脲醛树脂胶粘剂

一种开发较早的热固性高分子胶粘剂

醛树脂胶粘剂,由脲醛树脂、固化剂、助剂等配制而成的胶粘剂。是一种开发较早的热固性高分子胶粘剂,主要应用于胶合板、刨花板、中密度纤维板、人造板材的生产以及室内装修等行业。脲醛树脂胶黏剂具有诸多优点,如较高的胶接强度、高的耐冷水性能、中等耐热水性能;固化迅速;与水混溶性好,易调制合适的黏度和浓度等。

脲醛树脂是中国木材 加工业 用量最大的合成树脂胶黏剂,其用量约占木材胶黏剂的70%以上。脲醛树脂成本低廉,使用工艺性能好,胶接性能好,具有一定的短时间胶接耐水性,特别适于作为制造室内环境用胶接制品的胶黏剂。

据统计,我国人造板工业 的胶粘剂,醛树脂胶粘剂占总量的68%~ 74%。脲醛树脂胶粘剂的质量直接影响人造板产品的质量与销路。

助剂的作用

虽然脲醛树脂在加热或室温下也能固化,但固化时间长,固化不完全,胶粘质量差。通常在实际应用时都要加放固化剂和其他助剂,配制成脲醛树脂胶粘剂,以加速固化。改善性能,这种工艺过程称为脲醛树脂胶粘剂的调配。

1、固化剂

脲醛树脂可用的固化剂种类很多,不同的固化剂具有不同的固化温度和性能,根据使用要求有单组分固化剂、多组分固化剂、潜性固化剂、微胶囊固化剂等。

①单组分固化剂

有酸(如 盐酸 、 草酸 、醋酸等)和酸性盐( 氯化铵 、 硫酸铵 、 氯化锌 等)。应用最广泛的是 铵盐 如氯化 或硫酸铵,具有水溶性好、价格低廉、无毒无味、使用方便等优点。氯化铵与脲醛树脂混合后,与游离甲醛或缩合过程中放出甲醛反应:4 NH4CL +6H2O → 4HCL+( CH2 )6N4+6H2O。用量一般为树脂质量的0.2~2.0%。

②混合型固化剂

为了延长树脂的适用期或加速树脂的固化,可采用混合型固化剂,如氯化铵与 尿素 、氯化铵与 氨水 、氯化铵与六次 甲基 四胺、氯化铵与 盐酸 等二元固化剂或氯化铵、尿素和六次 甲基 四胺等三元固化剂。使用权用 氯化铵 和氨水二元固化剂的适用期300min,要比单独氯化铵的适用期40min延长很多,以15%氯化铵100份与浓盐酸10份混合均匀匀配成二元固化剂,按液状树脂质量的10%加入,60C时的凝胶时间为40min,加快了低温条件下脲醛树脂的固化速度。

③潜性固化剂

常态下呈现 化学 惰性,某种特定温度下起固化作用的物质,称为潜化固化剂,如 酒石酸 、 草酸 、 柠檬酸 、 有机酸 等。因效果不太理想很少被采用。

④微胶囊固化剂

这种固化剂表面用微胶囊包覆,在低温下由于表面层胶囊的隔离,不起固化作用,而高温或受压时,胶胶囊补破坏则使固化剂与树脂接触,引起固化。固化剂的用量应根据气温的高低和空气湿度的大小进行适当的调整,因为温度越高湿度越低,固化越快、适用期愈短。对 氯化铵 固化剂而言,冬天加入量为液体树脂的0.4%~0.8%,夏天为0.2~0.3%。有时还要加一些 氨水 或 尿素 等以延长适用期。

2、助剂

为改善脲醛树脂的物理机械性能而加入的物质称为助剂,常用的有填充剂、耐水剂、甲醛结合剂、增粘剂、发泡剂、防老剂等。

①填充剂

加入填充剂可防止胶层收缩减少内应力,提高耐老化性能。增大胶固含量、粘度和初粘性,延长适用期。降低游离醛含量,减少公害。节约胶料,降低成本。常用的填充剂有面粉、淀粉、 血粉 、 豆粉 、木粉、石英粉、 高岭土 、 轻质碳酸钙 等,填充剂的用量应根据用途和要求确定,一般为液体树脂量的10~100%。几种填充剂混合使用,效果更好。

②耐水剂

在合成时加入 苯酚 、 间苯二酚 、 三聚氰胺 、 硫脲 等形成共聚物,可提高脲醛树脂的耐水性。

③甲醛结合剂

脲醛树脂中的甲醛刺激气味,来自于合成反应时没有参加反应的游离甲醛、固化时放出的甲醛、固化且树脂水解放出的甲醛。在调胶时加入甲醛结合剂,如 尿素 、三聚 胺、豆粉、面粉、白乳胶等,对降低甲醛放出量明显效果。加入量为树脂液质量的5%~15%为宜。

④增粘剂

脲醛树脂的初粘性较低,加放 聚乙烯醇 、面粉、 豆粉 等,可增加树脂的初粘性。

⑤发泡剂

加入发泡剂形成泡沫胶,可防止胶液过多地渗入木材内部造成局部缺胶。同时还可节省胶料,降低成本。常用的发泡剂有 血粉 、 拉开粉 等,用量为树脂质量的0.5~1%。

⑥防老剂

脲醛树脂的老化,是指固化后的胶层渐产生龟裂、开胶脱落的现象。这是由于固化后的脲醛树脂中,仍含有部分游离 羟 甲基 ,具有亲水性,并进一步分解放出甲醛,引起胶层收缩。在大气作用下随时间延续, CH2 键断裂导致胶层开胶。加入1%~5%的 聚乙烯醇 或15%~20%的 聚乙酸乙烯酯 乳液,可提高脲醛树脂的耐老化性能。此外加入少量的 石灰乳 ,可以延长脲醛树脂的活性期。加入 氢氧化铝 可提高耐热性。

参考资料

  1. 脲醛树脂应逐步提高其耐水性和耐老化性 湖南省林业局 2024-03-13
  2. 低甲醛释放脲醛树脂胶黏剂 东北林业大学材料科学与工程学院 2024-03-13
  3. 提高脲醛树脂胶粘剂耐水性的研究 西北农林科技大学学报 (自然科学版) 2024-03-13