脲醛樹脂預(yù)固化特性及控制機(jī)理研究.pdf

1、我國家具制造和室內(nèi)裝飾用材主要以中密度纖維板為主，同時(shí)脲醛樹脂（Urea-formaldehyede resin，UF）是纖維板的主要用膠，占據(jù)了整個(gè)木材膠黏劑用量的90％以上。在中密度纖維板生產(chǎn)中，為了保證施膠均勻快速，生產(chǎn)企業(yè)普遍采用管道氣流干燥法對(duì)施膠后的纖維進(jìn)行干燥。由于施膠后的纖維暴露在干燥管道高溫、高濕和酸性環(huán)境中，使得樹脂在熱壓工藝前部分交聯(lián)出現(xiàn)預(yù)固化現(xiàn)象。由于失去活性的樹脂無法將纖維粘合在一起嚴(yán)重降低板材的物理力學(xué)性能，

2、而生產(chǎn)企業(yè)為了保證纖維板性能被迫增加施膠量從而增加了生產(chǎn)成本。因此，有效解決在熱壓工藝之前發(fā)生的膠黏劑預(yù)固化問題、提高膠黏劑的有效使用性能是實(shí)現(xiàn)降低纖維板生產(chǎn)成本、提高材料性能的重要方法之一。
　　本文以脲醛樹脂為研究對(duì)象，在分析預(yù)固化機(jī)理基礎(chǔ)上選取三大影響因子即溫度、樹脂固體含量（簡稱固含）和pH值對(duì)脲醛樹脂的預(yù)固化行為進(jìn)行了跟蹤研究，同時(shí)通過對(duì)比三大影響因子對(duì)樹脂主要性能指標(biāo)的貢獻(xiàn)率進(jìn)行顯著性評(píng)價(jià)，最后針對(duì)顯著性影響因子采用潛

3、伏型固化劑調(diào)控樹脂的固化行為并進(jìn)行控制機(jī)理研究，為減少脲醛樹脂的預(yù)固化、降低施膠量提供理論依據(jù)。主要結(jié)論如下:
　　(1)以添加了固化劑氯化銨的脲醛樹脂為研究對(duì)象，通過測(cè)定不同預(yù)固化時(shí)間處理的UF樹脂固化時(shí)間后發(fā)現(xiàn)，隨著預(yù)固化程度增大固化時(shí)間縮短，并且二者存在一定的線性關(guān)系。通過流變儀、掃描差示量熱儀(DSC)、凝膠色譜(GPC)以及基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜（簡稱飛行質(zhì)譜，MALDI-TOF MS）跟蹤UF樹脂變化可以推斷

4、整個(gè)預(yù)固化過程以粘度和分子量增大、羥甲基含量減少、亞甲基含量增大為基本特征，根據(jù)活化能的變化大致將預(yù)固化過程劃分為兩個(gè)階段:第一階段由于水分蒸發(fā)粘度增加使得分子間相互碰撞幾率增大，樹脂體系活性增大，表現(xiàn)為活化能降低;由于羥甲基含量和亞甲基含量變化幅度小，樹脂交聯(lián)程度低，儲(chǔ)存模量未明顯變化;膠合板干強(qiáng)度和濕強(qiáng)度呈上升趨勢(shì)。第二階段，隨著預(yù)固化程度的增大，伴隨羥甲基大量減少、醚鍵斷裂和亞甲基鍵大量形成，樹脂交聯(lián)程度增大，儲(chǔ)存模量迅速增大，由

5、于預(yù)固化后失去活性的樹脂所占比例增大導(dǎo)致膠合板干強(qiáng)度和濕強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)。
　　以膠合板濕強(qiáng)度值作為分界點(diǎn)，各性能指標(biāo)均存在相應(yīng)的臨界值，即:粘度值為3.5×106mPa.s、數(shù)均分子量和重均分子量分別為初始值的3.85倍和2.5倍、二亞甲基含量比初始值增長23.5％、羥甲基含量比初始值減少17％。當(dāng)各性能指標(biāo)低于相應(yīng)的臨界值時(shí)，膠合板的濕強(qiáng)度呈上升趨勢(shì);反之，高于臨界值時(shí)，膠合板強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)。
　　(2)選取了三大預(yù)固化的

6、影響因子即固化溫度、樹脂固體含量和pH值，通過對(duì)不同預(yù)固化處理后樹脂的粘度變化、熱行為、分子量分布及主要官能團(tuán)進(jìn)行跟蹤分析，同時(shí)對(duì)比了三大影響因子對(duì)預(yù)固化樹脂的主要性能指標(biāo)的貢獻(xiàn)率，結(jié)果表明:溫度和pH值對(duì)樹脂的固化轉(zhuǎn)化率、羥甲基含、亞甲基含和熱焓的影響顯著，最主要影響因子為pH值，其次是溫度，固含對(duì)UF樹脂的預(yù)固化行為影響不大。
　　(3)利用兩種潛伏固化劑六亞甲基四胺+過硫酸銨+對(duì)甲基苯磺酸+二乙醇胺和過硫酸銨+磷酸氫二銨對(duì)U

7、F樹脂的固化性能及控制機(jī)理進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，添加六亞甲基四胺+過硫酸銨+對(duì)甲基苯磺酸+二乙醇胺和過硫酸銨+磷酸氫二銨的樹脂固化放熱峰外推起點(diǎn)溫度分別為110.77℃和108.02℃，均明顯高于NH4Cl對(duì)應(yīng)的外推起始溫度87.46℃。添加兩種合成的潛伏型固化劑的UF樹脂體系在100℃下的pH值一直維持在7.0以上呈中性偏堿，在該溫度下10min以內(nèi)均未固化，并且在等溫100℃的DSC中未見放熱峰。當(dāng)設(shè)定的固化溫度高于外推起始溫度時(shí)，