专利名称：脲醛树脂及其制备方法和脲醛树脂胶及其调制方法
技术领域：
本发明涉及一种人造板用胶粘剂及其制备方法，尤其涉及一种胶合板用脲醛树脂及其制备方法和脲醛树脂胶及其调制方法。
背景技术：
目前，多数人造板生产厂家采用的胶粘剂是脲醛树脂。其中绝大多数厂家使用的脲醛树脂是采用“弱碱-弱酸-弱碱”工艺生产的，主要原料是尿素与甲醛，改性时常添加一定量的三聚氰胺来提高耐水性与胶合强度、添加少量聚乙烯醇来提高初粘性(预压性)，使用前往往要加固化剂(常用氯化铵)、填料(胶合板生产时常用面粉)等。
我国现在有数以千计的胶合板生产厂家，其中手工铺装、组坯的中小型工厂占大多数。由于生产条件限制，很多小型工厂在胶合板生产过程中，采用脲醛树脂胶，涂胶单板的闭口陈化时间往往很长，有的可以达到几个小时。而同时，这些工厂的生产空间一般不大，为了减少空气中的甲醛浓度，车间的门窗常常是开放的。虽然为了提高脲醛树脂胶的初粘性，保证预压效果，在脲醛树脂调胶时都加入了10-20％的面粉，但是在风大、湿度低的情况下，长时间的陈化往往使涂胶单板的边部出现陈化过度，造成板坯预压效果不好，热压后的胶合板还时常出现开胶情况。
发明内容
本发明的一个目的是针对以上问题提供一种用于胶合板的脲醛树脂及其制备方法，该脲醛树脂在合成过程中添加了高吸水性树脂，有效防止了胶合板生产中涂胶单板的陈化过度，保证涂胶单板即使在风大、湿度低的情况下进行长时间的陈化，也不会出现板坯预压效果不好和在胶合板热压后出现开胶情况。
本发明的另一目的是提供一种用于胶合板的脲醛树脂胶及其调制方法，在该脲醛树脂胶的调胶过程中加入了高吸水性树脂，有效防止了胶合板生产中涂胶单板的陈化过度，保证涂胶单板即使在风大、湿度低的情况下进行长时间的陈化，也不会出现板坯预压效果不好和在胶合板热压后出现开胶情况。
为实现上述目的，本发明的一方面提供一种制备胶合板用脲醛树脂的方法，在甲醛和尿素缩合反应过程中加入高吸水性树脂。
其中，高吸水性树脂的用量为甲醛和尿素总重量的0.01-1％。
特别是，缩合反应中尿素分至少二批加入甲醛溶液中，高吸水性树脂可随其中的一批尿素一同加入甲醛溶液，如高吸水性树脂可同第一批尿素一起加入，也可以与第二批、第三批或第四批尿素一同加入，也可以分次加入。
本发明的另一方面提供上述方法制备的胶合板用脲醛树脂。
本发明的另一方面提供用于胶合板的脲醛树脂胶的调制方法，包括以下重量配比的原料，脲醛树脂100份、填料10-20份、固化剂0.2-1份、高吸水性树脂用量为脲醛树脂总量的0.01-1％，将脲醛树脂加入调胶机中，然后将高吸水性树脂与填料、固化剂一同加入，搅拌至各组分混合均匀。
其中脲醛树脂可以是目前工厂普遍使用的脲醛树脂或改性脲醛树脂，改性脲醛树脂可以是三聚氰胺、异氰酸酯、苯酚、聚乙烯醇、聚乙烯酸乙烯乳液、醇类改性脲醛树脂，也可以是面粉、淀粉、玉米蛋白、核桃壳、纸浆废液等改性脲醛树脂。
本发明的另一方面提供上述方法调制的胶合板用脲醛树脂胶。
特别是，高吸水性树脂可以是天然高分子高吸水性树脂或合成高分子高吸水性树脂或天然高分子高吸水性树脂与合成高分子高吸水性树的共混物。
特别是，天然高分子高吸水性树脂选自淀粉接枝聚丙烯酸盐、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、淀粉羧甲基化反应物、纤维素接枝聚丙烯酸盐、纤维素接枝聚丙烯酰胺、纤维素羧甲基化反应物中的一种或多种；合成高分子高吸水性树脂选自聚丙烯酸盐、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种或多种。凡是具有高吸收保湿性又对胶粘剂固化不产生不良影响的高吸水性树脂都可以使用。
