一种用于甘蔗渣刨花板的尿醛改性树脂胶及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于树脂合成领域，特别涉及一种用于甘蔗渣刨花板的尿醛改性树脂胶及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 用于制造胶合木的木材原材料其厚度一般都在20mm以上，其长度和宽度则更大， 而木材又是热的不良导体，因此粘结大尺寸木材原料所用胶粘剂应具备常温（18~30°C) 条件下固化的能力，或在木材粘结工段设置高频加热装置，以提高环境温度、加快中高温条 件固化的胶粘剂的化学反应速度。但考虑到高频加热设备投资、设备运转稳定性等原因，目 前国内胶合木制造厂所用胶粘剂均为常温固化型胶粘剂。
[0003] 现在国内市场上使用的常温快速固化的木材结构胶粘剂有间苯二酚-苯酚-甲醛 树脂、间苯二酚-甲醛树脂、尿素-甲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、三聚氰胺-尿素-甲醛 树脂和聚氨酯五大类，但有以下不足：
[0004] (1)上述五大类常温固化型木材胶粘剂大部分依赖日本、芬兰等国外进口，目前为 止，国内的木结构工程中并未大规模使用我国自行研发并生产的常温固化结构胶粘剂，这 对我国的木质结构构件的可持续健康发展有安全隐患；
[0005] (2)当胶合木构件粘结采用间苯二酚-苯酚-甲醛树脂和间苯二酚-甲醛树脂时， 其粘结性能优异，但胶缝红黑色，与所粘结的常规的浅色调木材在外观上极不协调，且含有 的游离酚物质对人的健康和环境均有不良影响；
[0006] (3)尿素-甲醛树脂粘结的胶合木构件，在干燥状态下使用符合标准规范的要求， 且树脂价格低，但在室外或环境温湿度变化较为剧烈的室内环境中，树脂受变化环境影响 大，分子链易断裂，粘结强度丧失较快，应用领域受较大限制；
[0007] (4)三聚氰胺-甲醛树脂活性高，贮存期短，固化后的胶层脆性大，韧性不足，且售 价较高；
[0008] (5)胶合木用常温固化型三聚氰胺-尿素-甲醛树脂在国内市场暂无供应；
[0009] (6)聚氨酯类树脂售价一般为间苯二酚-苯酚-甲醛树脂的2-4倍，给国内胶合木 构件生产企业的成本控制带来困难。
[0010] 尿素-甲醛树脂无色透明或为乳白色浑浊粘稠状液体，一般具有50%以上的干物 质含量，材料成本较低，但其尿素原料在冷水中也能溶解，固化后的树脂残存具有亲水性的 羟甲基，胶膜仍具有一定程度的吸水性，对沸水抵抗力弱，胶膜易于老化，尤其是在高温高 湿环境，因此尿素-甲醛树脂仅能用于气候条件波动不大的室内环境中，同时尿素反应活 性较低，其树脂预聚液在常温下固化完全所需时间较长，树脂贮存周期长。
[0011] 甘蔗渣是制糖后的残渣，经除蔗髓的蔗渣，其化学成分，由于蔗渣比重小，纤维质 量好，制得的板材强度高，重量轻，吸水膨胀率低，但与脲醛树脂的结合要求高，不仅影响胶 合板的表面质量，而且会造成胶合板的胶合强度下降，导致龟裂和鼓泡。
【发明内容】
[0012] 本发明的目的是为解决上述现有技术的不足，采用二甘醇和己内酰胺作为尿素甲 醛树脂的改性剂，提高尿素-甲醛树脂的耐高温性和耐湿气特性、树脂的稳定性，以及与甘 蔗渣刨花板的结合强度，结果显示，改性后的尿素-甲醛树脂在黏度、pH值、浑浊时间、固化 时间、耐污染和耐龟裂性能都有不同程度的改变。
[0013] 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
[0014] 一种用于甘蔗渣刨花板的尿醛改性树脂胶，各组分重量份数如下：甲醛 3300-3500份、二甘醇60-80份、尿素1600-1800份、己内酰胺20-40份、氢氧化钠2-5份、水 450-600 份。
[0015] 二甘醇的作用是与脲醛进行醚化反应，封闭部分羟甲基，降低反应活性，增强树脂 稳定性，提尚其疏水性和耐尚温，提尚其初粘性。
[0016] 其中，当二甘醇加入量低于60重量份时，疏水性、耐高温性不良，树脂的初始粘度 低。另一方面，如果二甘醇的加入量高于80重量份，则会导致成本升高。本发明已确认了 下述结果：如果二甘醇的含量在60重量份以上且80重量份以下的范围时，可获得期待的疏 水性、耐高温性以及初始粘度。
