[发明专利]一种环氧化合物与多元醇预聚物改性脲醛树脂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种环氧化合物与多元醇预聚物改性脲醛树脂及其制备方法，该脲醛树脂由尿素、甲醛、环氧化合物与多元醇预聚物、稳定剂、改性剂，按照弱碱－弱酸－弱碱的路线反应而得。该方法首先采用很低的F/U投料比(小于1.1)，同时通过调整反应过程中pH值、温度和时间来降低树脂中的游离甲醛含量；然后通过引入带长链结构的环氧化合物与多元醇预聚物，长链增加胶粘剂结构的柔性，多官能度的环氧基团提高树脂的粘结强度，少量稳定剂的加入有利于提高低摩尔比脲醛树脂的储存稳定性，改性剂的加入有利于提高树脂的耐水性和粘结强度。本发明制备的脲醛树脂具有游离甲醛含量低，粘结强度高、耐水性好等优点，使用该胶粘剂制备的人造板甲醛释放量达到E₀级标准。

技术领域

本发明涉及一种环氧化合物与多元醇预聚物改性脲醛树脂及其制备方法，属于木材加工领域所需用的胶粘剂。

背景技术

随着我国人民生活水平的提高，家具制造、家庭装修、物流包装等行业发展迅速，使得我国人造板行业的需求大幅度提高。2009年至2011年，我国人造板产量经历了年增速30％左右的快速增长，2016年首次突破3亿m³，去年全国人造板总产量29909万m³，比2017年增长1.43％。生产这些人造板所使用的胶粘剂用量超过3000万吨。

脲醛树脂由于具有粘接强度好、固化快、颜色浅等优点，占人造板用胶量的80％以上，特别是其不到2000元/吨的低成本，很难被其他树脂所替代。但是脲醛树脂在使用和固化后都容易释放甲醛，刺激鼻粘膜及上呼吸道，是白血病和癌症的一大诱因，严重危害人民的身体健康。我国于2001年就制定了《室内装饰装修材料——人造板及其制品中甲醛释放量限量》强制性国家标准(GB18580－2001)，规定了E₁级、E₂级人造板标准，并于2004年增加了E₀级的标准(干燥器法测量的板材甲醛释放量≤0.5mg/L)。虽然相应的法规标准都制定了，但由于成本原因，市场上大多数板材的甲醛释放量仍然偏高。因此，开发低成本、粘结性能优良、低甲醛释放的环保脲醛树脂有助于行业的技术推广。

降低脲醛树脂胶粘剂甲醛释放的方法最有效的就是降低甲醛的加入量，随着甲醛/尿素投料比的降低，树脂中的游离甲醛含量下降，但是随之带来一系列性能上的问题。胶粘剂的胶结强度降低，稳定性变差，耐水性降低等。因此，在降低甲醛释放量的同时，如何保证树脂的综合物性是需要解决的难点。传统的改性方法如采用三聚氰胺、苯酚、聚乙烯醇等，由于分子结构和活性基团的问题，它们都难以在甲醛释放量E₀级的情况下保证树脂的胶结强度耐水性等性能。所以，我们从改性剂的结构设计出发，制备主链是长的柔性链，端基带多个环氧基团的环氧化合物与长链多元醇预聚物，长链增加胶粘剂结构的柔性，多官能度的环氧基团提高树脂的粘结强度，来制备得到环保脲醛树脂胶粘剂。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种环氧化合物与多元醇预聚物改性脲醛树脂及其制备方法，该脲醛树脂由尿素、甲醛、环氧化合物与长链多元醇预聚物、稳定剂、改性剂，按照弱碱－弱酸－弱碱的路线反应而得。该方法首先采用很低的F/U投料比(小于1.1)，同时通过调整反应过程中pH值、温度和时间来降低树脂中的游离甲醛含量；然后通过引入带长链结构的环氧化合物与长链多元醇预聚物，长链增加胶粘剂结构的柔性，多官能度的环氧基团提高树脂的粘结强度，少量稳定剂的加入有利于提高低摩尔比脲醛树脂的储存稳定性，改性剂的加入有利于提高树脂的耐水性和粘结强度。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种环氧化合物与多元醇预聚物改性脲醛树脂，由以下组分组成：100重量份尿素、135～148重量份质量百分数为37％的甲醛水溶液、5～20重量份环氧化合物与长链多元醇预聚物、0.5～1重量份稳定剂、1～5重量份改性剂、0.02～0.05重量份酸性催化剂和0.02～0.05重量份碱性催化剂；所述环氧化合物与长链多元醇预聚物为环氧化合物与长链多元醇在预聚物制备用催化剂作用下制备得到。