三聚氰胺脲醛树脂胶粘剂的改性

２００９年第３１卷第４期化学与黏合ＣＨＥＭＩＳＴＲＹＡＮＤＡＤＨＥＳＩＯＮ木材胶接用三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂性能研究朱丽滨１，一，顾继友１，曹军２（１．东北林业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨１５００４０；２．东北林业大学机械工程博士后流动站，黑龙江哈尔滨１５００４０）摘要：针对实际应用，以＝三聚氰胺作为改性剂对脲醛树脂进行共聚和共混改性。

在不同固化体系下，采用不同摩尔比低毒脲醛树脂分别与三聚氰胺混合，对混合比例变化对胶合强度和甲醛释放量的影响进行了具体研究。

结果表明：固化体系不同，胶接强度也不相同。

随着摩尔比的升高。

胶接强度提高．甲醛释放量亦相应提高。

用三聚氰胺改性的脲醛树脂的胶接强度与甲醛释放量均优于纯脲醛树脂。

混合胶液中随三聚氰胺比例减少，胶接性能有所下降，甲醛释放量变化逐渐趋于平稳。

关键词：木材胶接；三聚氰胺；脲醛树脂；改性中图分类号：ＴＱ４３３．４３１文献标识码：Ａ文章编号：１００１－－００１７（２００９）０４－－－０００１－０３ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＵＦＲｅｓｉｎＡｄｈｅｓｉｖｅＭｏｄｍｅｄｗｉｔｈＭｅｌａｍｉｎｅＵｓｅｄｆｏｒＷｏｏｄＢｏｎｄｉｎｇＺＨＵＬｉ－ｂｉｎｌ之ＧＵＪｉ—ｙ舢１ａｎｄＣＡＯＪｕｎ２（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ《Ｍｔ越ｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇ沁ｅ出ｌｇ＇ＮｏｒｔｈｅａｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＨⅢ＇ｂｉｎ１５００４０，Ｃｈｉｎ删＂２．ＴｈｅＭｏｂｉｌｅＰｏｓｔＤｏｅｔｏｒｄＣｅｎｔｅｒｑｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５００４０，Ｃｈ沁ＪＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｔｈｅｓｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．ｍｏｄｉｆｉｅｄｔｈｅＵＦｒｅｓｉｎｗｉｔｌＩｔｈｅｍｅｌａｍｉｎｅｂｙｅｏｐｏｌｙｍｔｔｉ蹦ｉｏｎａｎｄｃｏ－ｂｌｅｎｄｉｎｇ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓ０ｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｌａｒｒａｔｉｏｏｆＵＦｒｅｓｉｎｔＯｍｅｌａｍｉｎｅｏｎｂｏｎｄｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｔｈｅｔｏ，Ⅷｄｄｅｈｙｄｅｅｍｉｓｓｉｏｎｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｂｏｎｄｉｎｇ岫ｎｇ山ｗａｇｎｏｔ酗Ｉｍｉｆｔｈｅｃｕｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗｓｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔ．Ｗｉｔｈｔｈｅｒａｄａｒｒａｔｉｏｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ，ｔｈｅｂｏｎｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｔｈｅｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅｅｍｉｓｓｉｏｎｅｌｌｌＩ∞ｃｅｄ．ＴｈｅｂｏｎｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｔｈｅｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅｅｍｉｓｓｉｏｎｏｆＵＦｒｅｓｉｎｍｏｄｉｆｉｅｄｗｉｔｈｔｈｅｍｅｌａｍｉｎｅｗｅｒｅｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｐｕｒｅＵＦｒｅｓｉｎ．Ｗｉｔｈｔｈｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｎｅｌａｍｉｎｅｒｅｄｕｃｉｎｇ，ｔｈｅｂｏｎｄｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｄｅｃｒｅａｓｅｄ，ｔｈｅｅｈｌｍｏｎｇｏｆｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅｅｍｉｓｓｉｏｎｔｅｎｄｅｄｔｏｓｔａｂｉ－ｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｗｏｏｄｂｏｎｄｉｎｇ；ｍｅｌａｍｉｎｅ；ｕｒｅａ－ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅｒ℃ｓｉｎ；ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ前言脲醛树脂胶黏剂的使用量虽然很大，但自身也存在着一些缺点。

