木质素磺酸钠的制作方法

木质素磺酸钠
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脲醛预缩液
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尿素合成改性脲醛树脂木材胶粘剂及其制备方法
技术领域
1.本发明属于人造板生产中的木材胶粘剂及高分子材料领域，尤其涉及一种木质素磺酸钠
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脲醛预缩液
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尿素合成改性脲醛树脂木材胶粘剂及其制备方法。


背景技术：

2.uf树脂(脲醛树脂)的制备需要先将甲醛溶液运输到工厂，再分批加入尿素进行合成。树脂合成过程中，制胶车间中的甲醛对人体危害较大，因为甲醛对人体的眼、黏膜、呼吸道有严重的刺激作用。此外，在木质复合产品的后续使用过程中，它会持续向外界释放甲醛，危害人体健康。为此，多年以前，李建章等(高浓度甲醛与ufc——人造板工业用脲醛树脂原料的发展方向[j].林产工业:48-51[2007-01-18])提出使用脲醛预缩液合成脲醛树脂胶粘剂，这样不仅可节约运输成本，也可防止甲醛的自聚，提高甲醛的低温贮存稳定性。
[0003]
木质素磺酸盐是亚硫酸盐法制浆黑液的主要成分，我国每年造纸产生的制浆黑液在450万吨以上，而木质素磺酸盐的利用率却不到10％，如何高效利用木质素及其衍生物成为多领域的研究热点。木质素磺酸钠
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脲醛预缩液
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尿素共缩聚树脂(sluf)木材胶粘剂是一种以木质素磺酸钠、脲醛预缩液、尿素为主要原料，通过“碱
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酸
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碱”工艺合成的一种共缩聚树脂胶粘剂。和纯uf树脂相比，sluf树脂的力学性能相当，具有良好的贮存期，较低的游离甲醛含量；并且利用价格低廉的木质素磺酸钠高比率替代尿素，用于人造板生产的木材胶粘剂行业，可兼顾成本与环保。因此，对sluf树脂胶粘剂进行深入研究具有较大意义。
[0004]
发明人在《基于ufc-木质素磺酸钠改性脲醛树脂的合成与表征(林产工业，2021，58(04)：53-58)》和《ufc-木质素磺酸钠共缩聚树脂固化动力学及热性能分析(桂林理工大学学报，2021,41(4):851-857)》中对木质素磺酸钠
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脲醛预缩液
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尿素制备改性脲醛树脂木材胶粘剂进行了初步研究。


