内容编辑改性尿素酚醛树脂的研究
来源: 酚醛树脂和塑料是世界上早实现工业化的合成树脂，迄今已有80 多年的历史。酚醛树脂具有胶结强度和耐水性；在高温高湿的环境中有相当高的耐久性；耐酸、耐化学药剂的侵蚀；具有广泛改性的特点，能与多种树脂混合使用，是一类性能优良的结构胶粘剂 发布时间: 2014-02-15 13:46 6139 次浏览 大小: 16px 14px 12px
在美国、日本和欧洲，木材工业中酚醛树脂胶粘剂的用量是脲醛树脂胶的两倍。在我国，酚醛树脂胶的用量较少，木材工业使用的胶粘剂百分之八十以上是脲醛树脂胶，主要原因在于制造脲醛胶的主要原料——尿素价格远低于苯酚，而且脲醛树脂固化速度快，因此在室内用人造板生产中广泛应用。但随着我国经济的发展，整体消费结构正向建筑业倾斜，因此室外用人造板的市场前景广阔。例如酚醛胶刨花板可用于室外做墙板、混凝土模板、包装材料、地板、还可以取代部分珍贵木材和部分钢材来制造车辆车厢板。此外，值得一提的是，近年来，火灾事故中烟和气体的放出是人员损伤的主要原因，阻燃和燃烧速度成为衡量建筑材料的关键性能指标，而酚醛树脂复合材料具有不燃性、低发烟率、气体放出，因此，在美国等酚醛树脂胶粘剂的用量很大。
酚醛树脂和塑料是世界上早实现工业化的合成树脂，迄今已有80 多年的历史。酚醛树脂具有胶结强度和耐水性；在高温高湿的环境中有相当高的耐久性；耐酸、耐化学药剂的侵蚀；具有广泛改性的特点，能与多种树脂混合使用，是一类性能优良的结构胶粘剂。
在美国、日本和欧洲，木材工业中酚醛树脂胶粘剂的用量是脲醛树脂胶的两倍。在我国，酚醛树脂胶的用量较少，木材工业使用的胶粘剂百分之八十以上是脲醛树脂胶，主要原因在于制造脲醛胶的主要原料——尿素价格远低于苯酚，而且脲醛树脂固化速度快，因此在室内用人造板生产中广泛应用。但随着我国经济的发展，整体消费结构正向建筑业倾斜，因此室外用人造板的市场前景广阔。例如酚醛胶刨花板可用于室外做墙板、混凝土模板、包装材料、地板、还可以取代部分珍贵木材和部分钢材来制造车辆车厢板。此外，值得一提的是，近年来，火灾事故中烟和气体的放出是人员损伤的主要原因，阻燃和燃烧速度成为衡量建筑材料的关键性能指标，而酚醛树脂复合材料具有不燃性、低发烟率、气体放出，因此，在美国等酚醛树脂胶粘剂的用量很大。
但酚醛树脂胶由于存在以下缺点，限制了市场对它的需求。
（1）固化时间长，生产线的劳动生产率不高；
（2）价格较贵；
（3）含有游离酚、游离醛，如果释放量超标会影响人体健康。
针对上述问题，人们对酚醛胶进行了广泛的改性，在酚醛树脂优良物理、化学性能的前提下，缩短树脂固化时间；降低胶中的游离酚、游离醛含量；降低酚醛胶的生产成本成为研究的热点。在缩短树脂固化时间方面已取得了很大进步。其中利用廉价的尿素替代部分苯酚，合成固化速度快、成本低的复合型酚醛树脂是酚醛树脂改性的途径。
2 试验材料与方法
2.1. 改性酚醛树脂胶的合成
2.1.1 主要原料见表1
2.1.2 制备工艺
2.1.2.1 未改性酚醛树脂制备工艺
将计量好的苯酚、氢氧化钠和水同时投入反应釜，搅拌五分钟~十五分钟，使内温降至四十~四十二℃，加入一部分甲醛，升温至八十~八十五℃，保温反应45min 后，在十~十五min 内将反应液加热至沸腾，在沸腾状态下保持十min，降温至八十~八十五℃，加入剩余甲醛，在八十五~九十℃下反应至粘度合格，降温至三十℃出料。
按照该配方制备的酚醛树脂与尿素改性酚醛树脂进行对比
2.1.2.2 改性工艺
将苯酚、尿素、氢氧化钠和水按照比例投入反应釜，氢氧化钠分两次加入，甲醛分三次加入，反应中间过程加入尿素。
2.2 树脂性能分析
酚醛树脂胶粘剂的理化性能测试方法及技术指标主要参照中华人民共和国标准GB/T14074—93、GB/T 14732—93。GB/T 14732—93 中没有列出刨花板酚醛树脂胶的技术指标，参照其中的FQBRH（W、G）项来衡量合成的PUF 树脂的性能。由于GB/T 14074—93 只适用于醇溶性酚醛树脂（脱水后的树脂），标准中没有水溶性酚醛树脂（不脱水树脂）聚合时间的测定方法。实验中用该标准的测定方法表示聚合时间的相对变化。
