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《林业科学》2017,(12)
【目的】研究脲醛树脂固化条件(pH)对固化树脂水解稳定性的影响,并结合其结晶度变化进一步解释产生影响的原因,为优化脲醛树脂固化条件提供理论依据。【方法】合成4种不同F/U摩尔比(0.95、1.20、1.35和1.50)的脲醛树脂,并使其在不同pH条件(3.5、4.0、4.5、5.0和7.5)下固化。运用XRD技术分析固化脲醛树脂的结晶度,通过检测固化树脂在酸性水溶液(0.1 mol·L~(-1)HCl)中的质量损失率和因水解释放的甲醛量判断脲醛树脂固化时pH环境对固化树脂水解稳定性和结晶度的影响。【结果】摩尔比为0.95的脲醛树脂水解稳定性先随pH下降(从7.5到4.0)而提高,后随pH下降(从4.0到3.5)而降低;结晶度也在相同区间内有相同的变化趋势。在pH4.0处,水解稳定性和结晶度都处于最大值。对于摩尔比为1.50的脲醛树脂,其水解稳定性随pH下降(从7.5到3.5)呈单调趋势提高;结晶度远低于摩尔比为0.95的脲醛树脂,随pH下降而下降。在相同pH条件下固化的不同摩尔比的脲醛树脂水解稳定性随摩尔比下降先降低(从1.50到1.20)后上升(从1.20到0.95),结晶度则随摩尔比下降(从1.50到0.95)而增大。在摩尔比1.20处,脲醛树脂水解稳定性最低。摩尔比为0.95的脲醛树脂水解稳定性最佳且结晶度最高。【结论】当摩尔比高于1.20时,脲醛树脂水解稳定性主要受树脂固化时的缩聚程度影响。固化体系pH越低,越有利于提高树脂水解稳定性,但不利于树脂结晶。当摩尔比小于1.20时,脲醛树脂水解稳定性不仅受固化时的缩聚程度影响,同时也受固化树脂结晶度的影响,且缩聚反应是通过改变固化树脂结晶度来影响树脂水解稳定性的。固化体系pH降低有利于提高低摩尔比树脂的结晶度和水解稳定性,但pH若低于4.0,则结果相反,从提高树脂水解稳定性的角度而论,固化体系pH在4~5之间较好。摩尔比为1.20的脲醛树脂水解稳定性相对最低。 相似文献
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《林业科学》2016,(1)
[目的]当尿素/甲醛物质的量比降低时,合成的脲醛树脂甲醛释放量大幅度减少,但同时板材强度也大幅度下降;加入三聚氰胺改性后可克服低摩尔比树脂胶结性能较差的劣势,但是制备过程中尿素/甲醛摩尔比的降低以及三聚氰胺的加入都会导致树脂固化时间延长,添加固化剂的改善效果不明显。本研究探讨加入催化剂对树脂胶接固化性能的影响,以期为后续研究提供理论依据。[方法]在脲醛树脂合成过程中加入不同种类的催化剂,比较添加催化剂前后树脂的物化性能,包括固含量、固化时间、游离甲醛含量和羟甲基含量,并对树脂进行DSC固化动力学分析计算树脂的固化反应活化能,DEA树脂固化特性分析研究树脂固化过程,以及对树脂FTIR红外谱图进行分析比较添加不同添加剂后树脂官能团的变化,来选择适当的催化剂,以期缩短树脂固化时间,提高固化速度,解决低甲醛释放脲醛树脂固化速度慢、影响生产效率的问题。[结果]在加成阶段加入氯化铵、硼酸铵、磷酸铵和硫酸铵后,低摩尔比脲醛树脂的固化速度都明显提高,固化时间为80~92 s,均少于添加催化剂之前树脂的固化时间96 s;4种催化剂均起到了降低固化反应活化能的作用,其中硼酸铵、硫酸铵降低固化反应活化能的作用最显著,固化反应活化能分别为62.31和62.02 k J·mol~(-1),明显低于未添加催化剂的脲醛树脂固化反应活化能(68.25k J·mol~(-1));根据DEA分析结果,4种催化剂均有明显加速树脂固化的作用,其中硼酸铵、硫酸铵对树脂固化速率的提高最大;加入4种催化剂后,热压制备的胶合板板材强度基本不变,甲醛释放量低于未添加固化剂脲醛树脂胶合板的甲醛释放量0.37 mg·L~(-1)。[结论]以硫酸铵为催化剂的脲醛树脂制备的胶合板,树脂的固化反应活化能降低幅度较大,固化时间明显缩短,可有效提高低摩尔比脲醛树脂的固化速度,并可降低其胶接制品的游离甲醛释放量,用其制备的胶合板甲醛释放量达到日本JIS标准的F四星级,为改性效果最佳的催化剂。 相似文献
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固体核磁共振法对低甲醛释放脲醛树脂化学结构的研究 总被引：1，自引：0，他引：1
在采用液体核磁对3种低甲醛释放脲醛树脂化学构造进行分析的基础上,利用13CCP/MASNMR对脲醛树脂固化产物的化学结构进行了研究.结果表明,不同固化体系下,3种低甲醛释放脲醛树脂胶黏剂的固化历程不同,固化后树脂的结构有所差别.不添加固化剂时,脲醛树脂的固化交联反应程度低,固化产物中羟甲基含量高,甲醛释放量也随之增加.加入固化剂后,促进了羟甲基的固化交联反应,脲醛树脂固化产物中羟甲基含量普遍降低.3种固化体系下,UF-3羟甲基含量最高;在氯化铵为固化剂的条件下,UF-2羟甲基含量最低,为0.0582;不添加固化剂和复合固化体系条件下,UF-1羟甲基含量最低,分别为0.0784和0.0713.不同固化体系对不同种类脲醛树脂的固化效果不同,固化后树脂的结构不同,其力学性能和甲醛释放能力也不同. 相似文献
