鯊魚股份金屬膠解析木材工業用膠黏劑的現狀及發展趨勢

    木材工業在很多國家的經濟中發揮著重要作用。我國木材每年消耗量達2.5億m3，折合1.5億t，相當于我國鋼材與塑料年消費量的總和，美國林產工業產值占國民生產總值的4%，瑞典、芬蘭林產工業占其國民生產總值的1.4%～18%。隨著世界經濟由工業化社會向生態化社會發展，木材工業面臨資源緊缺、環境保護等重大問題，但也為高效利用木材資源的人造板工業帶來新的機會和挑戰，與之相配套的膠粘劑也呈現出勃勃生機。

    世界人造板用膠粘劑現狀

    隨著人造板產量的增長和品種結構的變化，人造板膠粘劑得到迅速發展。據聯合國糧農組織預測，到2000年世界人造板的產量將達到1.54億m3，需耗用370萬m膠粘劑(以固體含量100%計)，其中脲醛(UF)樹脂膠為主導品種，用量將超過250萬t，它與酚醛(PF)樹脂膠、三聚氰胺-甲醛(MF)樹脂膠并稱為人造板工業三大膠。此外，無機物粘接材料如水泥、石膏在人造板工業中也將得到廣泛的應用。我國人造板工業用膠粘劑種類及其構成同世界上大多數國家基本相同，以脲醛膠為主，其次是酚醛膠和三聚氰胺-甲醛樹脂膠。近年在科研開發方面取得顯著成績，開發了低毒脲醛膠、快速固化酚醛膠、人造板低壓短周期貼面樹脂、高性能共聚乳液等膠粘劑，深入研究了單寧膠、亞硫酸鹽廢液膠、水泥、石膏無機膠粘劑。當我國人造板工業以高出國民經濟平均增長率數倍的速度迅速發展時，作為與之配套的膠粘劑也得到相應增長。

    人造板用膠粘劑的研究動態及發展方向

    近幾年來，木材膠粘劑的發展狀況大致可概括為：產量大增、成本下降、毒性減低、性能改進、品種增加。研究以尿素改性的三聚氰胺樹脂和酚醛樹脂，多用木質素等再生資源為原料的膠粘劑目的之一是降低成本。隨著人們對室內環境要求的提高，脲醛樹脂甲醛釋放量越來越受到關注，低毒脲醛樹脂和無醛系列(如異氰酸酯)膠粘劑的研究成為熱點。

    脲醛樹脂

    合成工藝對樹脂性能的影響

    脲醛樹脂以其成本低，用途范圍廣而著稱，傳統UF樹脂的合成工藝為堿→酸→堿法。隨著對甲醛釋放量的要求提高，從70年代后人們對脲醛樹脂的合成原理和制備工藝開始了新的研究。尤其是在Uron環理論、羥甲基化速度對pH值的依賴關系和活化能對介質pH值的依賴關系的研究結果啟示下，提出了強酸→弱酸→堿(中性)的合成工藝。實驗表明：用強酸工藝生產的UF樹脂甲醛釋放量明顯低于傳統工藝生產的UF樹UF這主要是該工藝提高了樹脂中難以水解的Uron的含量，同時降低了易水解的羥甲基和二亞甲基醚的含量，但用該工藝生產的UF樹脂的膠接強度不如傳統方法生產的UF樹脂。

    低游離醛樹脂的制備人造板工業最早使用的脲醛樹脂的尿素與甲醛摩爾比為1∶1.8(或者大于1.8)，用該樹脂制備的人造板力學性能很好，但膠中的游離甲醛質量分數高達10%。制備低甲醛釋放量人造板的首要條件是必須降低膠中的游離甲醛含量，n(F)/n(U)為2.0～1.5時，隨著n(F)/n(U)的降低游離甲醛含量迅速下降，但當n(F)/n(U)小于1時，游離甲醛含量降低比較緩慢。同時，隨著摩爾比的下降，樹脂制備終點難控制，固化時間延長貯存穩定性差，板材的力學性能下降。所以，制備一般要求的低毒UF膠(游離甲醛質量分數小于0.5%)，可選擇n(F)/n(U)為1.4～1.2之間，而且可以兼顧膠接性能。降低樹脂中游離甲醛含量的方法除了降低n(F)/n(U)之外，還可采用多次縮聚工藝，即采用尿素多次加料。在弱堿性階段加第1批尿素，使甲醛與尿素的摩爾比為2:1以上；在酸性縮聚階段加第2批尿素，使該摩爾比降至1.4:1左右；在中性階段加第3批尿素使該摩爾比達到1.1:1左右。在同樣的摩爾比和加料次數條件下，控制每次的加料量也可以控制游離甲醛含量。最后階段加入的尿素量越大游離甲醛含量越低。此外多次縮聚法合成工藝也可以采用甲醛次縮聚，即在第1批甲醛與第1批尿素加成反應后，在堿性條件下加第2批甲醛和第2批尿素，這樣，由于提高了反應液中甲醛與尿素的摩爾比，增加了羥甲基脲的含量，特別是二羥甲基脲的含量因而使樹脂的游離甲醛含量下降。最后加入第批尿素，達到最終要求的摩爾比。因此，采用甲醛二次縮聚法，在使用較高的摩爾比時，可以制得游離甲醛含量低、膠接強度高的脲醛樹脂。

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