技术实现要素：

[0005]
本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单、综合性能优良的木质素磺酸钠
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脲醛预缩液
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尿素合成改性脲醛树脂木材胶粘剂及其制备方法。
[0006]
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
[0007]
木质素磺酸钠
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脲醛预缩液
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尿素合成改性脲醛树脂木材胶粘剂(sluf)，以木质素磺酸钠、脲醛预缩液和尿素为主要原料，氢氧化钠和甲酸或乙酸为催化剂，通过“碱
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酸
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碱”合成工艺，发生共缩聚反应合成；其中，木质素磺酸钠与尿素的质量比为0.21～0.40，脲醛预缩液中甲醛与尿素的摩尔比为6:1，甲醛与尿素的摩尔比为1.2。
[0008]
该胶粘剂为深褐色液体，游离甲醛含量为0.10％～0.21％，固体含量为47.0％～53.0％，ph为7.0～8.0，粘度为17.0～20.0s(涂-4杯，30℃)，贮存期为30～60天，胶合强度≥0.70mpa(，满足国家“ii”类胶合板标准)。
[0009]
上述合成改性脲醛树脂木材胶粘剂的制备方法，采用蒸馏水、氢氧化钠、多聚甲醛
和尿素制备无色透明的脲醛预缩液；将制得的脲醛预缩液与木质素磺酸钠、尿素在催化剂条件下发生共缩聚反应。
[0010]
上述制备方法，包括以下步骤，其中原料份数为重量份：
[0011]
(1)在反应釜中加入2160.0份质量分数50％的甲醛溶液后开动搅拌器，用碱溶液调节ph至8.0～9.0，升温至90℃后，将360.0份尿素均分为三批加入反应釜反应至溶液澄清透明后冷却至室温，加入蒸馏水将50％的甲醛溶液调成37％的甲醛溶液，下料得到无色透明的脲醛预缩液(ufc)，脲醛预缩液中甲醛与尿素的摩尔比为6:1；
[0012]
(2)在反应釜中加入291.9份脲醛预缩液和37.8～72.0份木质素磺酸钠后开动搅拌器，用碱溶液调节ph至8.0～9.0，然后加入97.2份第一批尿素(u1)，程序升温至88℃，保温20min后加入61.3份第二批尿素(u2)，保温20min；
[0013]
(3)用酸溶液调节ph至5.0～5.5，反应至粘度为17.0～20.0s(涂-4杯，30℃)，降温至60℃后用碱溶液调节ph至7.0～8.0，最后加入21.5份第三批尿素(u3)，保温20min后冷却至室温，下料得到深褐色sluf树脂，其中甲醛与尿素的最终摩尔比为1.2。
[0014]
碱溶液是质量分数40％的氢氧化钠溶液，酸溶液是质量分数30％的甲酸或乙酸溶液。
[0015]
升温速度为1℃/2min。
[0016]
发明人在前期对sluf树脂初步研究的基础上进行改进，研制了一种木质素磺酸钠
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脲醛预缩液
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尿素合成改性脲醛树脂木材胶粘剂，以木质素磺酸钠、脲醛预缩液和尿素为主要原料，氢氧化钠和甲酸或乙酸为催化剂，通过“碱
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酸
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碱”合成工艺，发生共缩聚反应合成；其中，木质素磺酸钠与尿素的质量比为0.21～0.40，脲醛预缩液中甲醛与尿素的摩尔比为6:1，甲醛与尿素的摩尔比为1.2。据此，还建立了相应制备方法。本发明能有效地将木质素磺酸钠引入共聚体系中，实现木质素磺酸钠、脲醛预缩液和尿素的共缩聚反应。与前期研究相比，本发明增加了木质素磺酸钠用量，改变了脲醛预缩液中甲醛与尿素的摩尔比，降低了甲醛与尿素的摩尔比，但产品与纯脲醛(uf)树脂相比性能相似、贮存期更长，可广泛运用于人造板工业。总之，本发明实现了制浆黑液中木质素磺酸钠的有效利用，原料来源广泛，价格低廉；合成工艺与uf树脂类似，生产设备无需更换，各项参数无需太多调整；产品有效降低了树脂中的游离甲醛含量，更具环保优势，提高了胶合板实际生产中的可操作性。
具体实施方式
[0017]
实施例1
[0018]
uf,原料配比：脲醛预缩液中甲醛与尿素的摩尔比为6:1，甲醛与尿素的摩尔比为1.2:1。
[0019]
制备方法：
[0020]
(1)在反应釜中加入291.9份脲醛预缩液，加入97.2份u1，用碱溶液(质量分数为40％的氢氧化钠溶液，下同)调节ph至8.0～9.0，升温至88℃，保温20min后加入61.3份u2，保温20min；
[0021]
(2)用酸溶液(质量分数为30％的甲酸溶液)调节ph至5.0～5.5，反应至粘度为17.0～20.0s(涂-4杯，30℃)，降温至60℃后用碱溶液调节ph至7.0～8.0，最后加入21.5份u3，保温20min后冷却至室温，下料得到乳白色uf树脂。