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大幅度降低甲醛与尿素的摩尔比(克分子比)是减少脲醛树脂胶中游离甲醛含量最有效的方法之一。低摩尔比(甲醛比尿素≤1.3)的脲醛树脂胶用于刨花板生产早有所闻,但用于胶合板生产尚不多见,究其原因主要是固化速度慢。从微观上讲,其树脂分子的交联程度低,用一般的固化剂难以达到良好的胶合性能。因之低摩尔比脲醛树脂胶如用于胶合板生产也必须解决固化问题。其途径,一是增加胶合板坯中的热压时间(或 相似文献
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《林业工程学报》2016,(3)
将聚酰胺-胺作为改性剂添加至低摩尔比脲醛树脂(UF树脂)中,以提高低摩尔比UF树脂的固化速度,增强树脂的胶合强度。通过在UF树脂合成过程中添加不同比例的聚酰胺-胺,考察聚酰胺-胺对不同摩尔比UF树脂的影响,包括树脂性能和所制备板材的力学强度。结果表明:聚酰胺-胺添加比例为2%~3%时,UF树脂的固体含量增加、固化时间缩短、固化温度降低,并且这种优势在低摩尔比UF树脂中的改善效果更为显著。改性后的UF树脂制备板材的内结合强度增大,即使是摩尔比为1.1的UF树脂,所制板材的内结合强度也远大于国标要求。聚酰胺-胺改性UF树脂在固化特性和所制板材性能上的优异表现可以在保证板材力学性能的前提下明显提高板材生产效率,降低生产能耗,这种改性是非常有前途的。 相似文献
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脲醛树脂中引入电解质作用的研究 总被引：1，自引：0，他引：1
采用FTIR、DSC等分析手段对一种可以有效降低生产成本的脲醛树脂活性剂进行研究.结果表明:活性剂的主要成分是羟甲基脲,电解质没有与脲醛衍生物产生化学结合,活性剂降低了树脂表面张力,增大了对木材的润湿性,在参与固化反应的过程中,活性剂降低了脲醛树脂固化反应的活化能,说明有更多的树脂分子参与到固化反应中来,宏观上表现出提高了脲醛树脂的粘接效率;设计了一种脲醛树脂合成工艺,在合成过程中合理引入电解质,通过压制胶合板、纸板等试验,对产物的性能进行了综合评价,结论认为由于电解质的引入,加快了反应速度,提高了粘接强度,但也导致了胶接制品的湿强度下降;从理论上对电解质发生的作用机制进行探索,为有效控制脲醛树脂的合成和应用成本提供一种可操作的方法. 相似文献
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采用低摩尔比合成工艺的脲醛树脂胶产生糊化现象，原因在于加成反应阶段，因介质ｐＨ值低，生成了亚甲基脲不溶物，羟甲基化不能充分，它表明此次树脂胜的合成是失败的。 相似文献
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Influence of the melamine content in melamine-urea-formaldehyde resins on formaldehyde emission and cured resin structure 总被引：6，自引：0，他引：6
The effect of melamine content in melamine-urea-formaldehyde (MUF) resins on the formaldehyde emission and resin structure was investigated using six MUF resins synthesized with different F/(M + U) and M/U molar ratios. The formaldehyde emission from the plywood decreased as the F/(M + U) molar ratio decreased and the M/ U molar ratio increased. In addition, the bond performance was enhanced as the M/U molar ratio increased in the MUF resins with a fixed F/(M + U) molar ratio. Quantitative solution13C-NMR spectra of MUF resins revealed that the MUF resins with a high melamine content consisted of more highly branched crosslinkage structure and free melamine compared to the resins with low melamine contents. Furthermore, solid-state13C CP-MAS NMR spectra of cured MUF resins proved that more methylol groups, dimethylene ether, and branched methylene structures were present in the MUF resins with a higher F/(M + U) molar ratio, leading to increased