本发明属于人造板生产使用的改性胶黏剂，具体涉及室外家具型纤维板制造用改性胶黏剂及其制备方法。
背景技术：
中密度纤维板（简称MDF）由于具有表面平整光滑、幅面大、剖面结构均匀致密及机械加工性能良好等优点，广泛应用于家具制造、建筑装饰装修，近年来成为人造板增长最快的品种之一。MDF按照使用条件，可分为室内型中密度纤维板、室内型防潮型中密度纤维板和室外型中密度纤维板，室外型纤维板是经受室外条件的老化作用、水侵泡或通风场所经受水蒸气的湿热作用的中密度纤维板，主要应用于门窗板、室外挂板、装修板、活动房墙板等领域。国外室外型纤维板起步早工业化生产技术成熟，而国内研究生产极少。室外板由于长期暴露于自然环境中，对板材的耐水性、内结合强度及耐老化性等提出了很高的要求，这必然要求生产使用的胶黏剂必须具备优越的胶合强度、耐水性及耐老化等特性，国内外研究报道普遍使用异氰酸酯或酚醛树脂胶黏剂，虽然满足室外中密度纤维板那要求，但异氰酸酯及酚醛树脂存在合成设备工艺条件要求高，原料价格昂贵等特点，而脲醛树脂胶黏剂具有胶接强度高、固化快、色泽浅、成本低，而且原料易得、生产技术成熟和使用方便等优点，如何对脲醛树脂进行综合改性，制备一种成本相对较低，质量优异的改性胶黏剂，顺利应用室外型家具纤维板生产，成为人造板行业调结构、创新驱动和转型升级的关键。同时，随着人们生活水平的不断提高，对居室环境的要求也越来越高，绿色装饰材料的理念已深入人心，在当今环保安全意识日益增强的情况下，如何确保人造板制品甲醛释放量达环保E1级以上，更要克服传统的室外板制造使用MDI或PF树脂存在成本高市场难接受的缺陷，又保证其板材耐水性、耐老化及高强度等优点，是行业专业技术人期待解决的共性技术问题。因此，针对上述技术瓶颈问题，创新开发出一种低成本、超强度、低游醛、耐水及耐候性俱佳等室外家具型纤维板用改性胶黏剂意义重大。
技术实现要素：
本发明的目的在于：针对上述存在的不足，为了解决室外家具型纤维板目前存在的制造成本高、生产效率低、耐水耐候性不佳及游离甲醛释放污染环境等一系列问题。本发明提供了一种室外家具型纤维板用改性胶黏剂及其制备方法，本发明胶黏剂具有优良的稳定性、安全环保、生产成本低、胶合强度高及存放周期长等显著特点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种室外家具型纤维板制造用改性胶黏剂，由以下重量份的原料制成：甲醛300～320份、苯酚115～125份、尿素50～55份、三聚氰胺45～55份、碱液35～45份和水100～120份。
进一步地，所述的室外家具型纤维板制造用改性胶黏剂的制备方法，包括以下合成工艺步骤：
（1）启动搅拌器，向反应釜中加入水、苯酚及第一次碱液调节PH至8.0～9.5，控制温度在45～50℃；
（2）第一次加入甲醛，缓慢升温至90～95℃并保温反应45～60min；
（3）第二次加入甲醛，调节PH为7.0～8.0之间加入尿素，在90～95℃下保温50～60min；
（4）第二次加入碱液，保证PH值为7.5～8.5后，加入三聚氰胺，于85～90℃下保温反应30～60min，取样测定反应聚合度；
（5）当聚合度达到要求，冷却至40℃以下出料。
进一步地，所述的室外家具型纤维板制造用改性胶黏剂的制备方法，制备过程中原料依次在pH＝8.0～9.5、pH＝7.0～8.0以及pH＝7.5～8.5的介质中反应。
进一步地，所述碱液的质量浓度为20～50%的烧碱、氨水或三乙醇胺溶液中的一种或一种以上任意比例混合液。
进一步地，在步骤（2）和（3）中，所述甲醛两次投料重量比为第一次甲醛：第二次甲醛=2～3：1～2。
进一步地，在步骤（1）和（4）中，所述碱液两次投料重量比为第一次碱液：第二次碱液=2～3：1～2。
进一步地，在步骤（5）中，所述聚合度达到要求的标准为：T4杯粘度=16～25s，20℃。
本发明以尿素和三聚氰胺作为改性单体，采取共混反应法制备苯酚-三聚氰胺-尿素-甲醛树脂胶黏剂，且反应过程中甲醛和碱液分两次投料，其余原料一次投料。
本发明的室外家具型纤维板制造用改性胶黏剂质量为：外观为棕色粘稠液体，游离甲醛≤0.3%，粘度=16～25s（20℃，T-4杯），固体含量=55±1.0%， pH值=7.5～8.5，贮存期≥20d。
综上所述，本发明由于采用了上述方案，具有以下积极效果：
