低游离醛树脂与消醛剂的研究-材料学专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 安徽建筑大学硕士学位论文- 安徽建筑大学硕士学位论文 - I - 安徽建筑大学硕士学位论文- 安徽建筑大学硕士学位论文 - II - 安徽建筑大学硕士学位论文 安徽建筑大学硕士学位论文 安徽建筑大学硕士学位论文 安徽建筑大学硕士学位论文 - - PAGE III - 万方数据 - - PAGE IV - 万方数据 摘 要 社会经济的高速发展促使建筑装饰人造板行业迅速发展，并在室内装修及家 具制作方面得到广泛应用。人造板生产粘合剂用的脲醛、酚醛、三聚氰胺甲醛树 脂，通常称为“三醛”树脂。目前，建筑装饰人造板是合成树脂粘合剂用量最大 的领域，但是仍然存在游离甲醛含量过高，胶合强度等理化性能下降等问题。未 来相当一段时期，“三醛”树脂粘合剂由于其成本优势、粘结性能良好等优点，仍 将是我国人造板加工业最大用量并将要求环保化的粘合剂。因此降低“三醛”树 脂中的游离甲醛含量，同时又不影响树脂的使用性能，仍将是国内外研究开发的 热点。 本文旨在合成游离甲醛含量低和粘结性能良好的脲醛、酚醛和三聚氰胺甲醛 树脂及相应的消醛剂。 黄腐植酸是腐植酸中可溶于水的部分，广泛存在于褐煤、泥炭、风化煤及土 壤中，具有较低的分子量，结构中含有多种活性官能团，物理、化学活性均优于 其它腐植酸。本文通过对其酚化改性以提高其与甲醛的反应活性。既有利于降低 树脂中游离醛含量、改善其柔性和耐水性，又有利于拓宽腐植酸的应用领域。 首先采用正交试验对脲醛树脂、酚醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂的合成工艺进 行优化，以游离醛含量作为树脂的主要质量指标，来获取低游离甲醛的最优工艺 条件。 为了减少酚醛树脂中游离酚的含量，本文以酚化黄腐植酸部分替代苯酚来实 现游离酚含量的降低。然后在正交试验优化的工艺条件基础上，通过单因素实验 法，考察各种消醛剂对“三醛”树脂游离甲醛含量的影响。 最后以异氰酸酯作为增强剂考察 4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）的不 同加入量对树脂胶合强度的影响。同时使用改性黄腐植酸和异氰酸酯来改性“三 醛”树脂，在国内外还鲜见报道。 本文主要实验结论如下： （1）脲醛树脂：反应物料物质的量比（nF/nU）为 1:1，羟甲基化反应时间为 80min，缩聚反应时间为 80min，缩聚 pH 为 4.5，缩聚反应温度为 85℃，选用 0.6% （占甲醛与尿素的质量分数）的酚化黄腐植酸作为消醛剂，3.5%的 4，4-二苯基 甲烷二异氰酸酯（MDI）作为增强剂，此时游离醛含量为 0.09%，固含量为 65.02%， 树脂胶合强度为 1.28MPa，稳定储存时间超过 15 天。 （2）酚醛树脂：反应物料物质的量比(nF/nP)为 1.4:1，反应时间为 4 小时，反 应温度为 70℃，反应 pH 为 10.0，催化剂选用氢氧化钠与三乙胺复合催化剂，用 酚化黄腐植酸替代 12%的苯酚来降低游离酚含量，以 3%的尿素作为消醛剂，1.5% 的 MDI 为增强剂，并此时酚醛树脂游离甲醛含量为 0.09%，游离酚含量为 5.58%， 固含量为 55.35%，胶合强度为 1.35MPa，稳定储存其大于 30 天。 （3）三聚氰胺甲醛树脂：反应物料物质的量比为 2.2:1，pH 为 8.0，温度为 70℃，时间 55min，醚化剂乙二醇为 5%，以 3%的尿素为消醛剂，1.5%的 MDI 作为增强剂，此时游离甲醛含量为 0.27%，胶合强度为 1.56MPa。 (4) 通过红外表征可知黄腐植酸结构中存在苯环结构，且改性后得到的酚化 黄腐植酸结构中含有更多的活性位点，有利于与甲醛进行反应，起到消醛剂的作 用。各消醛剂和异氰酸酯均已成功引入到树脂结构中。由热分析可知，经过异氰 酸酯和消醛剂改性后的脲醛树脂和酚醛树脂在高温处具有较高的质量保存率，且 放热峰和质量损失峰均向高温处移动，表明经消醛剂和 MDI 改性后脲醛树脂和酚 醛树脂的耐热性能有了一定程度的提升。 本文在低游离甲醛“三醛”树脂的工艺基础上，采用 4，4-二苯基甲烷二异 氰酸酯为增强剂来改性“三醛”树脂，从而获得低游离醛与高粘结性能兼具的“三 醛”树脂粘合剂。异氰酸酯分两次添加，第一次在树脂合成过程中添加 0.5%，可 以在酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂结构中引入氨基甲酸酯来改善树脂的刚性；第 二次在调胶过程中添加部分异氰酸酯来提高树脂胶合强度，从而获得低游离甲醛 与高粘结性能兼具的“三醛”树脂粘合剂。 关键词：酚化黄腐植酸；异氰酸酯；消醛剂；低游离醛；改性“三醛”树脂 分类号：TQ433.43 ； Abstract With the rapid development of social economy, architectural plywood developed rapidly