission particleboard from wheat straw and urea-formaldehyde (UF) resins using urea treatment for indoor environments, we investigated the influence of urea treatment on the formaldehyde emission, physical and mechanical properties of the manufactured particleboard. Wheat straws were treated at three levels of urea concentration (5%, 10%, 15%) and 95℃as holding temperature. Wheat straw particleboards were manufactured using hotpress at 180℃and 3 MPa with two types of UF adhesive (UF-45,UF-91). Then the formaldehyde emission values, physical properties and mechanical properties were considered. The results show that the formaldehyde emission value was decreased by increasing urea concentration. Furthermore, the results indicate that the specimens under urea treatment have better mechanical and physical properties compared with control specimens. Also specimens under urea treatment at 10% concentration and UF-91 type adhesive have the most optimum physical and mechanical strength.     

低甲醛释放量刨花板用脲醛树脂结构的研究(英文)

本文通过~(13)C NMR研究了脲醛树脂合成新工艺中不同反应阶段时的脲醛树脂的化学结构。研究结果表明脲醛树脂的化学结构主要受甲醛/尿素的摩尔比,pH值、反应温度和反应时间的影响。对脲醛树脂中主要的官能团:游离甲醛、亚甲基、亚甲基醚、Uron等相互关系也进行了研究。指出了生产低甲醛释放量,高力学性能刨花板用脲醛树脂中主要官能团的最佳含量。     

高支化聚脲对脲醛树脂胶黏剂耐水性能和甲醛释放量的影响

引入高分子量、高支化度以及端基为尿素的高支化聚脲(HBPU)用于低摩尔比脲醛树脂(UF)改性,利用HBPU与游离甲醛的反应以及与UF组分的共缩聚反应实现树脂耐水性能的提升和人造板甲醛释放量的降低,有效平衡胶合性能和甲醛释放量之间的矛盾。在无溶剂、无催化剂条件下,通过尿素(U)与三(2-氨基乙基)胺(TAEA)的脱氨缩合反应,一步合成了具有尿素端基的HBPU,并对HBPU的分子量分布和结构进行了表征。使用HBPU水溶液,采用UF合成反应后期加入和共混2种方法对UF进行改性,通过胶合板性能测试以及甲醛释放量测定,考察了HBPU添加量和添加方式的影响。凝胶渗透色谱和碳-13核磁共振分析表明,通过本研究的合成方法可以获得具有高分子量、高支化度、尿素为端基且水溶性良好的HBPU,并且随着U与TAEA摩尔比的提高,更多尿素封端产物形成。电喷雾电离质谱对改性树脂的分析结果表明,HBPU不仅与UF中的一部分游离甲醛发生羟甲基化反应,同时与UF组分反应生成了部分共缩聚产物。胶合板性能测试结果表明,共混以及反应后期加入HBPU两种方式得到的改性树脂耐水性能均显著提升。同时,使用添加5%HBPU改性树脂制备的胶合板甲醛释放量较未改性树脂制备胶合板降低41%。HBPU改性同步实现胶合性能的提升和甲醛释放量降低的主要原因在于HBPU在提高树脂支化程度的同时,还起到捕捉游离甲醛的作用。解决UF胶合性能和人造板甲醛释放量之间矛盾的关键在于提升树脂的支化程度,同时降低树脂中游离甲醛的含量,而引入高分子量、高支化度、具有类似尿素反应活性的聚合物是同步实现胶合性能提升和甲醛释放量降低的有效途径。     

E_0级低成本三聚氰胺改性脲醛树脂的研究

通过单因素试验方法研究了在F/U摩尔比为1.05情况下的三聚氰胺用量、投料阶段、初摩尔比对改性后的脲醛树脂所制得的胶合板的甲醛释放量、胶合强度的影响。得出结论:三聚氰胺用量为尿素量的7%,采用合成前期一次投入的方法合成的脲醛树脂性能最佳,用其试制的7层杨木胶合板其胶合强度能够达到GB/T9846—2004中Ⅱ类要求,甲醛释放量达到E_0级要求,贮存期>15d。     

脲醛树脂分子量分布与胶合性能关系的研究（续）：分次加尿素对脲醛树？…

主要探讨分次加尿素对脲醛树脂分子量分布及胶合性能的影响。研究结果表明：在脲醛树脂合成吕，分次加入尿素，不仅可起到降低胶中游离醛的作用，同时还可起到分子量的调解作用。尤其是加入第２次尿素时，对胶中大分子部分可起到降解重排、减少胶中醚键含量的作用，从而达到低毒的目的。加入第２次尿素时，可能会改变脲醛树脂的反应机理。     

苯酚-尿素-甲醛共缩聚树脂结构形成比较

用13C NMR 定量分析跟踪研究了两种不同合成路线中苯酚-尿素-甲醛共缩聚树脂(PUF)结构形成过程,比较了3种PUF树脂的结构构成.研究发现树脂制备过程中的酸性环境导致脲醛树脂初聚物含量增加以及尿素与苯酚之间的共缩聚增加;合成反应初期的介质环境对羟甲基酚的形成有着决定性的影响;合成过程中酸性环境所处阶段不同,最终树脂结构出现差异.     

废弃刨花板制成的再生刨花中已固化树脂的分布及其活性

采用傅里叶变换红外光谱技术对由废弃刨花板制备的再生刨花中已固化脲醛树脂的分布及其活性进行了研究。结果表明，已固化的脲醛树脂主要分布在细刨花中，中粗刨花中极少存在，已固化的脲醛树脂仍有活性基因存在，并有助于再生刨花的再胶合及降低再生刨花板中的游离甲醛释放量。     

我国脲醛树脂制备技术研究概述

介绍了我国近年来脲醛树脂制备技术和实际应用概况,总结了生产实践中较为实用的树脂制备和改性方法,探讨了脲醛树脂目前存在问题,并指出发展方向。