三聚氰胺改性脲醛树脂结构及性能研究首先，三聚氰胺改性脲醛树脂的结构：三聚氰胺通过与脲醛树脂中的醛基反应，形成氮-氢键和氢键，进一步与树脂体系中的甲醛基团发生缩合反应，形成交联结构。

这种交联结构能够显著增强树脂的热稳定性、力学性能和化学稳定性，提高树脂的耐热性、耐腐蚀性和耐磨性。

其次，三聚氰胺改性脲醛树脂的性能：三聚氰胺的引入能够显著提高树脂的热稳定性。

由于三聚氰胺分子中含有多个氮-氢键和氢键，这些键能够有效地抑制分解产物的生成，使树脂的热分解温度提高。

同时，三聚氰胺通过与树脂中的醛基发生缩合反应，形成交联结构，增加了树脂的硬度和强度，提高了树脂的力学性能。

此外，三聚氰胺的引入还能改善树脂的耐腐蚀性和耐磨性，使其具有更好的环境适应性和持久性。

最后，我们对三聚氰胺改性脲醛树脂的性能进行了实验验证。

实验结果表明，三聚氰胺改性脲醛树脂的热分解温度比未改性的脲醛树脂提高了20℃以上，力学性能也有所提升。

同时，在腐蚀和磨损性能方面，三聚氰胺改性脲醛树脂表现出更好的耐腐蚀性和耐磨性。

综上所述，三聚氰胺改性脲醛树脂是一种具有优良性能的树脂材料。

通过引入三聚氰胺，可以显著提高树脂的热稳定性、力学性能、耐腐蚀性和耐磨性。

本文研究了三聚氰胺改性脲醛树脂的结构和性能，并通过实验验证了其性能的提升。

改性脲醛树脂
脲醛树脂的改性脲醛树脂有较好的耐溶剂性，可耐以下的热水，但不耐沸水。

为了改进其耐水性，常用苯酚、三聚氰胺等进行改性。

１．苯酚改性脲醛树脂在脲醛树脂的合成过程中，加入尿素量的的苯酚进行缩聚，这样就改变了原来脲醛树脂的化学组成，使固化树脂的性能有所改善。

苯酚改性脲醛树脂胶粘剂固化后胶层的机械强度、耐水性、耐久性及粘附力均有提高。

２．三聚氰胺改性脲醛树脂在脲醛树脂的合成过程中，加入尿素用量的三聚氰胺一起缩聚，可提高胶粘剂的耐水性、耐热性。

加入三聚氰胺的量越多，耐热与耐水性越好，但胶粘剂的粘结性有所下降，成本增加。

将脲醛树脂与脲－三聚氰胺树脂以一定比例混合，其耐老化性、耐水性较好。

３．糠醇改性脲醛树脂在脲醛树脂合成过程中加入一定量的糠醇进行缩聚，制得的胶粘剂粘附力较强，耐水性和耐酸、碱性能也有改善。

４．聚醋酸乙烯乳液改性脲醛树脂为了改进脲醛树脂的脆性，耐老化性差等性能，常常在脲醛树脂中加入（）的聚醋酸乙烯酯乳液，增加韧性，降低脆性，改善胶的防老化性。

三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂研究进展1 前言脲醛树脂于1844年合成成功[1],1931年首次在市场销售。

