采用涂層屏蔽刨花板中甲醛的方法研究

李光華，鄧躍全，鄭光亞，董夢偉，武 林，田晗旭，汪彬彬，宋 佳，孫 婷

（西南科技大學材料與科學學院，四川綿陽 621010）

采用涂層屏蔽刨花板中甲醛的方法研究

李光華，鄧躍全，鄭光亞，董夢偉，武 林，田晗旭，汪彬彬，宋 佳，孫 婷

（西南科技大學材料與科學學院，四川綿陽 621010）

采用自制的XKD-1、XKD-2兩種甲醛屏蔽劑和粉石英/納米TiO2高性能甲醛凈化涂料，以及它們的組合涂層，研究了涂層屏蔽治理刨花板中甲醛的方法。該方法能有效降低家具板材中的甲醛釋放量，延長刨花板的使用壽命，具有良好的應用和參考價值。

刨花板；甲醛；屏蔽；治理

0 引言

甲醛是室內(nèi)空氣的主要污染物，是一種國際公認的致癌物質(zhì)，對人體危害較大［1］。室內(nèi)甲醛主要來源于裝飾裝修材料和家具等，尤以人造板材為甚［2］。刨花板是家具常用的人造板材，一般由脲醛樹脂粘合而成［3］。脲醛樹脂由尿素和甲醛聚合而成，其遇水易發(fā)生逆反應而釋放出甲醛，同時含有一定量的游離甲醛，造成甲醛長期釋放，長達10 a以上［4］，還會損害刨花板的力學性能，降低其使用壽命，因此刨花板中甲醛屏蔽治理很有必要。國家強制性標準GB 18580—2001也對刨花板的甲醛釋放量作了限定［5］。目前，降低人造板中甲醛含量的主要方法有：采用低甲醛含量的脲醛樹脂或者改性的脲醛樹脂黏結(jié)劑；改變?nèi)嗽彀迳a(chǎn)過程中的熱壓工藝條件，降低產(chǎn)品中殘留的游離甲醛量；在制造人造板時，添加氨及其衍生物、活潑次甲基化合物和氧化性物質(zhì)等甲醛捕捉劑［6-9］。

目前，采用涂層屏蔽刨花板中甲醛的方法尚未見報道。本研究采用自制XKD-1、XKD-2兩種甲醛屏蔽劑和粉石英/納米TiO2高性能甲醛凈化涂料，以及它們的組合涂層對刨花板中的甲醛進行屏蔽處理，研究其作用機理，得到了一種刨花板甲醛屏蔽與治理的新方法。

1 試驗部分

1.1 原材料、試劑

浸漬紙飾面刨花板，市售品；XKD-1型甲醛屏蔽劑，自制（由粒徑約100 nm的高分子成膜物質(zhì)、納米SiO2和助劑經(jīng)分散混合調(diào)制而成）；XKD-2型甲醛屏蔽劑，自制（由粒徑約500 nm的高分子成膜物質(zhì)、納米SiO2和助劑經(jīng)分散混合調(diào)制而成）；粉石英/納米TiO2高性能甲醛凈化涂料（高配超能王7），貴州聯(lián)和新型建材有限公司；高精度甲醛檢測試劑、顯色液，徐州市奧廣電子科技有限公司。

1.2 儀器設備

EVO-18鎢絲燈掃描電子顯微鏡，德國蔡司有限公司；AOG3-D室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測儀，徐州市奧廣電子科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 測試系統(tǒng)及方法

按照中華人民共和國建材行業(yè)標準JC/T 1074—2008《室內(nèi)空氣凈化功能涂覆材料凈化性能測定》方法［10］進行甲醛屏蔽測試，測試系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 甲醛屏蔽測試系統(tǒng)示意圖Figure 1 The scheme of formaldehyde shielding test system

1.3.2 試板制作

將浸漬紙飾面刨花板切割成9塊長×寬×高為400 mm×400 mm×150 mm的試板，采用涂料刷涂其側(cè)面切割斷面，正面浸漬紙飾面不涂。

1.3.3 甲醛屏蔽性的測試

將試驗艙在溫度為（20±2）℃、濕度為（50±10）%的環(huán)境中干燥24 h后進行試驗。將空白樣放入試驗艙，密封試驗艙24 h后，用空氣質(zhì)量檢測儀測定甲醛釋放量，記為n1。在采氣前開啟30 min風扇，采樣過程中關(guān)閉風扇。采用同樣的方法測試經(jīng)不同處理方案處理后的刨花板的甲醛釋放量，記為ni。