[0022]
其中，脲醛预缩液预先按以下步骤制备(以下各实施例均类似)：在反应釜中加入2160.0份质量分数50％的甲醛溶液后开动搅拌器，用碱溶液调节ph至8.0～9.0，升温至90℃后，将360.0份尿素均分为三批加入反应釜反应至溶液澄清透明后冷却至室温，加入蒸馏水将50％的甲醛溶液调成37％的甲醛溶液，下料得到无色透明的脲醛预缩液。
[0023]
产品性能：胶粘剂为乳白色液体，游离甲醛含量为0.27％，固体含量为48.92％，粘度17.37s(涂-4杯，30℃)，贮存期为15天，胶合强度≥0.7mpa，所制备的胶合板达到国家“ii”类胶合板标准。
[0024]
实施例2
[0025]
sluf-1，原料配比：脲醛预缩液中甲醛与尿素的摩尔比为6:1，木质素磺酸钠与尿素的质量比0.21:1，甲醛与尿素的摩尔比为1.2:1。
[0026]
制备方法：
[0027]
(1)在反应釜中加入291.9份脲醛预缩液，37.8份木质素磺酸钠后开动搅拌器，用碱溶液(质量分数为40％的氢氧化钠溶液，下同)调节ph至8.0～9.0，然后加入97.2份u1，升温至88℃，保温20min后加入61.3份u2，保温20min；
[0028]
(2)用酸溶液(质量分数为30％的甲酸溶液)调节ph至5.0～5.5，反应至粘度为17.0～20.0s(涂-4杯，30℃)，降温至60℃后用碱溶液调节ph至7.0～8.0，最后加入21.5份u3，保温20min后冷却至室温，下料得到深褐色sluf树脂。
[0029]
其中脲醛预缩液制备方法同实施例1。
[0030]
产品性能：胶粘剂为深褐色液体，游离甲醛含量为0.21％，固体含量为50.40％，粘度17.12s(涂-4杯，30℃)，贮存期为40～50天，胶合强度≥0.7mpa，所制备的胶合板达到国家“ii”类胶合板标准。
[0031]
实施例3
[0032]
sluf-2，原料配比：脲醛预缩液中甲醛与尿素的摩尔比为6:1，木质素磺酸钠与尿素的质量比0.27:1，甲醛与尿素的摩尔比为1.2:1。
[0033]
制备方法：
[0034]
(1)在反应釜中加入291.9份脲醛预缩液，48.6份木质素磺酸钠后开动搅拌器，用碱溶液调节ph至8.0～9.0，然后加入97.2份u1，升温至88℃，保温20min后加入61.3份u2，保温20min；
[0035]
(2)用酸溶液(质量分数为30％的甲酸溶液)调节ph至5.0～5.5，反应至粘度为17.0～20.0s(涂-4杯，30℃)，降温至60℃后用碱溶液调节ph至7.0～8.0，最后加入21.5份u3，保温20min后冷却至室温，下料得到深褐色sluf树脂。
[0036]
其中脲醛预缩液制备方法同实施例1。
[0037]
产品性能：胶粘剂为深褐色液体，游离甲醛含量为0.17％，固体含量为50.84％，粘度17.36s(涂-4杯，30℃)，贮存期为50～60天，胶合强度≥0.7mpa，所制备的胶合板达到国家“ii”类胶合板标准。
[0038]
实施例4
[0039]
sluf-3，原料配比：脲醛预缩液中甲醛与尿素的摩尔比为6:1，木质素磺酸钠与尿素的质量比0.33:1，甲醛与尿素的摩尔比为1.2:1。
[0040]
制备方法：
[0041]
(1)在反应釜中加入291.9份脲醛预缩液，59.4份木质素磺酸钠后开动搅拌器，用碱溶液调节ph至8.0～9.0，然后加入97.2份第一批尿素(u1)，升温至88℃，保温20min后加入61.3份第二批尿素(u2)，保温20min；
[0042]
(2)用酸溶液(质量分数为30％的乙酸溶液)调节ph至5.0～5.5，反应至粘度为17.0～20.0s(涂-4杯，30℃)，降温至60℃后用碱溶液调节ph至7.0～8.0，最后加入21.5份第三批尿素(u3)，保温20min后冷却至室温，下料得到深褐色sluf树脂。
[0043]
产品性能：胶粘剂为深褐色液体，游离甲醛含量为0.13％，固体含量为51.72％，粘度17.95s(涂-4杯，30℃)，贮存期为35～45天，胶合强度≥0.7mpa，所制备的胶合板达到国家“ii”类胶合板标准。
[0044]
实施例5
[0045]
sluf-4，原料配比：脲醛预缩液中甲醛与尿素的摩尔比为6:1，木质素磺酸钠与尿素的质量比0.40:1，甲醛与尿素的摩尔比为1.2:1。
[0046]
制备方法：
[0047]
(1)在反应釜中加入291.9份脲醛预缩液，72.0份木质素磺酸钠后开动搅拌器，用碱溶液调节ph至8.0～9.0，然后加入97.2份第一批尿素(u1)，升温至88℃，保温20min后加入61.3份第二批尿素(u2)，保温20min；
[0048]
(2)用酸溶液(质量分数为30％的乙酸溶液)调节ph至5.0～5.5，反应至粘度为17.0～20.0s(涂-4杯，30℃)，降温至60℃后用碱溶液调节ph至7.0～8.0，最后加入21.5份第三批尿素(u3)，保温20min后冷却至室温，下料得到深褐色sluf树脂。
[0049]
产品性能：胶粘剂为深褐色液体，游离甲醛含量为0.10％，固体含量为52.42％，粘度18.12s(涂-4杯，30℃)，贮存期为30～40天，胶合强度≥0.7mpa，所制备的胶合板达到国家“ii”类胶合板标准。
[0050][0051]
结果分析：实验结果表明，本发明制备的sluf木材胶粘剂除外观与纯uf木材胶粘剂有较大区别外，其他性能并无较大的区别。此外，木质素磺酸钠的引入有效降低了树脂中的游离甲醛含量，更具环保优势。木质磺酸钠还极大延长了树脂的贮存期，提高了胶合板实际生产中的可操作性。