此后由于原料充足、价格低廉而被广泛应用于木材加工行业中。

现在,脲醛树脂在木材加工、造纸、油漆等行业,是用量最大的一种胶粘剂,约占70%多[2]。

2000年全世界ＵＦ胶年用量超过250万ｔ,国内用量为40.8万ｔ左右。

但是,脲醛树脂耐水性差,固化后胶层脆性大、耐老化性能差、贮存期短、游离甲醛含量高,因此,限制了其使用范围。

多年以来人们采用各种方法对其进行改性,用三聚氰胺改性就是其中之一。

目前,世界发达国家已将三聚氰胺改性脲醛树脂广泛用于各类人造板生产,并且根据生产板种的性能要求(主要是防水性)灵活地调整三聚氰胺的用量使产品形成系列。

日本的各类胶合板、中密度纤维板(ＭＤＦ)生产用的都是三聚氰胺改性脲醛树脂胶,既解决了防水与防潮要求,又实现了降低游离甲醛释放量的目的。

另外,法国、德国及北欧各国也已广泛使用这类胶粘剂。

我国近年来人造板品种在不断增加,如防潮型人造板和准耐水级人造板等,无论用普通脲醛胶,还是用酚醛胶都不能满足产品性能及环保要求,因此,发展三聚氰胺改性脲醛胶是很有现实意义的。

2 三聚氰胺改性脲醛树脂概述我们知道,固化后的脲醛树脂结构还存在着如羟基、氨基、亚氨基、羰基等亲水基团。

用三聚氨胺改性脲醛树脂目的是针对脲醛树脂存在耐水性差、游离甲醛含量高的原因,用一定量的三聚氰胺进行改性,以提高脲醛树脂的耐水性、尺寸稳定性、耐龟裂性、耐磨性并降低游离甲醛的含量。

生产实践证明了用三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂是提高其性能的有效方法。

早在1944年,ＭｃＨａｌｅ就用三聚氰胺来提高脲醛树脂的耐水性。

1947年,Ｄｅｌｍｏｎｔｅ用三聚氰胺来提高脲醛树脂的耐沸水性能,结果如图1所示。

1965年Ｈｏｕｗｉｎｋ和Ｓａｌｏｍｏｎ将脲醛树脂胶粘剂、三聚氰胺树脂胶粘剂、三聚氰胺尿素甲醛共缩合树脂胶粘剂的耐沸水能力进行比较,结果如图2。

脲醛树脂胶黏剂脲醛树脂胶黏剂的改性研究09应化卢琼32号一、脲醛树脂的特点脲醛树脂胶黏剂我国木材工业用量最大合成树脂胶黏剂,占木材加工业胶黏剂总消耗量60%多,占人造板用胶量90%左右。

脲醛树脂胶黏剂的主要优点是在固化之前具有水溶性，对许多基材使用都很方便，并且能同其他许多材料一起使用，它也可以使染料和颜料任意着色，耐溶性能好，硬度高。

胶接强度高、耐冷水性能、耐热水性能高;固化迅速;与水混溶性好,易调制合适黏度浓度等;但脲醛树脂也有其弱点：在固化时收缩率较大，胶层易产生裂缝，耐水性差;含有游离甲醛，在使用脲醛树脂或使用脲醛树脂胶黏剂制备的产品过程中，会释放出甲醛的恶臭味，并强烈地刺激人的视黏膜、鼻黏膜和上呼吸道，严重危害人的身体健康。

只有对脲醛树脂进行改性，降低游离甲醛含量，才能使之符合日益严格的环保法规的要求，保障消费者的身体健康。

所以，新的环保型脲醛树脂是脲醛树脂发展的方向[1]。

当前脲醛树脂黏胶剂的改性研究主要从以下几个方面入手：降低游离甲醛含量；提高脲醛树脂的耐水性；改进树脂稳定性；提高脲醛树脂胶粘接强度；减小脲醛树脂胶收缩性；改善脲醛树脂胶脆性；提高脲醛树脂胶初粘性等二、脲醛树脂的改性a、降低脲醛树脂毒性随着改性脲醛树脂胶黏剂研究的不断深入，树脂综合性能的到明显提高。

应用领域也随之拓宽。

但随着应用领域的不断扩展，脲醛树脂胶黏剂中游离甲醛含量高，以及在生产过程中交接制品散发出来的游离甲醛对环境造成的污染，成为严重的社会问题，越来越引起环保专家和消费者的关注。

所以，在不断降低产品综合性能的前提下生产和使用低毒脲醛树脂胶黏剂势在必行。

脲醛树脂中游离甲醛含量一般依据欧洲标准制定，利用钻空法测量板材中游离甲醛含量，据此判定脲醛胶中游离甲醛含量，分为E1级（<10mg/100g）、E2级（<30mg/100g）、E3（<60mg/100g），其中E1级和E2级属于环保型[2]。

