粉末脲醛树脂的生产、应用及市场展望Ⅰ

●专题讲座●

粉末脲醛树脂的生产、应用及市场展望(Ⅰ)

汪多仁

(吉化公司石井沟联合化工厂,吉林　吉林　132105)

摘　要:粉末脲醛树脂又称分散粉状树脂,是一种加水分散后能生成合成树脂乳液的粉状树脂。

使用时只需加水溶解便可和脲醛树脂一样使用,便于集中生产,是低毒型的环保产品。本文介绍了粉末脲醛树脂的性能特点、生产工艺、实际应用和市场前景。本讲主要介绍脲醛树脂的性能和生产工艺。

关键词:粉末脲醛树脂;性能;生产工艺

中图分类号:T Q322.4 文献标识码:A 文章编号:100523433(2003)0420037205

21世纪的经济正向“知识经济”迈进,高技术产业是其支柱已成为共识。木材工业发展成为高技术产业的重要前提之一,是如何将木材胶粘剂发展成为高技术产品,我国木材胶粘剂成为高技术产品的核心是绿色化。随着人们环保意识的增强,必定要求绿色建材,其中,低毒型产品的主流是脲醛树脂胶。

自20世纪70年代开始,英、法、美、日等国开始使用粉末状固体脲醛树脂,粉末脲醛树脂是一种加水溶解后能生成合成树脂乳液的粉状树脂,它是由合成树脂乳液通过喷雾干燥方法而制备的一种新型脲醛树脂,成品储存期为1～3年。由于使用时只需加水溶解便可和脲醛树脂一样使用,不易造成环境污染,已获得越来越广泛的应用。

1　性能特点

脲醛树脂是一线性高分子聚合物,在加入特定的添加剂后能形成体型结构的热固性树脂,它是热固性树脂中产量最大的品种。

普通脲醛树脂的固化耐久性、耐水性、耐热性不够,不宜在户外使用,脲醛树脂可用溶剂溶解,虽使用方便,但从健康角度来看,用溶剂不好。因此,希望制成粒状或粉状胶使用。

粉状胶突出的优点是具有优良的耐久性、耐热性和耐水解性,贮存期长,树脂不粘连,保持良好的流动性,便于集中生产。粉状胶体积小,可用纸袋或塑料袋包装,便于运输,大大降低包装成本和运费。

2　生产工艺

国外生产的粉末脲醛树脂有的是采用先浓缩再用热空气干燥的方法,干燥后的树脂粉碎成粉末状。但大多数用喷雾干燥法制取粉末胶,将液体脲醛胶用泵打入雾化器内,有两股压缩空气进入雾化器内,将液体胶喷成细雾,同时进行传热和传质过程,水分汽化,物料被干燥后随湿气一起进入旋风分离器内,干燥后的脲醛树脂胶粉经旋风分离器下口出料,包装。国内采用缩聚、真空脱水、离心分离、喷雾干燥的方法生产粉末脲醛树脂。

从甲醛、脲醛到最后的聚合物脲醛树脂的生产、操作通常是在碱性条件下,生成水溶性的脲醛树脂中间体,这种预聚体由部分交联的单羟甲基脲、对羟甲基脲形成直链单元或分支链单元或二者兼有的混合物。与许多有机合成不同,其反应过程复杂,制备过程不仅取决于反应物的纯度,也会因操作、控制条件的不同获得不同的脲醛缩合产物。通过改变配方、介质酸度、反应温度,可生产众多变

体,并能根据用户要求生产各种用户需要的产品。实例如下:

2.1　用于纤维板生产的低游离甲醛的稳定性粘合剂(例1)

具体操作如下:先将36.6%的甲醛液用三异丙胺调整pH值为8～8.3,加入尿素,使甲醛与尿素的摩尔比为1∶

1.52,加热至沸点温度,维持反应20～35min后,用甲酸调整pH 值为6.0～6.5,继续进行缩聚至粘度为150～250mPa・s,在碱性条件下冷至65～75℃,再加入尿素使甲醛与尿素的摩尔比为1∶