2.3 胶粘剂热性能分析
实验利用差式扫描量热法（DSC）检测未改性和改性后的酚醛胶热性能的变化，定性说明改性前后酚醛树脂胶热性能的改变。
2.4 刨花板制备
2.4.1 实验条件
刨花含水率：≤2%
刨花施胶：采用气压（0.4Mpa）喷胶方法，在实验室的拌胶机内进行。施胶后的刨花采用手工铺装。
预压压力：1.5 Mpa，时间1min
施胶量：9%
防水剂：石蜡乳液，实验室自制
施蜡量：0.6%
预定密度：0.7g/cm3
板的厚度：12mm
固化剂：丁酸乙脂
施加量：百分之十
热压温度：一百八十℃
在美国、日本和欧洲，木材工业中酚醛树脂胶粘剂的用量是脲醛树脂胶的两倍。在我国，酚醛树脂胶的用量较少，木材工业使用的胶粘剂百分之八十以上是脲醛树脂胶，主要原因在于制造脲醛胶的主要原料——尿素价格远低于苯酚，而且脲醛树脂固化速度快，因此在室内用人造板生产中广泛应用。但随着我国经济的发展，整体消费结构正向建筑业倾斜，因此室外用人造板的市场前景广阔。例如酚醛胶刨花板可用于室外做墙板、混凝土模板、包装材料、地板、还可以取代部分珍贵木材和部分钢材来制造车辆车厢板。此外，值得一提的是，近年来，火灾事故中烟和气体的放出是人员损伤的主要原因，阻燃和燃烧速度成为衡量建筑材料的关键性能指标，而酚醛树脂复合材料具有不燃性、低发烟率、气体放出，因此，在美国等酚醛树脂胶粘剂的用量很大。
但酚醛树脂胶由于存在以下缺点，限制了市场对它的需求。
（1）固化时间长，生产线的劳动生产率不高；
（2）价格较贵；
（3）含有游离酚、游离醛，如果释放量超标会影响人体健康。
针对上述问题，人们对酚醛胶进行了广泛的改性，在酚醛树脂优良物理、化学性能的前提下，缩短树脂固化时间；降低胶中的游离酚、游离醛含量；降低酚醛胶的生产成本成为研究的热点。在缩短树脂固化时间方面已取得了很大进步。其中利用廉价的尿素替代部分苯酚，合成固化速度快、成本低的复合型酚醛树脂是酚醛树脂改性的途径。
2 试验材料与方法
2.1. 改性酚醛树脂胶的合成
2.1.1 主要原料见表1
2.1.2 制备工艺
2.1.2.1 未改性酚醛树脂制备工艺
将计量好的苯酚、氢氧化钠和水同时投入反应釜，搅拌五分钟~十五分钟，使内温降至四十~四十二℃，加入一部分甲醛，升温至八十~八十五℃，保温反应45min 后，在十~十五min 内将反应液加热至沸腾，在沸腾状态下保持十min，降温至八十~八十五℃，加入剩余甲醛，在八十五~九十℃下反应至粘度合格，降温至三十℃出料。
按照该配方制备的酚醛树脂与尿素改性酚醛树脂进行对比
2.1.2.2 改性工艺
将苯酚、尿素、氢氧化钠和水按照比例投入反应釜，氢氧化钠分两次加入，甲醛分三次加入，反应中间过程加入尿素。
2.2 树脂性能分析
酚醛树脂胶粘剂的理化性能测试方法及技术指标主要参照中华人民共和国标准GB/T14074—93、GB/T 14732—93。GB/T 14732—93 中没有列出刨花板酚醛树脂胶的技术指标，参照其中的FQBRH（W、G）项来衡量合成的PUF 树脂的性能。由于GB/T 14074—93 只适用于醇溶性酚醛树脂（脱水后的树脂），标准中没有水溶性酚醛树脂（不脱水树脂）聚合时间的测定方法。实验中用该标准的测定方法表示聚合时间的相对变化。
2.3 胶粘剂热性能分析
实验利用差式扫描量热法（DSC）检测未改性和改性后的酚醛胶热性能的变化，定性说明改性前后酚醛树脂胶热性能的改变。
2.4 刨花板制备
2.4.1 实验条件
刨花含水率：≤2%
刨花施胶：采用气压（0.4Mpa）喷胶方法，在实验室的拌胶机内进行。施胶后的刨花采用手工铺装。
预压压力：1.5 Mpa，时间1min
施胶量：9%
防水剂：石蜡乳液，实验室自制
施蜡量：0.6%
预定密度：0.7g/cm3
板的厚度：12mm
固化剂：丁酸乙脂
施加量：百分之十
热压温度：一百八十℃