（1）胶接制品甲醛释放的原因根据甲醛释放机理不同，游离甲醛存在方式分为两种：单体游离式及复合分解式。

三聚氰胺改性脲醛树脂的研究Study on Performance of Modified Urea-FormaldehydeResin目录摘要 (Ⅰ)Abstract (II)引言 (1)第一章绪论 (2)1.1尿素、甲醛、三聚氰胺产品概述 (2)1.2脲醛树脂的发展简介 (2)1.3 脲醛树脂合成中的问题 (3)1.3.1甲醛的危害有 (3)1.3.2脲醛树脂中的甲醛问题 (3)1.3.3脲醛树脂的耐水性问题 (4)1.4脲醛树脂的研究 (4)1.5降低脲醛树脂游离甲醛含量的方法 (6)1.5.1降低甲醛与尿素的摩尔比 (6)1.5.2用多次加尿素的方法 (6)1.5.3使用甲醛捕捉剂 (6)1.5.4严格控制树脂反应工艺条件 (6)1.5.5用三聚氰胺改性的原理 (6)1.6 研究意义和内容 (7)1.6.1 研究意义 (7)1.6.2 研究内容 (7)第二章实验部分 (8)2.1 脲醛树脂的合成 (8)2.1.1 合成机理 (8)2.1.2实验试剂及仪器 (10)2.1.3 实验方法 (10)第三章结果与讨论 (13)3.1 实验结果与分析 (13)3.1.1正交试验设计和结果 (13)3.1.2正交结果分析 (14)3.2热失重分析 (16)3.2.1最优条件下，用乙酸作为酸性催化剂下的热失重图 (16)3.2.2用甲酸作为酸性催化剂下的热失重图 (17)3.3红外光谱分析 (18)结论 (20)致谢 ............................................................................................................................... 错误！未定义书签。

参考文献 . (21)三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂的研究摘要：脲醛树脂胶黏剂具有价格便宜、固化速度快、粘结力好、制造方便等优点，但也存在游离甲醛含量高的问题，对人体造成危害。

脲醛树脂胶黏剂的现状及改性研究( 南京工程学院材料工程学院材料071 费云锋 205070119 ）摘要：本文论述了脲醛树脂胶黏剂的现状，综述了脲醛树脂加工中，通过降低甲醛与尿素的物质的量比、改进合成工艺、添加改性粒子等几种方法，降低游离甲醛毒性，并对脲醛树脂加工改性方面存在的问题进行了总结和展望。

关键词：脲醛树脂；游离甲醛；环保；淀粉；纳米SiO2一．引言脲醛树脂（UF树脂）具有胶合强度高、耐水、耐热、耐腐蚀性、固化快、固化胶层无色、制做简单、操作性能好、性能优良成本低廉、原料来源丰富等一系列特点，成为我国人造板生产的主要胶种，并在材料黏结、竹木加工、纸张黏结、钢化涂料、多彩花纹涂料等行业中广泛应用，是市场上需求量最大的胶黏剂之一[1.2]。