其中填料为面粉、淀粉、木粉或果壳粉中的一种或多种，优选填料为15份面粉；固化剂为氯化铵、硫酸铵、甲酸中的一种，优选固化剂为0.1-1份氯化铵。
按本发明制备的脲醛树脂和调制的脲醛树脂胶具有以下优点1、由于本发明中含有的高吸水性树脂具有良好的保水性能，因此使用本发明脲醛树脂或脲醛树脂胶制备胶合板时，在涂胶单板陈化时间即使超过4小时的情况下，板坯预压后仍然具有良好的预压性，而且防止热压后发生开胶现象，因此有效防止了胶合板制备过程中的过度陈化问题；2、本发明方法简便易行，添加剂高吸水性树脂与任一次尿素一同加入，或者在使用脲醛树脂调胶时加入高吸水性树脂，因此基本不改变原有脲醛树脂的制备工艺或调胶工艺；3、由于添加剂高吸水性树脂的添加量非常有限，仅为甲醛和尿素总量的0.01-1％或脲醛树脂总量的0.01-1％，因此使脲醛树脂或脲醛树脂胶的成本增加很少，非常容易推广。
具体实施例方式
实施例11、按照甲醛和尿素的摩尔配比为1.2∶1、高吸水性树脂为甲醛和尿素总重量的1％备料。
2、将37％甲醛溶液加入反应釜中，搅拌下用氢氧化钠溶液调pH值为7.5-8.5。
3、加入第一批尿素U1与全部高吸水性树脂，使甲醛与尿素的摩尔比为2.0∶1，30-60分钟内，缓慢升温到90±℃，保温40-60分钟；4、用甲酸调pH值为4.2-4.8。反应至粘度为涂-4杯22-30秒(25℃)；5、立即用氢氧化钠溶液调pH值为7.0-7.5，加入第二批尿素U2，使甲醛与尿素的摩尔比为1.6∶1，70-80℃反应30-60分钟；6、加入剩余量尿素U3，60-70℃反应30-60分钟；7、降温到40℃以下，出料。
树脂质量指标固体含量 55-60％pH值 7.0-7.5粘度(20℃) 150-300mPa·s固化速度 60-90s游离甲醛含量 ＜0.2％适用期 ＞4小时贮存期 30-60天实施例21、按照甲醛和尿素的摩尔配比为1.4∶1、高吸水性树脂为甲醛和尿素总重量的0.5％备料。
2、将37％甲醛溶液加入反应釜中，搅拌下用氢氧化钠溶液调pH值为7.5-8.5；3、加入第一次尿素U1，使甲醛与尿素的摩尔比为2.0∶1，30-60分钟内，缓慢升温到90±℃，保温40-60分钟；4、用甲酸调pH值为4.2-4.8。反应至粘度为涂-4杯22-30秒(25℃)；5、立即用氢氧化钠溶液调pH值为7.0-7.5，加入第二次尿素U2与全部高吸水性树脂，使甲醛与尿素的摩尔比为1.6∶1，70-80℃反应30-60分钟；6、加入剩余量尿素U3，使甲醛与尿素的摩尔比为1.4∶1，60-70℃反应30-60分钟；7、降温到40℃以下，出料。
树脂质量指标固体含量50-56％pH值7.0-7.5粘度(20℃) 150-300mPa·s固化速度40-70s游离甲醛含量＜0.5％适用期 ＞4小时贮存期 30-60天实施例31、按照甲醛和尿素的摩尔配比为1.8∶1、高吸水性树脂为甲醛和尿素总重量的0.01％备料。
2、将37％甲醛溶液加入反应釜中，搅拌下用氢氧化钠溶液调pH值为7.5-8.5。
3、加入第一次尿素U1，使甲醛与尿素的摩尔比为2.0∶1，30-60分钟内，缓慢升温到90±℃，保温40-60分钟；4、用甲酸调pH值为4.2-4.8，反应至粘度为涂-4杯22-30秒(25℃)；5、立即用氢氧化钠溶液调pH值为7.0-7.5，加入剩余量尿素U2与高吸水性树脂，使甲醛与尿素的摩尔比为1.8∶1，60-70℃反应30-60分钟。
6、降温到40℃以下，出料。
