脲醛樹(shù)脂合成的影響因素及其在室內(nèi)裝飾中的應(yīng)用

張瑞娟

（鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，河南省鄭州市 451150）

室內(nèi)裝飾墻面材料在室內(nèi)裝飾中起關(guān)鍵性作用，因此，墻面裝飾材料好壞直觀體現(xiàn)室內(nèi)裝飾效果，起到了絕熱、防潮、防火、吸聲、隔音等保護(hù)建筑物的功能，延長(zhǎng)建筑物壽命，滿足人們對(duì)裝修的高標(biāo)準(zhǔn)需求［1-2］。使用不好的裝修材料會(huì)影響室內(nèi)空氣質(zhì)量。徐金梅等［3］采用脲醛樹(shù)脂制成的膠制品在墻面裝修中存在一些限制，最突出的問(wèn)題就是在膠制品生產(chǎn)、加工過(guò)程中釋放出游離甲醛，對(duì)人體健康帶來(lái)一定威脅。段云海等［4］對(duì)室內(nèi)空氣污染物檢測(cè)分析發(fā)現(xiàn)，室內(nèi)苯超標(biāo)54%，甲苯超標(biāo)35%，對(duì)人體健康危害較大。在中、弱堿性條件下，尿素與甲醛通過(guò)縮聚反應(yīng)得到脲醛樹(shù)脂。該樹(shù)脂成本較低，性能良好，是室內(nèi)裝飾墻面材料的主要膠黏劑，占木板工業(yè)用膠量的85%以上。結(jié)合脲醛樹(shù)脂屬性，本文主要綜述了脲醛樹(shù)脂在室內(nèi)裝飾中的應(yīng)用情況。

1 脲醛樹(shù)脂合成的影響因素

三聚氰胺和聚乙烯醇用量是影響脲醛樹(shù)脂固體合成、液體合成及脲醛樹(shù)脂膠制品合成的主要因素。

1.1 三聚氰胺和聚乙烯醇用量對(duì)脲醛樹(shù)脂固體合成的影響

許善鋒等［5］在核桃粕改性三聚氰胺脲醛樹(shù)脂的制備與熱降解性能研究中發(fā)現(xiàn)，采用核桃粕作為添加劑，與三聚氰胺改性脲醛樹(shù)脂共聚于膠合板上，合成了核桃粕改性三聚氰胺脲醛樹(shù)脂。隨著三聚氰胺和聚乙烯醇用量的不斷增加，脲醛樹(shù)脂固體含量逐漸降低。在酸性條件下，羥基會(huì)與聚乙烯醇形成醚鍵，極大降低了脲醛樹(shù)脂的反應(yīng)活性，固體含量相對(duì)降低。由于三聚氰胺和聚乙烯醇用量較高時(shí)，脲醛樹(shù)脂固化時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，因此，容易出現(xiàn)固化不穩(wěn)定的現(xiàn)象。以核桃粕的黏度、游離甲醛含量、甲醛釋放量等為指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)了核桃粕的最佳用量，研究了核桃粕和脲醛樹(shù)脂的熱降解行為。結(jié)果表明，核桃粕改性三聚氰胺脲醛樹(shù)脂熱壓板的甲醛釋放量為0.4 mg/L，達(dá)到E0級(jí)板材甲醛釋放量的要求，板材黏接強(qiáng)度也得到相應(yīng)提高。洪曉東等［6］研究了改性脲醛樹(shù)脂的合成及性能，隨著三聚氰胺、聚乙烯醇復(fù)合改性劑用量增加，脲醛樹(shù)脂游離甲醛含量及固化時(shí)間隨之降低，壓縮強(qiáng)度有所增加。

1.2 三聚氰胺和聚乙烯醇用量對(duì)脲醛樹(shù)脂液體合成的影響

金立維等［7］制備了E1級(jí)三聚氰胺改性脲醛樹(shù)脂，并研究了三聚氰胺和聚乙烯醇用量對(duì)脲醛樹(shù)脂溶液均勻性的影響。由于羥基脲衍生物在酸性條件下會(huì)與樹(shù)脂中添加的三聚氰胺發(fā)生縮合反應(yīng)，完全封閉了相對(duì)活潑的羥甲基，通過(guò)在該分子中引入相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，能夠極大減少脲醛樹(shù)脂中的親水基團(tuán)。在酸性條件下，三羥甲基脲與三聚氰胺的加成反應(yīng)相對(duì)較快，增加了膠制品的均勻性。當(dāng)聚乙烯醇用量不斷增加時(shí)，液體溶解度逐漸降低，溶液會(huì)出現(xiàn)許多小顆粒，在很大程度上影響脲醛樹(shù)脂液體合成效果。曹曉玲等［8］制備了脲醛樹(shù)脂膠黏劑，并研究了其性能。發(fā)現(xiàn)，當(dāng)三聚氰胺用量為尿素質(zhì)量的4%時(shí)，合成的脲醛樹(shù)脂膠黏劑綜合性能較好，能夠達(dá)到綠色環(huán)保要求。