甲醛屏蔽率R的計算公式如下：

式中：R—甲醛的屏蔽率，%；n0—室內(nèi)甲醛的濃度，mg/m3；n1—未處理刨花板的甲醛釋放量，mg/m3；ni—試驗刨花板的甲醛釋放量，mg/m3（其中，2≤i≤9）。

1.3.4 不同甲醛屏蔽劑處理刨花板的試驗方案

采用不同的甲醛屏蔽劑，按表1試驗方案對刨花板進行處理，并測定其甲醛屏蔽率。

2 結(jié)果與分析

2.1 各種處理方案甲醛屏蔽效果分析

對表1中各種處理方案的甲醛釋放量進行測定，用公式（1）計算甲醛屏蔽率，結(jié)果如表2所示。

表1 各種處理方案Table 1 Various processing schemes

表2 各種處理方案甲醛屏蔽試驗結(jié)果*Table 2 The formaldehyde shielding test results of various processing schemes

通過比較表2中的2、3、4號試板的甲醛屏蔽結(jié)果可知：采用XKD-1型甲醛屏蔽劑處理方案時，刨花板的甲醛釋放量明顯降低，隨著刷涂道數(shù)的增加，甲醛屏蔽效果變好，當刷涂1～3道時，甲醛屏蔽率分別為72.42%、83.87%和93.55%。

通過比較表2中的5、6、7號試板的甲醛屏蔽結(jié)果可知：采用XKD-1型甲醛屏蔽劑+XKD-2型甲醛屏蔽劑處理方案時，當分別刷涂1道后，甲醛屏蔽率就達到了93.55%，與XKD-1型甲醛屏蔽劑刷涂3道時的甲醛屏蔽率相當；當XKD-1型甲醛屏蔽劑刷涂1道，XKD-2型甲醛屏蔽劑刷涂2道后，甲醛屏蔽率達到96.77%；當XKD-1型甲醛屏蔽劑刷涂1道，XKD-2型甲醛屏蔽劑刷涂3道時，甲醛屏蔽效果與前者相當，即XKD-2型甲醛屏蔽劑刷涂2道即可。

由表2中8號試板的甲醛屏蔽結(jié)果可知：采用XKD-1型甲醛屏蔽劑+高配超能王7甲醛凈化涂料處理方案時，當XKD-1型甲醛屏蔽劑刷涂1道，高配超能王7甲醛凈化涂料也刷涂1道時，甲醛屏蔽率達到96.77%，與XKD-1型甲醛屏蔽劑刷涂1道，XKD-2型甲醛屏蔽劑刷涂2～3道效果相當，甲醛屏蔽效果很好。

由表2中9號試板的甲醛屏蔽結(jié)果可知：采用XKD-1型甲醛屏蔽劑+XKD-2型甲醛屏蔽劑與高配超能王7甲醛凈化涂料1∶1混合處理方案時，當XKD-1型甲醛屏蔽劑刷涂1道，后者也刷涂1道時，甲醛屏蔽率為96.77%，屏蔽效果也很好。

2.2 甲醛屏蔽機理分析

采用掃描電鏡（SEM）表征各種處理方案的試板，結(jié)果見圖2。

圖2 各種處理方案試板的SEM圖Figure 2 The SEM image of test plate with various processing schemes

由圖2-1可見：未經(jīng)處理的刨花板試板截面較為粗糙，存在明顯的起伏狀纖維紋路以及縫隙，這會使水分與脲醛樹脂接觸，導致其分解釋放甲醛，還會使刨花板中的游離甲醛釋放出來。

由圖2-2可見：XKD-1型甲醛屏蔽劑具有較強的滲透性，可以滲透到刨花板內(nèi)層形成膠合層，起到較好的連接作用，還可以填充表面空隙，形成屏蔽膜，但屏蔽膜較薄，且表面不平整，仍存在空隙，甲醛屏蔽效果一般。

由圖2-3可見：XKD-2型甲醛屏蔽劑具有較好的成膜性，可以形成連續(xù)、致密的屏蔽膜，且表面比較平整、厚實，可有效阻止甲醛的釋放，還可阻礙脲醛樹脂遇水分解，提高刨花板的力學性能。

由圖2-4可見：試板表面有大量的納米TiO2顆粒，這是由于粉石英/納米TiO2高性能甲醛凈化涂料中的粉石英和納米TiO2發(fā)生了鍵合，消除了納米粒子的團聚作用，使納米TiO2很好地分散，單位面積上的TiO2催化反應點位增多，大大提高了光催化反應速度，加快了甲醛的分解［11］，從而有效屏蔽和治理刨花板中的甲醛。