树脂质量指标固体含量45-55％pH值7.0-7.5粘度(20℃) 150-300mPa·s固化速度30-60s游离甲醛含量＜1.2％适用期 ＞4小时贮存期 30-60天实施例41、按照甲醛和尿素的摩尔配比为1.2∶1备料。
2、将37％甲醛溶液加入反应釜中，搅拌下用氢氧化钠溶液调pH值为7.5-8.5。
3、加入第一次尿素U1，使甲醛与尿素的摩尔比为2.0∶1，30-60分钟内，缓慢升温到90±℃，保温40-60分钟；4、用甲酸调pH值为4.2-4.8。反应至粘度涂-4杯22-30秒(25℃)；5、立即用氢氧化钠溶液调pH值为7.0-7.5，加入二次尿素U2，使甲醛与尿素的摩尔比为1.6∶1，70-80℃反应30-60分钟；6、加入剩余尿素，60-70℃反应30-60分钟；7、降温到40℃以下，出料；8、将步骤7获得的脲醛树脂100重量份加入调胶机中，然后加入面粉15重量份、氯化铵0.5重量份、高吸水性树脂1重量份，搅拌20分钟。
实施例51、按照甲醛和尿素的摩尔配比为1.4∶1备料。
2、将37％甲醛溶液加入反应釜中，搅拌下用氢氧化钠溶液调pH值为7.5-8.5；3、加入第一次尿素U1，使甲醛与尿素的摩尔比为2.0∶1，30-60分钟内，缓慢升温到90±℃，保温40-60分钟；4、用甲酸调pH值为4.2-4.8，反应至粘度为涂-4杯22-30秒(25℃)；5、立即用氢氧化钠溶液调pH值为7.0-7.5，加入第二次尿素U2，使甲醛与尿素的摩尔比为1.6∶1，70-80℃反应30-60分钟；6、加入剩余量尿素U3，使甲醛与尿素的摩尔比为1.4∶1，60-70℃反应30-60分钟；7、降温到40℃以下，出料；8、将步骤7获得的脲醛树脂100重量份加入调胶机中，然后加入面粉15重量份、氯化铵0.5重量份、高吸水性树脂0.5重量份，搅拌20分钟。
实施例61、按照甲醛和尿素的摩尔配比为1.8∶1备料。
2、将37％甲醛溶液加入反应釜中，搅拌下用氢氧化钠溶液调pH值为7.5-8.5。
3、加入第一次尿素U1，使甲醛与尿素的摩尔比为2.0∶1，30-60分钟内，缓慢升温到90±℃，保温40-60分钟；4、用甲酸调pH值为4.2-4.8，反应至粘度为涂-4杯22-30秒(25℃)；5、立即用氢氧化钠溶液调pH值为7.0-7.5，加入剩余量尿素U2，使甲醛与尿素的摩尔比为1.8∶1，60-70℃反应30-60分钟。
6、降温到40℃以下，出料。
7、将步骤6获得的脲醛树脂100重量份加入调胶机中，然后加入面粉15重量份、氯化铵0.5重量份、高吸水性树脂0.01重量份，搅拌20分钟。
比较例1-3制备普通脲醛树脂，除了不加高吸水性树脂外，其他分别与实施例1-3工艺相同。
比较例4-6制备普通脲醛树脂胶，除了不加高吸水性树脂外，其他分别与实施例4-6工艺相同。
实验例分别采用本发明实施例1-3和比较例1-3的脲醛树脂进行调胶，具体步骤包括将脲醛树脂100重量份加入调胶机中，然后加入面粉15重量份、氯化铵0.5重量份，搅拌20分钟。
接着使用上述由实施例1-3和比较例1-3调制好的各脲醛树脂胶以及实施例4-6和比较例4-6的脲醛树脂胶按以下工艺条件及参数制备3层胶合板
施胶芯板涂胶，涂胶量为220～280g/m2；陈化时间4小时；预压压力0.5-1.0MPa，时间30min。
热压温度100-115℃，压力1.0-1.5Mpa，时间60s/mm。
对比使用这些脲醛树脂胶涂覆单板并陈化4小时后的板坯预压效果和热压后的胶接性能，实验结果如表1所示。
表1 板坯预压效果和热压后的胶接性能
注○良好(板坯翻转不散坯，无开胶现象)△一般(板坯翻转出现轻微散坯现象、有个别开胶现象)；×不好(板坯翻转出现大面积散坯现象、开胶严重)。
