內容編輯改性尿素酚醛樹脂的研究
來源: 酚醛樹脂和塑料是世界上早實現工業化的合成樹脂，迄今已有80 多年的歷史。酚醛樹脂具有膠結強度和耐水性；在高溫高濕的環境中有相當高的耐久性；耐酸、耐化學藥劑的侵蝕；具有廣泛改性的特點，能與多種樹脂混合使用，是一類性能優良的結構膠粘劑 發布時間: 2014-02-15 13:46 5589 次瀏覽 大小: 16px 14px 12px
在美國、日本和歐洲，木材工業中酚醛樹脂膠粘劑的用量是脲醛樹脂膠的兩倍。在我國，酚醛樹脂膠的用量較少，木材工業使用的膠粘劑百分之八十以上是脲醛樹脂膠，主要原因在于制造脲醛膠的主要原料——尿素價格遠低于苯酚，而且脲醛樹脂固化速度快，因此在室內用人造板生產中廣泛應用。但隨著我國經濟的發展，整體消費結構正向建筑業傾斜，因此室外用人造板的市場前景廣闊。例如酚醛膠刨花板可用于室外做墻板、混凝土模板、包裝材料、地板、還可以取代部分珍貴木材和部分鋼材來制造車輛車廂板。此外，值得一提的是，近年來，火災事故中煙和氣體的放出是人員損傷的主要原因，阻燃和燃燒速度成為衡量建筑材料的關鍵性能指標，而酚醛樹脂復合材料具有不燃性、低發煙率、氣體放出，因此，在美國等酚醛樹脂膠粘劑的用量很大。
酚醛樹脂和塑料是世界上早實現工業化的合成樹脂，迄今已有80 多年的歷史。酚醛樹脂具有膠結強度和耐水性；在高溫高濕的環境中有相當高的耐久性；耐酸、耐化學藥劑的侵蝕；具有廣泛改性的特點，能與多種樹脂混合使用，是一類性能優良的結構膠粘劑。
在美國、日本和歐洲，木材工業中酚醛樹脂膠粘劑的用量是脲醛樹脂膠的兩倍。在我國，酚醛樹脂膠的用量較少，木材工業使用的膠粘劑百分之八十以上是脲醛樹脂膠，主要原因在于制造脲醛膠的主要原料——尿素價格遠低于苯酚，而且脲醛樹脂固化速度快，因此在室內用人造板生產中廣泛應用。但隨著我國經濟的發展，整體消費結構正向建筑業傾斜，因此室外用人造板的市場前景廣闊。例如酚醛膠刨花板可用于室外做墻板、混凝土模板、包裝材料、地板、還可以取代部分珍貴木材和部分鋼材來制造車輛車廂板。此外，值得一提的是，近年來，火災事故中煙和氣體的放出是人員損傷的主要原因，阻燃和燃燒速度成為衡量建筑材料的關鍵性能指標，而酚醛樹脂復合材料具有不燃性、低發煙率、氣體放出，因此，在美國等酚醛樹脂膠粘劑的用量很大。
但酚醛樹脂膠由于存在以下缺點，限制了市場對它的需求。
（1）固化時間長，生產線的勞動生產率不高；
（2）價格較貴；
（3）含有游離酚、游離醛，如果釋放量超標會影響人體健康。
針對上述問題，人們對酚醛膠進行了廣泛的改性，在酚醛樹脂優良物理、化學性能的前提下，縮短樹脂固化時間；降低膠中的游離酚、游離醛含量；降低酚醛膠的生產成本成為研究的熱點。在縮短樹脂固化時間方面已取得了很大進步。其中利用廉價的尿素替代部分苯酚，合成固化速度快、成本低的復合型酚醛樹脂是酚醛樹脂改性的途徑。
2 試驗材料與方法
2.1. 改性酚醛樹脂膠的合成
2.1.1 主要原料見表1
2.1.2 制備工藝
2.1.2.1 未改性酚醛樹脂制備工藝
將計量好的苯酚、氫氧化鈉和水同時投入反應釜，攪拌五分鐘~十五分鐘，使內溫降至四十~四十二℃，加入一部分甲醛，升溫至八十~八十五℃，保溫反應45min 后，在十~十五min 內將反應液加熱至沸騰，在沸騰狀態下保持十min，降溫至八十~八十五℃，加入剩余甲醛，在八十五~九十℃下反應至粘度合格，降溫至三十℃出料。
按照該配方制備的酚醛樹脂與尿素改性酚醛樹脂進行對比
2.1.2.2 改性工藝
將苯酚、尿素、氫氧化鈉和水按照比例投入反應釜，氫氧化鈉分兩次加入，甲醛分三次加入，反應中間過程加入尿素。
2.2 樹脂性能分析
酚醛樹脂膠粘劑的理化性能測試方法及技術指標主要參照中華人民共和國標準GB/T14074—93、GB/T 14732—93。GB/T 14732—93 中沒有列出刨花板酚醛樹脂膠的技術指標，參照其中的FQBRH（W、G）項來衡量合成的PUF 樹脂的性能。由于GB/T 14074—93 只適用于醇溶性酚醛樹脂（脫水后的樹脂），標準中沒有水溶性酚醛樹脂（不脫水樹脂）聚合時間的測定方法。實驗中用該標準的測定方法表示聚合時間的相對變化。