10,然后真空蒸馏脱水,调整pH为8.0～8.5,得成品。

2.2　具有优良稳定贮存性和低游离甲醛的脲醛树脂(例2)

使用酸性催化剂进行缩聚,尿素523份,甲醛962份,10%氢氧化钠0.7份,在pH为8.3下存放2d,再加入37%的甲醛382份,在108℃和2.4MPa和pH值56下进行加热,加入冷凝液(在25℃下粘度为63mPa・s),再将中间产物输入第二反应器内,使用足量70%尿素,使甲醛与尿素的摩尔比(以下简称摩尔比)为1∶

1.087。用10%的氢氧化钠调节pH值为89。在93℃下加热蒸馏脱水直至呈固体,含固量为66.4%。粘度580mPa・s,游离甲醛含量小于0.016%。

2.3　氨基树脂和合成树脂乳剂组成的粘接剂(例3)

取25份固体含量为50%脲醛树脂溶液(720g37%甲醛与266.4g尿素缩合而成),和75份固体含量40%的聚醋酸乙烯乳液相混,制成的粘合剂具有良好的兼容性,可长期贮存,并对木材和纸张都有良好的粘接性。

2.4　微囊脲醛树脂(例4)

该树脂可用于无碳复印纸的生产。其制法是甲醛与尿素原位聚合而成。这种原位聚合是在共聚物存在下才能完成。所用共聚物是由80%～98%丙烯酸与2%～8%丙烯酸丁酯及不饱和酸酰胺(例如0.3%～15%的甲基丙烯酸酰胺)组成的,使用不饱和酸酰胺的作用是起到分散的作用,也可起到聚合催化剂的作用,以及在生长聚合物相的界面之间促进分散剂的作用。

2.5　具有贮存稳定性的脲醛粘接剂(例5)

在脲醛树脂液中加入0.2%～0.8%的聚乙烯醇作为稀释剂,再加入适量的麦面粉,经聚合并调pH值为7.5即成。例如,将4.2 kg聚乙烯醇加到700kg甲醛和278kg尿素溶液中,在pH=7.5～7.8的条件下进行缩聚,最后将pH调整到7.5;再在80～85℃下加入改性的麦面粉,搅拌制成粘接剂,其粘度为180～500mPa・s,固体含量为48%52%,贮存稳定期≥3个月。可用作木材粘接剂。2.6　低甲醛释放量的脲醛胶(例6)

德国BASF公司的研究者提出一种可用水稀释的脲醛粘接剂的制法。这种粘接剂是由(A)和(B)两种成分组成的。(A)组分是由(a)三聚氰胺、(b)0.8～6m ol尿素/1m ol三聚氰胺、(c)2～20m ol甲醛/1m ol三聚氰胺,以及每摩尔三聚氰胺配0.1～1m ol与甲醛反应生成的加合物或缩合产物等成分缩合制得。(B)组分是在上述(b)步中所用每摩尔尿素再增加0.55～0.75m ol尿素,所用三聚氰胺/尿素和甲醛/H N3基的总摩尔比都是有特殊规定的。例如,将1.72kg三聚氰胺与3.99kg的水溶液(含50%甲醛和25%尿素)以及2.345kg40%甲醛水溶液相混,并用NaOH调pH值为8.59.0,在90℃下加热缩合直到产品粘度达到500mPa・s。反应混合液冷却到60℃,添加1.95kg尿素,冷却到室温,再用NaOH调pH值到9.5,得到的树脂粘接剂,游离甲醛含量<0.1%。

2.7　可用于防水涂料、地面涂料、过滤材料或电池隔板的脲醛树脂(例7)

5.0%～98.8%的脲醛树脂,0.1%～20%的三聚氰胺,0.1%～20%的双氰胺和0. 1%～20%的C2～C4脂肪二元醇或聚醚二元醇。制法是将尿素与甲醛水溶液混合加热缩