由圖2-5可見：經(jīng)過XKD-1型甲醛屏蔽劑+ XKD-2型甲醛屏蔽劑與高配超能王7甲醛凈化涂料1∶1混合處理后，結(jié)合了XKD-2型甲醛屏蔽劑和高性能甲醛凈化涂料的催化分解作用，即使各刷涂1道也能達到很好的甲醛屏蔽和治理效果。

3 結(jié)語

研究了一種刨花板涂層甲醛屏蔽治理的方法：

（1） 采用XKD-1型甲醛屏蔽劑，可以填充縫隙，形成屏蔽膜，具有一定的屏蔽效果；

（2） 采用XKD-1型甲醛屏蔽劑+XKD-2型甲醛屏蔽劑組合處理后，可以形成平整、致密的屏蔽膜，屏蔽效果較好，刷涂1道XKD-1型甲醛屏蔽劑和2道XKD-2型甲醛屏蔽劑，甲醛屏蔽率可達96.77%；

（3） 采用XKD-1型甲醛屏蔽劑+高配超能王7甲醛凈化涂料組合處理后，各刷涂1道甲醛屏蔽率即達96.77%；

（4） 采用XKD-1型甲醛屏蔽劑+XKD-2型甲醛屏蔽劑與高配超能王7甲醛凈化涂料1∶1混合組合處理后，結(jié)合了XKD-2型甲醛屏蔽劑和高性能甲醛凈化涂料的催化分解作用，即使各刷涂1道也能達到很好的甲醛屏蔽和治理效果；

平整、厚實的屏蔽膜可阻止水分的進入，避免脲醛樹脂的分解，保護了刨花板的力學性能，顯著延長刨花板的使用壽命。上述方法可有效降低家具板材中的甲醛釋放量，提高室內(nèi)空氣質(zhì)量，延長刨花板的使用壽命，具有較好的應用和參考價值。

1 袁連寶.裝飾裝修材料對室內(nèi)空氣甲醛污染的研究與控制［D］.山東濟南：山東大學，2013.

2 張根成，吳建國.淺析人造板甲醛釋放量的檢測方法［J］.山東林業(yè)科技，2011（4）：74-76.

3 朱麗濱.脲醛樹脂膠粘劑的改性研究［D］.黑龍江哈爾濱：東北林業(yè)大學，2002.

4 朱利平.低甲醛脲醛樹脂的合成工藝及其結(jié)構(gòu)性能研究［D］.云南昆明：昆明理工大學，2003.

5 王維新.甲醛釋放與檢測［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2003.

6 程鳳俠，周永香，朱前鵬.解決產(chǎn)品中游離甲醛含量超標問題的方法及研究進展［J］.中國皮革，2006（23）：33-38.

7 邱娟.室內(nèi)甲醛污染現(xiàn)狀及控制措施研究［J］.中國高新技術(shù)企業(yè)，2009（10）：129-131.

8 羅曉良.室內(nèi)甲醛釋放規(guī)律及其控制研究［D］.重慶：重慶大學，2006.

9 朱玉玲.室內(nèi)空氣中甲醛的去除研究［D］.山東濟南：山東大學，2010.

10 JC/T 1074—2008 室內(nèi)空氣凈化涂覆材料凈化性能［S］.北京：中國建材工業(yè)出版社，2008.

11 鄧智友.粉石英基生態(tài)涂料的甲醛凈化及影響機制研究［D］.四川綿陽：西南科技大學，2015.

Research on the Method of Shielding Formaldehyde in the Particle Board Using Coating

Li Guanghua，Deng Yuequan，Zheng Guangya，Dong Mengwei，Wu Lin，Tian Hanxu，Wang Binbin，Song Jia，Sun Ting
（Southwest University of Science and Technology，School of Materials Science and Engineering，Mianyang Sichuan，621010，China）

By using self-made XKD-1 and XKD-2 shielding agent，high performance powder quartz/nanometer TiO2formaldehyde purifying coatings and their combination coating，methods for shielding and treatment of formaldehyde in the particle board were studied. The methods could effectively reduce the formaldehyde emission of furniture plate，prolong the service life of particle board，and had good application and reference value.

particle board；formaldehyde；shielding；treatment

TQ 630.7

A

1009-1696（2016）05-0010-04

2016-05-03

國家自然科學基金（11375164）。

李光華（1993—），在讀碩士研究生，主要從事生態(tài)功能涂料的研究工作。

鄧躍全（1965—），教授，主要從事分析化學，以及生態(tài)建材領(lǐng)域的教學與科研工作。