摘要:用质量分数为18 % (基于液体树脂）的三聚氰胺和不同缩聚度脲醛树脂制备了三聚氰胺 改性脲醛（MUF)树脂,将聚磷酸铵及其他阻燃助剂与MUF共混后得到阻燃胶黏剂并用于制备 阻燃胶合板。结果表明，当尿素与甲醛预先缩聚至水洗数为2. 5-7. 5时,所制MUF树脂的贮存 稳定性良好;在muf中阻燃剂质量分数小于80 %时,胶合板的胶合强度满足国家n类胶合板标 准，甲醛释放量满足E1级标准;用该阻燃胶黏剂制备的阻燃胶合板,经锥形量热仪燃烧试验,其 释热速率和释热总量较普通胶合板有显著下降。分析认为，将MUF树脂与聚磷酸铵阻燃剂共混 制得的阻燃胶黏剂,其胶合性能和甲醛释放量满足国家标准要求;用该阻燃胶黏剂对胶合板进行 表面处理阻燃性能良好。

 

关键词:脲醛树脂;三聚氰胺；阻燃胶黏剂;胶合性能；阻燃性

 

中图分类号:TS653.3 文献标志码:A 文章编号：1000 -2006(2012) 04 -0103 -04

 

Synthesis of melamine modified urea formaldehyde resins and its application

 

LI Gaiyun, WU Yuzhang*，LI Botao, QIN Tefu (Research Institute of Wood Industry, CAF, Beijing 100091, China)

 

Abstract I Melamine modified urea formaldehyde (MUF) resins were synthesized using 18 % melamine level (based on liquid resin) and UF base resins that were prepared in advance to various extents. Then it was mixed with ammonium polyphophate and other assistants to prepare fireproof adhesive. The results showed that MUF resins exhibited good storage stability when UF base resin prepolymerized to water miscibility of 2. 5 -7. 5. The shear strengths and formaldehyde emission of plywood, bonded with the adhesive mixed with less than 80 % fire retardants, met type n plywood critera and E1 critera, respectively. Cone calorimeter analysis showed that both rate of heat release and total heat release of the plywood treated by fireproof adhesive were significantly lower than those of the untreated plywood. The results indicated that both bond quality and formaldehyde emission of the fireproof adhesive met Chinese national standards, and the fire resistant performance of the plywood coated with fireproof adhesive was excellent.

 

Key words: urea^ormaldehyde resin； melamine； fireproof adhesive; bonding properties; flame retardant

近年来木质材料在建筑装饰装修领域的应用 不断增加，其防火阻燃问题日益受到人们的重视和 关注卜3。目前，阻燃胶合板的制备方法主要有3 种:将阻燃剂溶液涂刷在胶合板表面;用阻燃剂浸 渍胶合板;用阻燃剂浸渍单板后再压制胶合板。但 这3种阻燃处理方法都存在一定的缺点：如第1种

方法阻燃效果较差;第2种方法必须使用适于浸渍 处理的耐水性胶黏剂;第3种方法单板在阻燃处理 后需重新干燥,单板破损严重，且对胶合性能有负 面影响B4。为了简化胶合板的阻燃工艺和减轻 阻燃处理对产品性能的影响，罗文圣等&]按照普 通胶合板的生产工艺采用阻燃胶黏剂压制胶合板,

 

然后对胶合板表面进行阻燃处理。目前,在人造板 表面用氨基树脂阻燃胶黏剂进行阻燃处理已发展 为木质材料阻燃处理的研究重点6_9]。该工艺无 需对单板或胶合板进行阻燃浸渍处理，阻燃处理工 艺简单，易于工业化生产。其中，树脂和阻燃剂的 选择和复配是该阻燃处理技术的关键点。

 

一般而言,脲醛树脂与木材阻燃常用到的几种 阻燃物质复配后胶合强度很难满足要求,三聚氰胺 的加入可以提高脲醛树脂的胶合强度和耐水 性。众所周知,尿素、三聚氰胺与甲醛的反应 特性不同,尿素与甲醛在pH为4 ~5或者更低的条 件下才以一定的速度发生缩聚反应,而三聚氰胺和 甲醛的缩聚反应不仅可在酸性条件下发生,而且在 中性甚至弱碱性条件下也可发生，当pH <6时,三 聚氰胺和甲醛的缩聚速度太快难以控制，因此采用 常规的方式将尿素与甲醛以及三聚氰胺与甲醛进 行共聚反应不具有现实意义&2_14。为了充分发挥 尿素和三聚氰胺各自的作用，在制备三聚氰胺改性 脲醛（MUF)树脂时，常将尿素和甲醛反应至一定 程度后，再加入第2批甲醛和三聚氰胺进行反应, 因此尿素与甲醛的缩聚度是合成三聚氰胺改性脲 醛树脂的关键因素M。笔者研究了尿素与甲醛的 缩聚度对MUF树脂贮存稳定性的影响，并利用该 树脂与木材阻燃常用的聚磷酸铵阻燃剂配制成阻 燃胶黏剂后制备阻燃胶合板,评价其胶合性能、甲 醛释放量和燃烧性能，以期为处理工艺简单、易于 工业化生产的阻燃胶合板生产提供理论依据。