1.3 三聚氰胺和聚乙烯醇用量對(duì)脲醛樹(shù)脂膠制品合成的影響

隨著三聚氰胺和聚乙烯醇用量的不斷增加，脲醛樹(shù)脂膠制品中游離甲醛含量降低。黃冠群等［9］采用正交試驗(yàn)法研究有機(jī)物對(duì)脲醛樹(shù)脂膠黏劑中游離甲醛含量的影響，發(fā)現(xiàn)隨著脲醛樹(shù)脂中三聚氰胺用量的不斷增大，樹(shù)脂的存儲(chǔ)穩(wěn)定性越來(lái)越好，黏度也越來(lái)越好。當(dāng)聚乙烯醇用量過(guò)多，隨著聚乙烯醇用量的不斷加大，膠制品溶解度變小，樹(shù)脂穩(wěn)定性降低，存儲(chǔ)周期變短。在酸性條件下，聚乙烯醇能夠與甲醛反應(yīng)直接生成聚乙烯醇縮甲醛，即使在聚乙烯醇用量較低時(shí)，依然能夠與脲醛樹(shù)脂中的游離甲醛發(fā)生反應(yīng)，使膠制品中的游離甲醛含量極大降低。

祿樹(shù)暉等［10］對(duì)尿素-甲醛的成環(huán)化反應(yīng)進(jìn)行研究，在脲醛樹(shù)脂合成初期，將脲醛衍生物脲化，再合成脲醛樹(shù)脂。采用傅里葉變換紅外光譜研究了pH值、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間及催化劑種類對(duì)脲醛環(huán)化反應(yīng)中脲醛含量的影響。發(fā)現(xiàn)引入脲醛環(huán)等環(huán)狀結(jié)構(gòu)物可有效提高脲醛樹(shù)脂膠黏劑的耐水性能；在75 ℃以上，反應(yīng)產(chǎn)物中可形成一定量的脲環(huán)狀結(jié)構(gòu)物。在pH值為8左右，溫度為85 ℃，不用催化劑，反應(yīng)時(shí)間盡量長(zhǎng)的情況下，由尿素和甲醛環(huán)化反應(yīng)生成的Uron環(huán)的相對(duì)值最大。在脲醛樹(shù)脂合成中引入U(xiǎn)ron環(huán)結(jié)構(gòu)物質(zhì)能夠提高脲醛樹(shù)脂的耐水性，由其制成的膠制品耐水性也相對(duì)較高，可用作室內(nèi)膠制品材料。

2 脲醛樹(shù)脂在室內(nèi)裝飾中的應(yīng)用

2.1 脲醛樹(shù)脂在室內(nèi)裝飾板材方面的應(yīng)用

由脲醛樹(shù)脂制成的板材在裝修市場(chǎng)使用率高達(dá)85%以上，應(yīng)用到室內(nèi)裝飾板材具有質(zhì)輕、方便加工、韌性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)不同的工藝可以提升自身環(huán)保性、黏合強(qiáng)度以及耐水性。采用普通木材時(shí)，存在內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均勻，容易受到外界濕度變化而出現(xiàn)含水量增加的現(xiàn)象，容易引起板材膨脹或收縮。采用脲醛樹(shù)脂制成的板材順紋抗壓強(qiáng)度大，具有實(shí)用價(jià)值。

韓書(shū)廣等［11］研究甲醛與尿素的摩爾比對(duì)制備改性脲醛樹(shù)脂的影響，發(fā)現(xiàn)甲醛與尿素摩爾比在1.1～1.6，合成的脲醛樹(shù)脂游離甲醛含量相對(duì)較高，無(wú)法滿足環(huán)保需求。隨著甲醛與尿素摩爾比不斷升高，游離甲醛含量逐漸增加，制成的膠制品黏合強(qiáng)度也不斷增大，符合木板制作的黏合強(qiáng)度國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

脲醛樹(shù)脂除了符合板材黏合強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)外，還要符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。王興全［12］研究甲醛與尿素摩爾比對(duì)脲醛樹(shù)脂中甲醛含量的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)甲醛與尿素摩爾比較低時(shí)，甲醛含量較低，用于人造板生產(chǎn)，符合板材環(huán)保產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，低游離甲醛含量樹(shù)脂膠的應(yīng)用是降低室內(nèi)裝飾墻面甲醛釋放的關(guān)鍵。