2.3 膠粘劑熱性能分析
實驗利用差式掃描量熱法（DSC）檢測未改性和改性后的酚醛膠熱性能的變化，定性說明改性前后酚醛樹脂膠熱性能的改變。
2.4 刨花板制備
2.4.1 實驗條件
刨花含水率：≤2%
刨花施膠：采用氣壓（0.4Mpa）噴膠方法，在實驗室的拌膠機內進行。施膠后的刨花采用手工鋪裝。
預壓壓力：1.5 Mpa，時間1min
施膠量：9%
防水劑：石蠟乳液，實驗室自制
施蠟量：0.6%
預定密度：0.7g/cm3
板的厚度：12mm
固化劑：丁酸乙脂
施加量：百分之十
熱壓溫度：一百八十℃
在美國、日本和歐洲，木材工業中酚醛樹脂膠粘劑的用量是脲醛樹脂膠的兩倍。在我國，酚醛樹脂膠的用量較少，木材工業使用的膠粘劑百分之八十以上是脲醛樹脂膠，主要原因在于制造脲醛膠的主要原料——尿素價格遠低于苯酚，而且脲醛樹脂固化速度快，因此在室內用人造板生產中廣泛應用。但隨著我國經濟的發展，整體消費結構正向建筑業傾斜，因此室外用人造板的市場前景廣闊。例如酚醛膠刨花板可用于室外做墻板、混凝土模板、包裝材料、地板、還可以取代部分珍貴木材和部分鋼材來制造車輛車廂板。此外，值得一提的是，近年來，火災事故中煙和氣體的放出是人員損傷的主要原因，阻燃和燃燒速度成為衡量建筑材料的關鍵性能指標，而酚醛樹脂復合材料具有不燃性、低發煙率、氣體放出，因此，在美國等酚醛樹脂膠粘劑的用量很大。
但酚醛樹脂膠由于存在以下缺點，限制了市場對它的需求。
（1）固化時間長，生產線的勞動生產率不高；
（2）價格較貴；
（3）含有游離酚、游離醛，如果釋放量超標會影響人體健康。
針對上述問題，人們對酚醛膠進行了廣泛的改性，在酚醛樹脂優良物理、化學性能的前提下，縮短樹脂固化時間；降低膠中的游離酚、游離醛含量；降低酚醛膠的生產成本成為研究的熱點。在縮短樹脂固化時間方面已取得了很大進步。其中利用廉價的尿素替代部分苯酚，合成固化速度快、成本低的復合型酚醛樹脂是酚醛樹脂改性的途徑。
2 試驗材料與方法
2.1. 改性酚醛樹脂膠的合成
2.1.1 主要原料見表1
2.1.2 制備工藝
2.1.2.1 未改性酚醛樹脂制備工藝
將計量好的苯酚、氫氧化鈉和水同時投入反應釜，攪拌五分鐘~十五分鐘，使內溫降至四十~四十二℃，加入一部分甲醛，升溫至八十~八十五℃，保溫反應45min 后，在十~十五min 內將反應液加熱至沸騰，在沸騰狀態下保持十min，降溫至八十~八十五℃，加入剩余甲醛，在八十五~九十℃下反應至粘度合格，降溫至三十℃出料。
按照該配方制備的酚醛樹脂與尿素改性酚醛樹脂進行對比
2.1.2.2 改性工藝
將苯酚、尿素、氫氧化鈉和水按照比例投入反應釜，氫氧化鈉分兩次加入，甲醛分三次加入，反應中間過程加入尿素。
2.2 樹脂性能分析
酚醛樹脂膠粘劑的理化性能測試方法及技術指標主要參照中華人民共和國標準GB/T14074—93、GB/T 14732—93。GB/T 14732—93 中沒有列出刨花板酚醛樹脂膠的技術指標，參照其中的FQBRH（W、G）項來衡量合成的PUF 樹脂的性能。由于GB/T 14074—93 只適用于醇溶性酚醛樹脂（脫水后的樹脂），標準中沒有水溶性酚醛樹脂（不脫水樹脂）聚合時間的測定方法。實驗中用該標準的測定方法表示聚合時間的相對變化。
2.3 膠粘劑熱性能分析
實驗利用差式掃描量熱法（DSC）檢測未改性和改性后的酚醛膠熱性能的變化，定性說明改性前后酚醛樹脂膠熱性能的改變。
2.4 刨花板制備
2.4.1 實驗條件
刨花含水率：≤2%
刨花施膠：采用氣壓（0.4Mpa）噴膠方法，在實驗室的拌膠機內進行。施膠后的刨花采用手工鋪裝。
預壓壓力：1.5 Mpa，時間1min
施膠量：9%
防水劑：石蠟乳液，實驗室自制
施蠟量：0.6%
預定密度：0.7g/cm3
板的厚度：12mm
固化劑：丁酸乙脂
施加量：百分之十
熱壓溫度：一百八十℃