bond strength and formaldehyde emission. There is no significant difference in the linkage structure of the cured resins with the same F/(M + U) and different M/U molar ratios except the ratios of carbonyl carbon of urea and triazine carbon of melamine. Therefore, the lower formaldehyde emission from cured MUF resins with a higher M/U molar ratio might be ascribed to the stronger linkages between triazine carbons of melamine than those of urea carbons. Consequently, the melamine contributed to strong crosslinking linkages in the cured resin structures, leading to lower formaldehyde emission and better bond performance.Part of this work was presented at the 48th Annual Meeting of the Japan Wood Research Society, Shizuoka, April 1998 相似文献
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In order to understand the impact of formaldehyde/urea (F/U) mole ratio on penetration characteristics of urea–formaldehyde (UF) resin into softwood tissues, a quantitative measurement of UF resin penetration into radiata pine (Pinus radiata) tissues from the bond-line was undertaken. Four different F/U mole ratios (1.6, 1.4, 1.2, and 1.0) of UF resins with different viscosities and two levels of hardener (NH4Cl) for two extreme F/U mole ratios (1.6 and 1.0) were studied. Firstly, field emission scanning electron microscope and confocal laser scanning microscopy were used to localize UF resins in the bond-line for the qualitative evaluation of resin penetration. Then light microscopy was employed to quantitatively measure the resin penetration and bond-line thickness. A decrease in the F/U mole ratio of UF resin that proportionately decreased the resin viscosity resulted in an increase in the average resin penetration and a decrease in the bond-line thickness. Higher hardener level provided a greater resin penetration with all F/U mole ratio UF resins. These results demonstrated that F/U mole ratio had an impact on the penetration and bond-line thickness of UF resins, owing to differences in the reactivity of resins, with higher F/U mole ratio resins being more reactive. 相似文献
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三聚氰胺改性低毒脲醛树脂耐水性研究 总被引：1，自引：0，他引：1
