[其他]苯酚改性脲醛树脂的制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种由苯酚、尿素、甲醛为主要原料直接合成水溶性苯酚改性脲醛树脂的制备方法及它的应用。

人造板工业主要使用脲醛、三聚氰胺改性脲醛、三聚氰胺甲醛、酚醛和聚醋酸乙烯乳胶等。脲醛、三聚氰胺改性脲醛、聚醋酸乙烯乳胶耐水性、耐热性较差。脲醛、三聚氰胺改性脲醛树脂还具有游离甲醛含量高，生活期短，在纤维板加工中容易产生表面提前固化层等缺点。酚醛和三聚氰胺甲醛树脂虽然有较好的耐水性和耐热性，树脂的游离醛含量也较低，但是树脂的原料成本较高。为此国内外也研究使用苯酚改性脲醛树脂。

国内外报导的苯酚改性脲醛树脂，苯酚与尿素的克分子比分别为1∶10～50（GB1254786，US3547868）和1∶0.4～0.8（SU959889）。研究表明，当苯酚与尿素的克分子比为1∶10～50，树脂的游离甲醛含量虽然可以降低，但是树脂的耐水性和耐热性与脲醛树脂是接近的。当苯酚与尿素的克分子比为1∶0.4～0.8时，树脂的原料成本又大幅度增加了。

国内外苯酚改性脲醛树脂的制备方法有二种，一种是直接合成法（GB1254786，US3547868），另一种是混胶法，即首先分别制备酚醛和脲醛树脂，然后按比例混合使用（JP5808476），制备工艺复杂，并仅用于层压板和装饰板。

国外苯酚改性脲醛树脂在酸性条件下制备，反应时首先加入尿素和甲醛，生成齐聚物后再加入苯酚（GB1254786，US3547868）。生产周期较长。

本发明的目的是在碱性条件下，由苯酚、尿素、甲醛为主要原料直接合成水溶性的，耐水性、耐热性较好的苯酚改性脲醛树脂。在使用中减少干法纤维板的表面提前固化层，降低人造板材的游离甲醛含量。

本发明的苯酚改性脲醛制备工艺如下：

1、苯酚改性脲醛树脂主要由工业甲醛、苯酚、尿素缩合。

2、本发明的特征之一是苯酚与尿素的克分子比为1∶1～4。

3、甲醛与苯酚和尿素的克分子比为1.5～2.2∶1。

4、本发明的特征之二是在碱性条件下制备苯酚改性脲醛树脂。常用的PH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钡、氨水、有机胺、有机醇胺等。反应时PH控制7.5～10。

5、本发明的特征之三是首先在碱性条件下，由苯酚和甲醛缩合成齐聚物，然后加入尿素，制备苯酚改性脲醛树脂。

6、本发明的特征之四是在2～4h的反应时间内制备低游离醛、游离酚含量的苯酚改性脲醛树脂。

制备过程如下：

化学计量的甲醛一次加入带搅拌、夹套和回流冷凝器的反应釜中，搅拌下加入熔融的化学计量的苯酚。用PH调节剂控制PH为7.5～10。然后夹套内通入蒸汽，控制物料的升温速度为0.5～1.5℃/min。当反应物料温度达40～80℃时，反应釜应停止加热。当反应温度达85℃时，开始计算85℃以上的反应时间，控制反应时间10～40min后加入化学计量的尿素，在85℃以上反应10～50min。反应过程中须不断观察树脂滴入水中的云雾状，或用涂-4杯测定树脂的条件粘度，当树脂达到使用要求，迅速降温到40℃以下。收率大于99%。生产周期2～4h。

树脂质量如下：

固含量：48±2%

比重（20℃）：1.17～1.20

条件粘度（涂-4，25℃）：13～30s（根据使用要求控制）

固化速度（150℃）：40～120s（根据使用要求控制）

游离甲醛含量：＜0.5%

游离酚含量：＜1.8%

可被溴化物含量：6～14%

生活期（25℃）：≥1个月

PH：7.5～10

本发明的苯酚改性脲醛树脂具有制备工艺简单，生产周期短，树脂游离甲醛、游离酚含量低，耐热、耐水性能好，树脂存放期长等特点。在同样施胶原料成本下，苯酚改性脲醛树脂的粘结性能、耐水、耐热性能明显优于其它树脂（见表1，表2）。将苯酚改性脲醛树脂应用于干法中密度纤维板，不仅板的游离甲醛含量可低于50mg/100g板，而且纤维板的表面提前固化层明显低于脲醛或三聚氰胺改性脲醛树脂。苯酚改性脲醛树脂可广泛用于干法纤维板、刨花板、碎料板、装饰板和层压板。

表1    不同树脂的耐热性

实例一