[0017] 已内酰胺的作用是改性脲醛树脂，封闭了树脂的吸水基团，使树脂的耐水性和耐 老化性显著改善，提高浑浊时间和固化时间，提高了耐污染和耐龟裂性能。
[0018] 当已内酰胺的含量低于20重量份时，会导致改性树脂耐水性和耐老化效果减弱， 改性树脂的共聚物粒子间的密合力下降，耐污染和耐龟裂性能不良。
[0019] 另一方面，已内酰胺的含量高于40重量份时，可能会导致耐高温性以及初始粘度 下降，因此，本申请中将已内酰胺的加入量限定在40重量份以下，因此不会产生上述问题。
[0020] 优选的是，各组分重量份数如下：甲醛3300-3350份、二甘醇60-65份、尿素 1600-1650份、己内酰胺20-25份、氢氧化钠2-4份、水450-500份。
[0021] 优选的是，各组分重量份数如下：甲醛3300份、二甘醇60份、尿素1600份、己内酰 胺20份、氢氧化钠2份、水450份。
[0022] 本发明还提供了一种用于甘蔗渣刨花板的尿醛改性树脂胶的制备方法，将甲醛 与水混合，调节PH值为7. 5左右（PH值为7. 0-8. 0)，加入一次尿素，加入二甘醇，升温，在 88°C-97°C下保温，在30度水中测雾点，出雾点后调节PH7. 0左右（PH值为6. 5-7. 5)，降温 到72-75°时，加入二次尿素和水，保温15-20分钟；再加入已内酰胺再保温15-20min，继续 降温至40-42 °停止降温，放料，即得。
[0023] 上述的尿醛改性树脂胶可用于饰面刨花板装饰或制备胶合木结构构件。
[0024] 本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0025] 有益效果：
[0026] 1.本发明在传统的尿素-甲醛树脂碱-酸-碱合成工艺基础上，确定在首批尿素 进行初期加长反应后，反应液中游离甲醛含量较少时，再加入反应活性较大二甘醇，在反应 中后期，严格控制反应液pH值，使合成过程能可控进行，最后再加入第二批尿素捕捉游离 甲醛并进一步提高反应液反应程度。反应过程平稳易控制，可重复性好。
[0027]2.用合成的尿素-甲醛树脂制备胶合木结构构件，其包括胶合强度、木破率和胶 缝完整性在内的粘结性能能够满足《结构用集成材》（GB26899-2011)中II类胶粘剂和《木 结构试验方法标准》（GB/T50329-2002)对胶粘剂的要求。树脂常温条件即可实现固化，可 操作性强，粘结强度高，能够满足结构用集成材的实际需要。
[0028] 3.本发明树脂的储存期大于60天，且树脂颜色乳白至半透明，粘结色浅的木材胶 缝颜色协调性好，应用领域广。
[0029] 4.充分利用了二甘醇和己内酰胺的高反应活性，常温条件固化，以及尿素-甲醛 树脂的低成本性和韧性，本发明的尿素改性树脂的成本较三聚氰胺-尿素-甲醛树脂低得 多。
【具体实施方式】
[0030] 以下通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实 施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验和检测方法，按照常规的方法和条件 进行选择。
[0031] 实施例1 :
[0032] -种用于甘蔗渣刨花板的尿醛改性树脂胶及其制备方法，各组分重量份数如下： 甲醛3300份、二甘醇60份、尿素1600份、己内酰胺20份、氢氧化钠2份、水450份。
[0033] 制备方法如下：将甲醛与水混合，调节PH值为7. 5左右（氢氧化钠调节，加入量一 般为1份，下同），加入尿素，加入二甘醇，升温，在88°C-97°C下保温，在30度水中测雾点， 出雾点后调节PH7. 0左右（氢氧化钠调节，一般为1份），降温到75°时，加入二次尿素和 水，保温15-20分钟；再加入已内酰胺再保温15-20分钟，继续降温至40°停止降温，放料， 即得。
[0034] 上述制备方法中，尿素的第一批加入量为1050份，水的第一批加入量300份。
[0035] 实施例1的树脂技术指标如下：
[0036] 表 1
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