环境友好型木材胶粘剂的研究现状

    前言

    随着木材加工行业的迅速发展，人们对木材工业用胶粘剂的需求量也大大增加。脲醛树脂胶粘剂(ＵＦ)、酚醛树脂胶粘剂(ＰＦ)、密胺树脂胶粘剂(ＭＦ)以原料充足，价格低廉而被广泛运用于木材加工行业中，其中脲醛树脂是最大一种胶粘剂，约占70%以上。但是，除耐水性差、储存期短外，ＵＦ、ＭＦ、ＰＦ持续地释放的甲醛，长期地污染了室内环境。例如，刨花板贴面书柜，三年后家具内和家具外的甲醛浓度为0.455ｍｇ/ｍ3和0.098ｍｇ/ｍ3。严重地影响了ＵＦ、ＭＦ、ＰＦ扩大再生产。

    针对ＵＦ、ＭＦ、ＰＦ的不足，科技人员从树脂的合成原理出发，对ＵＦ、ＭＦ、ＰＦ进行低毒改性处理。与此同时，扩大了胶粘剂的原料的来源，使胶粘剂工业向环境友好型发展。

    1脲醛树脂低毒改性技术

    尿素与甲醛的反应机理非常复杂。传统上脲醛树脂胶粘剂采用弱碱—弱酸—弱碱工艺，通过加成—缩合反应制得。反应机理为:在反应初期，甲醛和尿素在弱碱性条件下，发生加成反应生成一羟甲基脲。然后，一羟甲基脲在弱碱条件下，缩聚脱水，形成线型或支链型的脲醛树脂，最后在弱碱条件下储存备用。反应为:

         CＨ₂O+Ｈ₂NCONＨ₂→Ｈ₂NCONＨ₂CＨ₂OＨ(加成反应)
　　Ｈ₂NCONＨ₂CＨ₂OＨ+CＨ₂O→ＨOCＨ₂NＨCON ＨCＨ₂OＨ(加成反应)
　　Ｈ₂NCONＨCＨ₂OＨ+Ｈ₂NCONＨ₂→Ｈ₂NCONＨCＨ₂NＨCONＨ₂+Ｈ₂O(缩合反应)
　　NＨ₂NCONＨOＨ→Ｈ₂NCONＨCＨ₂(NＨCON ＨCＨ₂)NNＨCＨ₂OＨ+NＨ₂O(缩合反应)
　　在合成反应过程中,分子链中的某些增长链段是通过形成甲醚键这类副反应来完成的:
　　—NＨCONＨCＨ₂O+—NＨCONＨCＨ₂O→—NＨCONＨCＨ₂OCＨ₂NＨCONＨ—
　　在脲醛树脂热固化过程中,将产生热分解而释放甲醛:
　　—NＨCONＨCＨ₂OCＨ₂NＨCONＨN—→—NＨCONＨCＨNＨCONＨ—+CＨO↑

    因此，释放甲醛的原因为:(1)树脂合成时，余留未反应的游离甲醛。(2)树脂合成时，已参与反应生成不稳定基团的甲醛，在热压过程中又释放出来。另外，在树脂合成时，吸附在胶体粒子周围已质子化的甲醛分子，在电解质作用下，也会释放出来。针对以上几个方面的原因，国内外科技人员紧紧围绕脲醛树脂的合成工艺，积极寻求和研究降低甲醛含量和释放量的方法。大致分类如下。

    1.1降低Ｆ/Ｕ比

    降低Ｆ/Ｕ比的本质是运用化学平衡原理，依靠增大反应物尿素的量，从而提高甲醛的转化率，达到减少胶液中游离醛的含量。但是Ｆ/Ｕ摩尔比对胶粘剂的质量影响极大，研究证明，摩尔比降低则胶粘剂羟甲基及游离醛含量降低，导致产品粘接力下降，储存稳定性差，摩尔比在1∶1.3～1∶1.5时既有利于低醛化，又不会影响产品质量。

    1.2分批加尿素

    尿素分多次加入是希望一开始尿素与甲醛的摩尔比较高，有利于二羟甲基脲生成，有利于增加其胶合强度。另一方面，多次加入尿素，使后来尿素加入后，有效地与前面没有反应的甲醛发生反应，使树脂中游离甲醛含量降低。但多次加入尿素，使制胶反应时间延长，在生产中是不可取的。为此，一般采用尿素分两次或三次加入。

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