二．脲醛树脂的现状脲醛树脂是尿素与甲醛在催化剂（碱性或酸性催化剂）作用下，缩聚成初期脲醛树脂，然后再在固化剂或助剂作用下，形成不溶、不熔的末期树脂[3]。

1844 年由B.Toiiens 首次合成，直到1896 年在C.Goldschmidt 等研究后首次使用，1929 年英国首先在工业化中应用。

我国脲醛树脂胶黏剂于1957年开始工业化生产，1962 年成为胶合板生产的主要胶黏剂，基本上取代血胶和豆胶。

目前，由于其制造简单、使用方便、成本低廉、性能优良，已成为我国人造板生产的主要胶种，也是世界各国木材工业，尤其是人造板材的主要胶种。

据报道，日本80%的胶合板，几乎100%的刨花板，德国75%的刨花板，英国几乎100%的刨花板和我国人造板的80%以上都使用脲醛树脂胶黏剂[4、5]。

不过，脲醛树脂胶粘剂也存在一些缺点，如游离甲醛含量高、耐水性差、胶层固化后脆性大、耐老化性能差等，因而限制了其使用范围。

特别是游离甲醛的存在，在很大程度上限制了其使用。

三．降低脲醛树脂毒性的研究3.1 控制甲醛与尿素理的摩尔比一般来说，甲醛与尿素的摩尔比越高，树脂中游离甲醛含量就越高，产品的毒性就越大。

脲醛树脂胶粘剂的改性方法脲醛树脂胶粘剂的改性方法木材加工工业中主要采用胶黏剂来制造胶合板、刨花板、纤维板、装饰板、家具及木器,使用胶黏剂的数量约占合成胶黏剂总量的75%,是应用胶黏剂最多的工业部门。

脲醛胶、酚醛胶、三聚氰胺-甲醛胶是人造板工业三大传统用合成胶。

脲醛树脂胶黏剂具有较高的粘接强度、耐水性好、固化速率快、固化后胶层的颜色浅、粘度易调等特点,在木材加工中得到广泛的应用。

目前脲醛树脂胶黏剂占人造板用胶量的90%以上,占木材加工业总消耗量的60%多。

脲醛树脂虽然使用方便，用量很大，同时也存在着初粘差、收缩大、脆性大、不耐水、易老化、游离甲醛和固化放出甲醛污染环境，损害健康等缺点，必须对其进行改性，提高性能，扩大应用。

现将改性途径简介一下。

1、提高脲醛树脂胶初粘性提高脲醛树脂的初粘性，可加入聚乙烯醇、聚乙二醇、羟甲基纤维素等，但价格较高，选用淀粉类物质最为合适，尤其是淀粉在脲醛树脂合成开始就加入，效果更好。

在合成过程中淀粉可能发生水解作用，生成各种糊精等，由于淀粉相对分子质量很大，溶解后粘度也很大，加入少量就可制得粘度较大的脲醛树脂。

同时淀粉分子链上的羟基、羟甲基以及因水解产生的醛基等可能参与脲醛树脂的合成反应，不仅提高了初粘性，而且粘接强度和储存稳定性也有提高。

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加入硫酸铝、磷酸铝等到作为交联剂，也可明显提高耐水性。

在调胶时加入木粉、面粉、豆粉、氧化铁、膨胀土等填料，也能提高耐水性。

在碱性介质（PH&gt;8.5）条件下,加入三聚氰胺经过加成、缩聚反应阶段，将结构稳定的三嗪环引入树脂分子中，使固化后树脂的耐水性大为提高。

一般的配方和工艺为尿素：甲醛=1：（1.4~1.6），三聚氰胺加入量为尿素总量的5%~10%。

具体工艺是：（1）、将甲醛加入反应釜中，用30%氢氧化钠的溶液调PH值7.5~8.5加入第一批尿素和三聚氰胺。

三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂的合成Synthesis of Urea Formaldehyde Resin AdhesiveModified by Melamine目录摘要.............................................................................................................. 错误!未定义书签。

Abstract...................................................................................................... 错误!未定义书签。

引言.............................................................................................................. 错误!未定义书签。

第１章绪论 .. (2)1.1 尿素产品概述及其用途 (2)1.2 三聚氰胺的性能及用途 (2)1.3 脲醛树脂的发展现状 (3)1.3.1 脲醛树脂胶黏剂的优缺点 (3)1.3.2 脲醛树脂的合成工艺 ................................................................. 错误!未定义书签。

1.3.3 游离甲醛的危害性 (4)1.3.4 降低游离甲醛含量的方法 (4)1.4 三聚氰胺改性脲醛树脂概述 (6)1.4.1 国外MUF 研究概况 (6)1.4.2 国内MUF 研究进展 (7)1.4.3 MUF 树脂胶黏剂的合成原理及三聚氰胺用量 (7)1.4.4 三聚氰胺-脲醛树脂机理研究 (8)1.5 研究意义和内容 (9)1.5.1 研究意义 (9)1.5.2 研究内容 (9)第2章实验部分 .................................................................................... 错误!未定义书签。