脲醛樹(shù)脂在刨花板制造中體現(xiàn)出自身的耐水性。劉明等［13］將脲醛樹(shù)脂/聚異氰酸酯膠黏劑應(yīng)用在刨花板中，發(fā)現(xiàn)引入脲醛樹(shù)脂可以顯著提高刨花板的耐水性、靜曲強(qiáng)度和內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度。

2.2 脲醛樹(shù)脂在室內(nèi)裝飾墻面方面的應(yīng)用

脲醛樹(shù)脂受到聚乙烯醇用量影響，縮聚反應(yīng)快，可以在墻面沙土改良中得到廣泛應(yīng)用。王博等［14］研究聚乙烯醇與有機(jī)物混合對(duì)沙土改良，發(fā)現(xiàn)聚乙烯醇用量對(duì)脲醛樹(shù)脂合成性能影響較大，因此，在室內(nèi)裝飾墻面方面考慮聚乙烯醇用量對(duì)樹(shù)脂性能的影響。脲醛樹(shù)脂在很大程度上能夠根據(jù)產(chǎn)品的需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，在合成脲醛樹(shù)脂時(shí)，加入聚乙烯醇能夠快速溶解，保證形成的膠黏劑與沙土混合用于砌筑墻面時(shí)，快速凝結(jié)，容易控制。

脲醛樹(shù)脂中含有的多酚，保障了墻面防腐性能。梁堅(jiān)坤等［15］對(duì)糠醇、苯酚及間苯二酚與尿素-甲醛的縮聚反應(yīng)進(jìn)行研究，系統(tǒng)地闡述了縮聚反應(yīng)中的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系：（1）隨著反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，大量亞甲基橋鍵形成，部分醚鍵轉(zhuǎn)變?yōu)闃蜴I，類似于在酸性條件下觀察到的樹(shù)脂生成過(guò)程。在脲醛樹(shù)脂的合成過(guò)程中，存在著大量的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)，其產(chǎn)物的分布與其熱力學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)，但對(duì)化學(xué)平衡沒(méi)有影響。（2）苯酚-甲醛-尿素在堿性條件下的縮聚反應(yīng)，主要是羥基甲基脲與羥基苯酚的自縮聚反應(yīng)，但在弱酸條件下反應(yīng)程度較低，羥基甲基脲具有較少的自縮聚結(jié)構(gòu)，甚至無(wú)縮聚反應(yīng)發(fā)生，強(qiáng)酸條件下苯酚-脲醛的共聚較自縮聚效果好，使合成的脲醛樹(shù)脂具有良好防腐性能。

脲醛樹(shù)脂不僅凝結(jié)速度快、防腐性能好，而且在保溫方面應(yīng)用效果良好。張化騰等［16］對(duì)三聚氰胺改性脲醛樹(shù)脂泡沫保溫材料性能進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)該泡沫材料具有良好的阻燃性能，適合作為外墻外保溫隔熱材料。采用三聚氰胺和脲醛樹(shù)脂合成三聚氰胺改性脲醛樹(shù)脂泡沫塑料，可以提高脲醛樹(shù)脂泡沫塑料的硬度。在脲醛樹(shù)脂泡沫塑料中引入三聚氰胺有效提高了其抗壓強(qiáng)度、耐熱性和阻燃性能。

3 結(jié)束語(yǔ)

脲醛樹(shù)脂原料豐富，具有工藝簡(jiǎn)單、成本低、黏結(jié)性好的優(yōu)勢(shì)，是室內(nèi)裝飾墻面設(shè)計(jì)工藝中的主要膠黏劑。通過(guò)調(diào)整三聚氰胺和聚乙烯醇用量，可將制備的脲醛樹(shù)脂中甲醛含量降低到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以下，符合環(huán)保要求。由脲醛樹(shù)脂制成的板材在裝修市場(chǎng)使用率高達(dá)85%以上，應(yīng)用到室內(nèi)裝飾板材具有質(zhì)輕、方便加工、韌性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。脲醛樹(shù)脂受到聚乙烯醇用量影響，縮聚反應(yīng)快，可以在墻面沙土改良中得到廣泛應(yīng)用。脲醛樹(shù)脂中含有的多酚，保障了墻面防腐性能。脲醛樹(shù)脂不僅凝結(jié)速度快、防腐性能好，還在保溫方面具有良好應(yīng)用效果。