脲醛樹脂膠黏劑低毒性改性劑研究

范 捷

（國家林業(yè)局林產(chǎn)工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)院，北京100010）

1 脲醛樹脂膠黏劑概述

脲醛樹脂膠黏劑是由甲醛、尿素、氫氧化鈉、氯化銨等一些原料按照一定的比例配合而成的粘合劑，因其原料豐富易得、成本低廉、粘合效果好而被廣泛運(yùn)用。目前它是我國使用最多的一種粘合劑，在木材的使用中，總消耗量大概是60%，而在人造板材中運(yùn)用更加廣泛，大約占90%。脲醛樹脂膠黏劑使用過程中無色、方便，但其中存在許多游離甲醛，毒性較大，在用戶使用過程中，甲醛會(huì)散發(fā)出來，污染環(huán)境同時(shí)也影響人們的身心健康。脲醛樹脂膠黏劑有諸多優(yōu)點(diǎn)，具有較高的清水能力，高的粘合性，在常溫下能夠迅速固化，固化后沒有顏色，被粘物品不會(huì)被黏上其顏色，制造成本低，耐老化性好，使用方便工藝簡(jiǎn)單。但由于使用時(shí)會(huì)釋放甲醛，而甲醛是一種有害物質(zhì)，這樣就在一定程度上限制了其使用范圍，加入改性劑就能夠有效地減少甲醛的釋放，從而降低毒性。

2 脲醛樹脂膠黏劑中甲醛釋放的原理

（1）游離甲醛。通常人們會(huì)認(rèn)為處于游離狀態(tài)的甲醛是未經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)的甲醛，而據(jù)有關(guān)專家表示，游離態(tài)的甲醛并不是這樣的，具體的情況目前也沒有相對(duì)統(tǒng)一的意見。脲醛樹脂膠黏劑在水溶液中的甲醛大部分都是由甲二醇及其相關(guān)的低聚化合物組成的，它們之間的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行得不徹底，具有一定的可逆性。所以說在脲醛樹脂膠黏劑中并不存在真正的“游離甲醛”，而一般人們所說的游離甲醛應(yīng)該指的是在水溶液的甲二醇及其低聚物，其實(shí)它們沒有參加反應(yīng)。

（2）人造板材釋放甲醛。人造板材釋放的甲醛主要是在木材、黏合劑和所使用的涂料中，由于在木材的纖維素分子中存在羥甲基，在比較高的溫度下與酸性物質(zhì)相結(jié)合，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而生成一種半縮的甲醛，再與別的物質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步的反應(yīng)就能夠產(chǎn)生甲醛，然后在一定的情況下就會(huì)釋放出來。在脲醛樹脂膠黏劑中加入一些添加劑，就能夠改變脲醛樹脂膠黏劑的性能，加入聚乙烯就會(huì)降低粘合劑中甲醛的含量，加入苯胺也可降低甲醛的含量，并增添一些其他更優(yōu)越的性能。

（3）降低甲醛的釋放量，也就降低了脲醛樹脂膠黏劑的毒性。在研究降低甲醛的過程中有許多方法，最初的配置時(shí)應(yīng)該注意甲醛的含量和尿素含量的合理比例，它們之間的配合比例較高時(shí)，樹脂中存在的游離甲醛也會(huì)增多，粘合劑的毒性也就更大。在加工時(shí)，改進(jìn)加工工藝，降低甲醛的含量，對(duì)不同要求進(jìn)行配置，這樣既降低了對(duì)環(huán)境的污染，又獲得了更廣泛的應(yīng)用。在脲醛樹脂膠黏劑配置過程中添加甲醛捕捉劑或者其他一些添加劑，能夠起到對(duì)甲醛的捕捉作用，降低脲醛膠中甲醛的含量，使脲醛膠的使用壽命增強(qiáng)，同時(shí)甲醛的釋放量也不大，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成很大的污染。

3 國內(nèi)外對(duì)脲醛樹脂膠黏劑低毒性改性劑研究的現(xiàn)狀

脲醛樹脂膠黏劑是以尿素和甲醛為主要成分，加入某些催化劑，在催化劑的作用下而配制的，使用過程中在利用固化劑，從而使其不溶于水，具有較強(qiáng)的粘合性。改性劑加入到脲醛樹脂膠黏劑能夠改變其某些性能，增大其在實(shí)際中的功用。在合成脲醛樹脂膠黏劑的過程中的某一個(gè)階段或者某幾個(gè)階段加入特定的添加劑，可以滿足不同人不同特點(diǎn)的應(yīng)用。例如加入一些增塑劑或者增韌性的添加劑，就能增強(qiáng)膠合劑的塑性和韌性，目前國內(nèi)外都在致力于研究一種高效、成本低、毒性小的黏合劑。

現(xiàn)在國內(nèi)也在研究更具有實(shí)用性的黏合劑，目前我國采用的是尿素或者碳酸氫鈉浸入漬透刨花中，在使用粘合劑之前或者在使用過程中采用將尿素或碳酸氫鈉噴塞到將要粘合的表面，這樣能夠降低刨花中處于游離的甲醛。現(xiàn)在我國的市場(chǎng)上應(yīng)用的大部分是低脲醛樹脂，這些產(chǎn)品中的主要成分是硫酸鈉或者碳酸氫鈉，采用工業(yè)分析法和對(duì)游離甲醛實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的辦法，從而控制游離甲醛的含量。