 

1材料与方法

 

1.1试验原料

 

试验所用化工原料:尿素（U),工业级，纯度为 99. 4 % ；三聚氰胺（M),工业级，纯度为99.8 % ； 36. 5 %甲醛（F)、甲酸、氢氧化钠、氯化铵等为分析 纯;聚磷酸铵等为工业级。用于制备阻燃胶合板的 杨木胶合板基材由文安某工厂提供,所用胶黏剂为 普通脲醛树脂,厚度9. 0 mm。

 

1.2 MUF树脂的合成和性能测试

 

合成条件：n ( F) / n ( M + U) =1.2; n ( M) / n ( U) =0.3;甲醛分两次加入：n ( Fi) / n ( F) =0.8; 尿素分两次加入:n( Ut) / n ( U) =0.6;三聚氰胺分 两次加入:n(Mj) /n(M) =0.8

 

在反应釜中加入第1批甲醛,将pH调至8.0~ 8. 5,加入第1批尿素,升温至90 °C保持15 min；降 温至85 C,调pH至4. 6 ~5.0,反应至所需黏度；

降温至60 C,调pH为8. 5 ~ 9. 0,加入第2批甲 醛,再将pH调至8. 5 ~9. 0,加入第1批三聚氰胺， 升温至85 C反应约40 min;加入第2批三聚氰胺， 反应至水混合性小于1;降温至70 C,加入第2批 尿素，自然降至室温,调pH至9. 0 ~9. 5。

 

MUF树脂的理化性质按GB/T 14074一2006 《木材胶粘剂及其树脂检验方法》测定。

 

1. 3阻燃MUF胶黏剂的调制和性能测试

 

将MUF、聚磷酸铵及适量阻燃助剂按一定比 例混合并经匀浆机搅拌均匀后，加入1 %的固化剂 氯化铵（以MUF为基准）。用尺寸为30 mm x 30 mm x5 mm的杨木单板压制3层胶合板，测定 其胶合强度和甲醛释放量。胶合板强度按GB/T 17657—1999《人造板及饰面人造板理化性能试验 方法》n类胶合板要求测定；甲醛释放量采用9 ~ 11 L干燥器法测定。压板工艺参数为：施胶量280 g/m2 (双面），压力1.0 MPa,温度120 C,时间 5 min。

 

1.4阻燃胶合板的制备和燃烧性能测试

 

在普通杨木胶合板表面用所调制的阻燃胶黏 剂再胶合2层1. 1 mm左右的杨木单板,在最表面 贴上1层0. 18 mm薄木装饰层。压板工艺参数为： 施胶量280 g/m2 (单面），压力1.0 MPa,温度120 C, 时间3 min。参照ISO 5660 -1标准,采用C3型锥 形量热仪（日本东洋制机）测试阻燃胶合板燃烧性 能。试样水平安装,热源辐射强度50kW/m2。

 

2结果与分析

 

2.1尿素与甲醛缩聚度对MUF树脂性能的影响

 

尿素与甲醛的缩聚度对树脂性质的影响见表

 

1。由于水混合性可以衡量树脂的聚合程度，树脂 聚合程度越大,水混合性越低，以水混合性作为衡 量尿素与甲醛缩聚度的指标。从表1可以看出，尿 素与甲醛的缩聚度对树脂固体含量和游离甲醛含 量影响不大,而对树脂贮存期影响显著。当水洗数 为9. 0时,树脂贮存期非常短,而当水洗数小于等 于7. 5时,树脂的贮存期均达到1个月以上。这是 因为当水混合性较高时，尿素与甲醛的缩聚度较 低,且在之后pH >8.5时的三聚氰胺反应阶段进 一步聚合的程度极低，故为了使MUF树脂达到同 样的聚合程度,必须提高三聚氰胺和甲醛的聚合程 度。当三聚氰胺和甲醛的聚合程度超过一定程度 时,易发生交联反应,室温下黏度增长非常快,树脂 贮存期显著缩短。

表1尿素与甲醛缩聚度对MUF树脂理化性质 的影响