[发明专利]一种涂覆磨具用改性脲醛树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脲醛树脂的改性制备技术，尤其是一种采用可溶性淀粉、甘油和羟基硅油改性脲醛树脂的制备方法。所述的改性脲醛树脂具有成本低、贮存稳定、耐热性好，且粘接强度高等性能特点。

背景技术

目前，脲醛树脂(UF)胶是一种在涂覆磨具，纸张粘接，竹、木加工等行业应用广泛的胶黏剂。近年来，人们对环保型、高性能胶黏剂的需求量越来越大，而普通的UF树脂胶黏剂多是含有游离甲醛单体的高分子聚合物，在生产和实际应用过程中，这些以甲醛单体为主的毒性气体会慢慢释放，刺激眼睛和呼吸道，还会引起皮炎、肝脏病变、诱发癌变等危害，这严重影响生产者和消费者的身体健康，也限制了其使用范围。同时，UF树脂作为涂覆磨具用胶黏剂，在使用中适合作复胶，即在进行了底胶、植砂后的施胶工序，与传统的动物胶、醇酸树脂、酚醛树脂胶黏剂相比，脲醛树脂的最大优点是成本低，但是耐热性能和粘接强度上的不足限制了其在涂覆磨具工业中的推广和应用。为了克服这些缺点，已有利用苯酚、三聚氰胺、聚乙烯醇、异氰酸酯等改性剂对UF进行改性的报道，但原料价格昂贵，生产成本大幅度增加。

中国胶黏剂，2008，17(8)：5-8报道了一种由聚乙烯醇和三聚氰胺为改性剂制备的脲醛树脂胶黏剂，结果表明使用改性剂后对脲醛树脂的毒性和粘接强度虽有较大的改善，但改性剂价格昂贵，促使生产成本大幅度提高。

发明内容

为克服脲醛树脂耐热性差、粘接强度无法满足涂覆磨具行业胶黏剂的应用标准的不足，本发明提供了一种可溶性淀粉、甘油和改性羟基硅油改性脲醛树脂的制备方法。由于糊化后的可溶性淀粉可与甲醛、脲醛树脂、多羟甲脲、甘油和羟基硅油中的羟基在加热或酸性固化剂作用下形成半缩醛和缩醛，从而形成有可溶性淀粉、甘油和羟基硅油参与交联的体型脲醛树脂结构。由于缩醛的形成消耗了残留游离甲醛，使得脲醛树脂毒性降低，而缩醛结构本身具有耐水、耐碱等特点，从而提高了脲醛树脂的耐水性和粘接强度。使用淀粉替代部分尿素既能降低成本，又可在一定程度上提高树脂的粘接强度和耐热性能，同时改性羟基硅油的加入提高了脲醛树脂的贮存稳定性和耐热性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在充分搅拌下，按照化学计量比，一次性加入甲醛于带有回流冷凝的反应釜中，用碱性pH调节剂调节pH为7.5～10.0，按化学计量比加入第一批尿素，升温至50～80℃之间并控制反应时间为30～90min，按化学计量比加入第二批尿素，调温至70～100℃反应30～90min，按化学计量比加入甘油，用酸性pH调节剂调节pH为4.0～6.5，控制反应温度为80～100℃，反应时间为10～60min，用碱性pH调节剂调节pH为7.0～10.0，调节反应温度为60～90℃，按化学计量比加入第三批尿素和可溶性淀粉，维持温度反应10～60min，按化学计量比加入改性羟基硅油，调节pH为7.0～9.0，在60～90℃下反应30～90min，反应过程中须观察反应体系粘度，或用涂-4杯测定树脂的条件粘度，当树脂达到使用要求，迅速降温至40℃以下。收益率大于95％，生产周期2.0～6.0h。

本发明的制备工艺如下：

本发明特征之一是由工业甲醛、尿素、可溶性淀粉、甘油和改性羟基硅油缩合而成；

本发明特征之二是所用甲醛与尿素的质量比为2～5∶3～6，可溶性淀粉与甲醛和尿素质量比为2～20∶100，甘油与甲醛和尿素质量比为1～5∶100，羟基硅油与甲醛和尿素质量比为1～5∶100；

进一步优选：所用甲醛与尿素的质量比为3～5∶4～6，可溶性淀粉与甲醛和尿素质量比为10～20∶100，甘油与甲醛和尿素质量比为3～5∶100，改性羟基硅油与甲醛和尿素质量比为3～5∶100

进一步优选：所用甲醛与尿素的质量比为4∶5，可溶性淀粉与甲醛和尿素质量比为10∶100，甘油与甲醛和尿素质量比为3∶100，改性羟基硅油与甲醛和尿素质量比为3∶100

本发明特征之三是分三步反应在50～100℃温度范围之间，在2～6小时的反应时间内制备脲醛树脂，第一步碱性环境下反应温度控制在50～90℃之间，时间为30～150min，第二步酸性环境下反应温度控制在70～100℃之间，时间为10～60min，第三步碱性环境下反应温度控制在60～90℃之间，时间为30～120min；

本发明特征之四是常用的碱性pH调节剂为氢氧化钠、氨水，碱性环境下反应时pH控制为7.5～10.0之间；常用的酸性pH调节剂为盐酸、硫酸、氯化铵，酸性环境下反应时pH控制为4.0～6.5之间；