目前國外在這個(gè)領(lǐng)域也做了許多研究，都希望能夠找到一種最好的辦法來改進(jìn)粘合劑的性能。美國研究出一種五元環(huán)的化合物的黏合劑，這種脲醛樹脂膠黏劑的效果非常好，并且這種物質(zhì)用于專利，具有良好的消醛效果。日本在這方面也有些專利性的研究結(jié)果，他們研究出一種胺類或酸類物質(zhì)可以有效地降低脲醛樹脂膠黏劑中甲醛的含量，有效地減少了游離甲醛的釋放，減少對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)不會(huì)影響到粘合劑的使用效果，并且加強(qiáng)了脲醛樹脂膠黏劑的固化。

4 常用的脲醛樹脂膠黏劑低毒性改性劑

4.1 納米二氧化硅

納米二氧化硅能夠有效地降低脲醛樹脂膠黏劑中甲醛的含量，在配制的過程中，將納米二氧化硅與脲醛樹脂高速攪拌，進(jìn)行混合。因?yàn)榧{米二氧化硅具有許多良好的特性，它的顆粒比較小，表面積大，吸附性好，在混和的過程中能夠有效吸附脲醛樹脂中的游離甲醛，這樣就降低了脲醛樹脂中甲醛的含量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這種有機(jī)的混合改性效果比較好。

4.2 三聚氰胺

為使脲醛樹脂膠黏劑能夠得到更為廣泛的運(yùn)用，降低脲醛樹脂膠黏劑中的甲醛很關(guān)鍵，在對(duì)脲醛樹脂膠黏劑的配制過程中降低尿素和甲醛的比例，但又不降低膠合劑的使用效果，三聚氰胺就是一種有效的辦法。三聚氰胺利用降低尿素和甲醛的摩爾比來達(dá)到改性的目的。隨著在組成成分中加入三聚氰胺的量的增大，脲醛樹脂膠黏劑中甲醛的含量就會(huì)降低，雖加入三聚氰胺的含量增加，但并不影響脲醛樹脂膠黏劑的效果，能夠形成一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使得固化效果更好，粘合得更牢固。

4.3 改性淀粉

淀粉是一種多糖，其水解產(chǎn)物是葡萄糖，在水解過程中會(huì)生成一種低聚氧化淀粉。這種淀粉中含有較多的羥基，這些羥基能夠與游離的甲醛相結(jié)合，形成縮醛，這樣就能夠達(dá)到降低脲醛樹脂膠黏劑中游離甲醛的含量，減少甲醛的釋放。由于淀粉的分子比較大，水解后具有較強(qiáng)的粘度，這樣加入一些淀粉后膠合劑的粘性會(huì)增強(qiáng)，通過實(shí)驗(yàn)表明在配制時(shí)加入淀粉比在使用過程中添加淀粉的粘合效果更好。不過在配置時(shí)若淀粉被氧化，將會(huì)增加脲醛樹脂膠黏劑中游離甲醛的含量。

4.4 利用復(fù)合劑低毒性改性劑

目前有些研究將三聚氰胺與聚乙烯醇混合作為改性劑使用，由于在合成過程中會(huì)發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)，從而降低了樹脂中甲醛的含量。還有將一羥甲基脲和尿素混合而制成的改性劑，這種改性劑在常溫并呈堿性條件下，能夠發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)，使得游離甲醛中化學(xué)鍵斷裂，從而減少甲醛的釋放。此外，還有許多的捕捉劑，都能夠起到很好的降低甲醛含量的效果，比如張豐蘭的SL－N型捕捉劑，盧曉寧的FS－1捕捉劑等等，都能夠在降低游離甲醛上起到很好效果。幾種改性劑的比較見表1。

表1 幾種攻性劑比較結(jié)果

5 結(jié)語

脲醛樹脂膠黏劑雖然目前的應(yīng)用范圍很廣泛，但仍然存在許多問題，尤其是低毒性改性劑仍存在許多不足。脲醛樹脂膠黏劑低毒性改性劑的研究存在成本高、對(duì)樹脂進(jìn)行改性后其某些性能會(huì)降低等問題，而人造板的適用范圍廣，但生產(chǎn)的效率低。脲醛樹脂膠黏劑低毒性改性劑在未來的研究中依然向低成本、低毒性、耐用性和高效性發(fā)展。以后的研究過程中應(yīng)該更加注重脲醛樹脂膠黏劑低毒性改性劑與樹脂的反應(yīng)原理，從根本上加以研究，以研發(fā)出更好的改性劑，使得脲醛樹脂低毒性改性劑能夠得到更加廣泛的應(yīng)用。

［1］王曉輝，李光沛.B－L甲醛消納劑在刨花板生產(chǎn)中的應(yīng)用研究［J］.人造板通訊，2003（10）.

［2］周文瑞，李建章.脲醛樹脂膠黏劑及其制品低毒化研究新進(jìn)展［J］.中國膠黏劑，2004（1）.

［3］楊明平.環(huán)保型脲醛樹脂膠合成工藝的探討［J］.中國膠黏劑，2004（1）.

［4］盧曉寧，萬明民.脲醛樹脂膠黏劑中甲醛捕捉劑的研究［J］.林產(chǎn)工業(yè)，1999（2）.

［5］國家技術(shù)監(jiān)督局.GB／T1407416－93木材膠黏劑及其樹脂檢驗(yàn)方法——游離甲醛含量測(cè)定法［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1993.