不同摩尔比的两类低毒脲醛树脂(JQ21未改性,JQ22与5%三聚氰胺共聚),分别与不同质量比的三聚氰胺树脂混合,并在不同的固化体系中固化,用于胶合板的压制.对胶合板的胶合性能及甲醛释放量进行了研究.实验结果表明:固化体系不同,胶接强度也不相同;随着摩尔比的增加,胶接强度提高,甲醛释放量亦相应提高;同时采用共聚和共混两种方法进行改性的脲醛树脂,其胶接强度和甲醛释放量均优于单一的采用共混改性的脲醛树脂;并且混合胶液中三聚氰胺的比例越低,胶接性能越筹,甲醛释放量变化逐渐趋于平稳. 相似文献
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为了降低木材胶黏剂中的甲醛含量,减小胶合板甲醛释放对人体健康和环境造成的危害,采用乙二醛与单羟甲基脲(MMU)反应,合成了MMU与乙二醛物质的量之比分别为0.7∶1.0,0.9∶1.0,1.1∶1.0和1.3∶1.0的乙二醛?尿素?甲醛(GUF)共缩聚树脂;采用傅里叶变换红外光谱(FT?IR)和X射线衍射(XRD)对树脂的结构进行了表征,对树脂的基本性能、固化性能、润湿性能及胶合性能进行测定,并进行对比分析。结果表明,合成制备的GUF树脂稳定性较好,均超过了10 d;外观均为酒红色均一液体。MMU与乙二醛的物质的量之比对树脂固体含量和黏度有较大影响,固体含量随着物质的量之比增大而增大,当MMU与乙二醛物质的量之比为1.3∶1.0时,树脂的固体含量为63.12%;当MMU与乙二醛物质的量之比为0.9∶1.0时,树脂黏度的最小值为23.91 mPa·s。树脂的主要官能团(N—H、O—H、C??O、C—O—C和C—N)的红外吸收峰基本不受物质的量之比的影响。树脂对杨木单板的润湿性能良好,接触角为50.8°~57.3°;MMU与乙二醛的物质的量之比为1.3∶1.0时合成的GUF树脂性能较优,胶合板干状胶合强度和湿强度分别为1.81和1.47 MPa;低物质的量之比的GUF树脂固化后会出现晶体结构。 相似文献
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在实验室制备得到树脂型甲醛捕捉剂,考察了甲醛捕捉剂与不同F/U摩尔比脲醛树脂混合使用后制备得到的刨花板力学性能及甲醛释放量。研究结果表明,甲醛捕捉剂的添加能有效降低刨花板的甲醛释放量,但对混合树脂的最终力学强度性能不利。混合树脂的摩尔比F/U是决定相关刨花板力学性能及甲醛释放量的主要因素。当与摩尔比F/U=1的脲醛树脂混合使用时,添加占总施胶量5%甲醛捕捉剂的刨花板甲醛释放量可达到E1级,同时,内结合强度值满足室内级国家标准要求。与摩尔比F/U=1.2的脲醛树脂混合使用,当甲醛捕捉剂的添加量为20%时,刨花板性能达标。 相似文献
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引入高分子量、高支化度以及端基为尿素的高支化聚脲(HBPU)用于低摩尔比脲醛树脂(UF)改性,利用HBPU与游离甲醛的反应以及与UF组分的共缩聚反应实现树脂耐水性能的提升和人造板甲醛释放量的降低,有效平衡胶合性能和甲醛释放量之间的矛盾。在无溶剂、无催化剂条件下,通过尿素(U)与三(2-氨基乙基)胺(TAEA)的脱氨缩合反应,一步合成了具有尿素端基的HBPU,并对HBPU的分子量分布和结构进行了表征。使用HBPU水溶液,采用UF合成反应后期加入和共混2种方法对UF进行改性,通过胶合板性能测试以及甲醛释放量测定,考察了HBPU添加量和添加方式的影响。凝胶渗透色谱和碳-13核磁共振分析表明,通过本研究的合成方法可以获得具有高分子量、高支化度、尿素为端基且水溶性良好的HBPU,并且随着U与TAEA摩尔比的提高,更多尿素封端产物形成。电喷雾电离质谱对改性树脂的分析结果表明,HBPU不仅与UF中的一部分游离甲醛发生羟甲基化反应,同时与UF组分反应生成了部分共缩聚产物。胶合板性能测试结果表明,共混以及反应后期加入HBPU两种方式得到的改性树脂耐水性能均显著提升。同时,使用添加5%HBPU改性树脂制备的胶合板甲醛释放量较未改性树脂制备胶合板降低41%。HBPU改性同步实现胶合性能的提升和甲醛释放量降低的主要原因在于HBPU在提高树脂支化程度的同时,还起到捕捉游离甲醛的作用。解决UF胶合性能和人造板甲醛释放量之间矛盾的关键在于提升树脂的支化程度,同时降低树脂中游离甲醛的含量,而引入高分子量、高支化度、具有类似尿素反应活性的聚合物是同步实现胶合性能提升和甲醛释放量降低的有效途径。 相似文献
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E1胶合板用低成本脲醛树脂胶粘剂的研究 总被引：8，自引：0，他引：8
以尿素和甲醛为原料,在特定配方和工艺条件下合成脲醛树脂胶粘剂,根据它们的不同性能分别作为主体树脂、甲醛捕捉剂和强化剂。通过实验设计将三者进行了复配。研究结果表明:在主体树脂中加入10％的甲醛捕捉剂、5％-15％的强化剂和20％的面粉可以制得E1胶合板用胶粘剂。该胶粘剂成本较低,能显著提高胶合板的胶合性能,降低甲醛释放量。 相似文献
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本文通过~(13)C NMR研究了脲醛树脂合成新工艺中不同反应阶段时的脲醛树脂的化学结构。研究结果表明脲醛树脂的化学结构主要受甲醛/尿素的摩尔比,pH值、反应温度和反应时间的影响。对脲醛树脂中主要的官能团:游离甲醛、亚甲基、亚甲基醚、Uron等相互关系也进行了研究。指出了生产低甲醛释放量,高力学性能刨花板用脲醛树脂中主要官能团的最佳含量。 相似文献