由此表明，采用本发明含有高吸水性树脂的脲醛树脂胶制备的胶合板不会散坯，无开胶现象，因此有效防止了胶合板生产中涂胶单板陈化过度造成的预压效果不良以及热压后胶合板出现的开胶现象；此外，本发明基本不改变现有脲醛树脂胶粘剂的生产工艺，简便易行，而且由于添加剂高吸水性树脂的用量仅为甲醛和尿素总量的0.01-1％或脲醛树脂总量的0.01-1％，因此成本增加很少，非常容易推广。
权利要求
1.一种制备胶合板用脲醛树脂的方法，其特征是在甲醛和尿素缩合反应过程中加入高吸水性树脂。
2.如权利要求1所述的制备胶合板用脲醛树脂的方法，其特征是高吸水性树脂的用量为甲醛和尿素总重量的0.01-1％。
3.如权利要求1或2所述的制备胶合板用脲醛树脂的方法，其特征是在所述缩合反应过程中尿素分至少二批加入甲醛溶液中，高吸水性树脂随其中的至少一批尿素一同加入甲醛溶液。
4.如权利要求1或2所述的制备胶合板用脲醛树脂的方法，其特征是高吸水性树脂选自天然高分子高吸水性树脂、合成高分子高吸水性树脂或天然高分子高吸水性树脂与合成高分子高吸水性树的共混物。
5.如权利要求4所述的制备胶合板用脲醛树脂的方法，其特征是天然高分子高吸水性树脂选自淀粉接枝聚丙烯酸盐、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、淀粉羧甲基化反应物、纤维素接枝聚丙烯酸盐、纤维素接枝聚丙烯酰胺、纤维素羧甲基化反应物中的一种或多种；合成高分子高吸水性树脂选自聚丙烯酸盐、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种或多种。
6.一种胶合板用脲醛树脂，由权利要求1至5任一所述的方法制备而成。
7.一种胶合板用脲醛树脂胶的调制方法，其特征是包括以下步骤首先按以下重量配比备料通过甲醛和尿素缩合反应制成的脲醛树脂100份、填料10-20份、固化剂0.2-1份、高吸水性树脂0.01-1份；接着将脲醛树脂加入调胶机中，然后将高吸水性树脂与填料、固化剂一同加入，搅拌至各组分混合均匀。
8.如权利要求7所述的胶合板用脲醛树脂胶的调制方法，其特征是高吸水性树脂选自天然高分子高吸水性树脂、合成高分子高吸水性树脂和天然高分子高吸水性树脂与合成高分子高吸水性树的共混物。
9.如权利要求8所述的胶合板用脲醛树脂胶的调制方法，其特征是天然高分子高吸水性树脂选自淀粉接枝聚丙烯酸盐、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、淀粉羧甲基化反应物、纤维素接枝聚丙烯酸盐、纤维素接枝聚丙烯酰胺、纤维素羧甲基化反应物中的一种或多种；合成高分子高吸水性树脂选自聚丙烯酸盐、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种或多种。
10.一种胶合板用脲醛树脂胶，由权利要求7至9任一所述的方法调制而成。
全文摘要
本发明提供一种用于胶合板的脲醛树脂及其制备方法，通过在脲醛树脂的合成过程中添加为甲醛和尿素总重量0.01－1％的高吸水性树脂或在脲醛树脂胶调制过程中添加为脲醛树脂总重量0.01－1％的高吸水性树脂，有效防止了胶合板生产中涂胶单板的陈化过度，保证涂胶单板即使在风大、湿度低的情况下进行长时间的陈化，也不会出现板坯预压效果不好和在胶合板热压后出现开胶情况；基本不改变原有合成与调胶工艺，简单易行，成本低。
文档编号B27D1/00GK1844181SQ200610066710
公开日2006年10月11日 申请日期2006年4月5日 优先权日2006年4月5日
发明者李建章, 周文瑞, 董金宝, 陈欣, 张德荣, 母军, 任强, 赵强 申请人:北京林业大学