（1）本发明是针对室外家具型纤维板用酚醛树脂胶黏剂及三聚氰胺甲醛树脂胶黏剂的缺陷问题，创新合成方法，严格控制工艺步骤及反应条件，开发以尿素和三聚氰胺作为改性单体，采取共混反应法制备苯酚-三聚氰胺-尿素-甲醛树脂胶黏剂（简称PMUF），且反应过程中甲醛和碱液分两次投料，其余原料一次投料。
（2）本发明制备得到的改性胶黏剂具有优良的稳定性、环保的品质、较低的生产成本、胶合强度高及存放周期长等显著特点。
（3）本发明的改性胶粘剂突破传统改性胶黏剂的制造成本高、生产效率低、耐水耐候性不佳的缺陷，以及传统室外家具型纤维板存在的游离甲醛释放等瓶颈问题，顺利应用于生产室外家具型纤维板，使板材具有胶合强度高、防水性及耐候性好、生产成本低以及甲醛释放量达欧洲E1/ E0级级环保标准等优势，因此，本发明的改性胶粘剂被广泛应用于制造高端的户外挂板及挂墙板，改变了现有技术的改性胶黏剂仅应用于生产干燥状态下使用的室内家具型纤维板，或生产出的室外家具型纤维板甲醛释放量达不到环保E1级标准的历史。且大部分人造板企业的制胶车间无需要增加设备即可实现生产应用，对设备、生产工艺条件要求不高。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种室外家具型纤维板制造用改性胶黏剂，其原料配方如表1所示：
表1
注：F1、F2分别表示甲醛第一次、第二次加入量，OH-1、OH-2分别表示碱液第一次、第二次加入量，下同。
上述所述的室外家具型纤维板制造用改性胶黏剂的制备方法，包括以下合成工艺步骤：
（1）启动搅拌器，向反应釜中加入水、苯酚及第一次碱液（OH-1）调节PH至9.0～9.5，控制温度在45～50℃；
（2）第一次加入甲醛（F1），缓慢升温至90～95℃并保温反应45～50min；
（3）第二次加入甲醛（F2），调节PH为7.5～8.0之间加入尿素，在90～95℃下保温50～55min；
（4）第二次加入碱液（OH-2），保证PH值为8.0～8.5后，加入三聚氰胺，于85～90℃下保温反应30～45min，取样测定反应聚合度；
（5）当聚合度达到要求，冷却至40℃以下出料。
其中，所述的室外家具型纤维板制造用改性胶黏剂的制备方法，制备过程中原料依次在pH＝9.0～9.5、pH＝7.5～8.0以及pH＝8.0～8.5的介质中反应；所述碱液的质量浓度为20～50%的烧碱；在步骤（5）中，所述聚合度达到要求的标准为：T4杯粘度=16～25s，20℃。
按照实施例1制备得到的改性胶黏剂质量指标如表2所示：
表2
实施例2
一种室外家具型纤维板制造用改性胶黏剂，其原料配方如表3所示：
表3
上述所述的室外家具型纤维板制造用改性胶黏剂的制备方法，包括以下合成工艺步骤：
（1）启动搅拌器，向反应釜中加入水、苯酚及第一次碱液调节PH至8.5～9.0，控制温度在45～50℃；
（2）第一次加入甲醛，缓慢升温至90～95℃并保温反应50～60min；
（3）第二次加入甲醛，调节PH为7.5～8.0之间加入尿素，在90～95℃下保温55～60min；
（4）第二次加入碱液，保证PH值为7.5～8.0后，加入三聚氰胺，于85～90℃下保温反应40～55min，取样测定反应聚合度；
（5）当聚合度达到要求，冷却至40℃以下出料。
其中，所述的室外家具型纤维板制造用改性胶黏剂的制备方法，制备过程中原料依次在pH＝8.5～9.0、pH＝7.5～8.0以及pH＝7.5～8.0的介质中反应；所述碱液的质量浓度为20～50%的烧碱、氨水溶液任意比例混合液；在步骤（5）中，所述聚合度达到要求的标准为：T4杯粘度=16～25s，20℃。
按照实施例2制备得到的改性胶黏剂质量指标如表4所示：
表4
实施例3
一种室外家具型纤维板制造用改性胶黏剂，其原料配方如表5所示：
表5
上述所述的室外家具型纤维板制造用改性胶黏剂的制备方法，包括以下合成工艺步骤：
（1）启动搅拌器，向反应釜中加入水、苯酚及第一次碱液调节PH至8.0～8.5，控制温度在45～50℃；
（2）第一次加入甲醛，缓慢升温至90～95℃并保温反应50～55min；
（3）第二次加入甲醛，调节PH为7.0～7.5之间加入尿素，在90～95℃下保温53～58min；
（4）第二次加入碱液，保证PH值为7.5～8.0后，加入三聚氰胺，于85～90℃下保温反应40～50min，取样测定反应聚合度；
