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林昌鎮 顧繼友
(上海木材工業研究所,上海市200051)
(東北林業大學,哈爾濱市150040)
1 前言
脲醛樹脂于1844年合成成功[1],1931年首次在市場銷售。此后由于原料充足、價格低廉而被廣泛應用于木材加工行業中。現在,脲醛樹脂在木材加工、造紙、油漆等行業,是用量最大的一種膠粘劑,約占70%多[2]。2000年全世界ＵＦ膠年用量超過250萬ｔ,國內用量為40.8萬ｔ左右。但是,脲醛樹脂耐水性差,固化后膠層脆性大、耐老化性能差、貯存期短、游離甲醛含量高,因此,限制了其使用范圍。多年以來人們采用各種方法對其進行改性,用三聚氰胺改性就是其中之一。目前,世界發達國家已將三聚氰胺改性脲醛樹脂廣泛用于各類人造板生產,并且根據生產板種的性能要求(主要是防水性)靈活地調整三聚氰胺的用量使產品形成系列。日本的各類膠合板、中密度纖維板(ＭＤＦ)生產用的都是三聚氰胺改性脲醛樹脂膠,既解決了防水與防潮要求,又實現了降低游離甲醛釋放量的目的。另外,法國、德國及北歐各國也已廣泛使用這類膠粘劑。我國近年來人造板品種在不斷增加,如防潮型人造板和準耐水級人造板等,無論用普通脲醛膠,還是用酚醛膠都不能滿足產品性能及環保要求,因此,發展三聚氰胺改性脲醛膠是很有現實意義的。
2 三聚氰胺改性脲醛樹脂概述
我們知道,固化后的脲醛樹脂結構還存在著如羥基、氨基、亞氨基、羰基等親水基團。用三聚氨胺改性脲醛樹脂目的是針對脲醛樹脂存在耐水性差、游離甲醛含量高的原因,用一定量的三聚氰胺進行改性,以提高脲醛樹脂的耐水性、尺寸穩定性、耐龜裂性、耐磨性并降低游離甲醛的含量。生產實踐證明了用三聚氰胺改性脲醛樹脂膠粘劑是提高其性能的有效方法。早在1944年,ＭｃＨａｌｅ就用三聚氰胺來提高脲醛樹脂的耐水性。1947年,Ｄｅｌｍｏｎｔｅ用三聚氰胺來提高脲醛樹脂的耐沸水性能,結果如圖1所示。1965年Ｈｏｕｗｉｎｋ和Ｓａｌｏｍｏｎ將脲醛樹脂膠粘劑、三聚氰胺樹脂膠粘劑、三聚氰胺尿素甲醛共縮合樹脂膠粘劑的耐沸水能力進行比較,結果如圖2。由圖可知,用三聚氰胺改性后的脲醛樹脂膠粘劑的耐水性接近三聚氰胺樹脂膠粘劑。我國常君成把間苯二酚、三聚氰胺和其它改性劑進行比較研究,指出用間苯二酚和三聚氰胺改性脲醛樹脂耐水性提高最顯著,但三聚氰胺改性脲醛樹脂膠合強度及成品板色澤更好。Ｂｌｏｍｑｕｉｓｔ經研究證明用三聚氰胺改性脲醛樹脂較用間苯二酚其產品耐高溫性能強。Ｋｅｈｒｅ指出,三聚氰胺同其它改性劑相比,制得的刨花板具有較高的尺寸穩定性和較低的厚度膨脹率。
2.1 國外ＭＵＦ研究概況
國外許多學者對用三聚氰胺改性脲醛樹脂的機理、樹脂的固化過程以及固化后聚合物的構造等作了大量的工作。特別是日本學者柳川、木通口、富田等人在三聚氰胺改性脲醛樹脂基礎理論研究方面做了大量的研究。50年代初,日本就開發了三聚氰胺-尿素共縮合樹脂。1955年首次用脲醛樹脂質量分數20%的三聚氰胺粉末來提高脲醛樹脂膠合板的耐水性,使之達到耐水膠合板Ⅰ類標準。同時,日本大鹿振興公司將三聚氰胺-尿素-甲醛共縮合樹脂膠粘劑用于膠合板,發現耐水性更好。1956年,屈崗研究開發了價格低廉的三聚氰胺-脲醛樹脂膠粘劑,不但耐水性能達到Ⅰ類膠合板的標準,而且價格也降低了。60年代初,柳川主要研究了三聚氰胺改性脲醛樹脂機理,得出了以下結論:① 用三聚氰胺改性脲醛樹脂,可提高膠合板的剪切強度、降低吸水
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