（5）当聚合度达到要求，冷却至40℃以下出料。
其中，所述的室外家具型纤维板制造用改性胶黏剂的制备方法，制备过程中原料依次在pH＝8.0～8.5、pH＝7.0～7.5以及pH＝7.5～8.0的介质中反应；所述碱液的质量浓度为20～50%的烧碱、三乙醇胺溶液任意比例混合液；在步骤（5）中，所述聚合度达到要求的标准为：T4杯粘度=16～25s，20℃。
按照实施例3制备得到的改性胶黏剂质量指标如表6所示：
表6
实施例4
一种室外家具型纤维板制造用改性胶黏剂，其原料配方如表7所示：
表7
上述所述的室外家具型纤维板制造用改性胶黏剂的制备方法，包括以下合成工艺步骤：
（1）启动搅拌器，向反应釜中加入水、苯酚及第一次碱液调节PH至8.0～8.5，控制温度在45～50℃；
（2）第一次加入甲醛，缓慢升温至90～95℃并保温反应45～55min；
（3）第二次加入甲醛，调节PH为7.0～7.5之间加入尿素，在90～95℃下保温52～57min；
（4）第二次加入碱液，保证PH值为8.0～8.5后，加入三聚氰胺，于85～90℃下保温反应45～55min，取样测定反应聚合度；
（5）当聚合度达到要求，冷却至40℃以下出料。
其中，所述的室外家具型纤维板制造用改性胶黏剂的制备方法，制备过程中原料依次在pH＝8.0～8.5、pH＝7.0～7.5以及pH＝8.0～8.5的介质中反应；所述碱液的质量浓度为20～50%的烧碱、氨水或三乙醇胺溶液任意比例混合液；在步骤（5）中，所述聚合度达到要求的标准为：T4杯粘度=16～25s，20℃。
按照实施例4制备得到的改性胶黏剂质量指标如表8所示：
表8
将上述实施例1～4的改性胶黏剂用于生产E1/ E0级环保室外家具型纤维板，其生产时执行如下工艺：
施胶量按200～230㎏/m3，固体石蜡量按6.0～8.0㎏/m3，在连续平压生产线上，压机速度220～270mm/s，5个区热压温度分别为：225～230，240～245，205～220，190～200，170～175。按GB/T 17657-2009《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》对产品性能进行检测，甲醛释放量用穿孔法检测。实施例1～4制备的室外家具型纤维板各项性能指标如表9所示。
表9
从表9实验数据可知，使用本发明改性胶黏剂生产室外家具型纤维板，其甲醛释放量远低于国标GB 18580-2001《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》的E1级（≤9.0mg/100g)的标准，其物理力学性能达到国家标准GB/T 11718-2009《中密度纤维板》规定的室外状态下使用的家具型中纤板（MDF-FN EXT）要求，实现了室外家具用纤维板的高强度、耐水耐老化、高尺寸稳定性及绿色环保的特性。
综上所述，本发明是针对室外家具型纤维板用酚醛树脂胶黏剂及三聚氰胺甲醛树脂胶黏剂的缺陷问题，创新合成方法，严格控制工艺步骤及反应条件，开发以尿素和三聚氰胺作为改性单体，采取共混反应法制备苯酚-三聚氰胺-尿素-甲醛树脂胶黏剂（简称PMUF），且反应过程中甲醛和碱液分两次投料，其余原料一次投料。本发明的改性胶黏剂具有优良的稳定性、环保的品质、较低的生产成本、胶合强度高及存放周期长等显著特点。本发明的改性胶粘剂突破传统改性胶黏剂的制造成本高、生产效率低、耐水耐候性不佳的缺陷，以及传统室外家具型纤维板存在的游离甲醛释放等瓶颈问题，顺利应用于生产室外家具型纤维板，使板材具有胶合强度高、防水性及耐候性好、生产成本低以及甲醛释放量达欧洲E1/ E0级级环保标准等优势，因此，本发明的改性胶粘剂被广泛应用于制造高端的户外挂板及挂墙板，改变了现有技术的改性胶黏剂仅应用于生产干燥状态下使用的室内家具型纤维板，或生产出的室外家具型纤维板甲醛释放量达不到环保E1级标准的历史。且大部分人造板企业的制胶车间无需要增加设备即可实现生产应用，对设备、生产工艺条件要求不高。
本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在没有背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。