脲醛树脂胶黏剂低毒性改性剂研究

范 捷

（国家林业局林产工业规划设计院，北京100010）

1 脲醛树脂胶黏剂概述

脲醛树脂胶黏剂是由甲醛、尿素、氢氧化钠、氯化铵等一些原料按照一定的比例配合而成的粘合剂，因其原料丰富易得、成本低廉、粘合效果好而被广泛运用。目前它是我国使用最多的一种粘合剂，在木材的使用中，总消耗量大概是60%，而在人造板材中运用更加广泛，大约占90%。脲醛树脂胶黏剂使用过程中无色、方便，但其中存在许多游离甲醛，毒性较大，在用户使用过程中，甲醛会散发出来，污染环境同时也影响人们的身心健康。脲醛树脂胶黏剂有诸多优点，具有较高的清水能力，高的粘合性，在常温下能够迅速固化，固化后没有颜色，被粘物品不会被黏上其颜色，制造成本低，耐老化性好，使用方便工艺简单。但由于使用时会释放甲醛，而甲醛是一种有害物质，这样就在一定程度上限制了其使用范围，加入改性剂就能够有效地减少甲醛的释放，从而降低毒性。

2 脲醛树脂胶黏剂中甲醛释放的原理

（1）游离甲醛。通常人们会认为处于游离状态的甲醛是未经过化学反应的甲醛，而据有关专家表示，游离态的甲醛并不是这样的，具体的情况目前也没有相对统一的意见。脲醛树脂胶黏剂在水溶液中的甲醛大部分都是由甲二醇及其相关的低聚化合物组成的，它们之间的化学反应进行得不彻底，具有一定的可逆性。所以说在脲醛树脂胶黏剂中并不存在真正的“游离甲醛”，而一般人们所说的游离甲醛应该指的是在水溶液的甲二醇及其低聚物，其实它们没有参加反应。

（2）人造板材释放甲醛。人造板材释放的甲醛主要是在木材、黏合剂和所使用的涂料中，由于在木材的纤维素分子中存在羟甲基，在比较高的温度下与酸性物质相结合，发生化学反应，从而生成一种半缩的甲醛，再与别的物质进行进一步的反应就能够产生甲醛，然后在一定的情况下就会释放出来。在脲醛树脂胶黏剂中加入一些添加剂，就能够改变脲醛树脂胶黏剂的性能，加入聚乙烯就会降低粘合剂中甲醛的含量，加入苯胺也可降低甲醛的含量，并增添一些其他更优越的性能。

（3）降低甲醛的释放量，也就降低了脲醛树脂胶黏剂的毒性。在研究降低甲醛的过程中有许多方法，最初的配置时应该注意甲醛的含量和尿素含量的合理比例，它们之间的配合比例较高时，树脂中存在的游离甲醛也会增多，粘合剂的毒性也就更大。在加工时，改进加工工艺，降低甲醛的含量，对不同要求进行配置，这样既降低了对环境的污染，又获得了更广泛的应用。在脲醛树脂胶黏剂配置过程中添加甲醛捕捉剂或者其他一些添加剂，能够起到对甲醛的捕捉作用，降低脲醛胶中甲醛的含量，使脲醛胶的使用寿命增强，同时甲醛的释放量也不大，对环境不会造成很大的污染。

3 国内外对脲醛树脂胶黏剂低毒性改性剂研究的现状

脲醛树脂胶黏剂是以尿素和甲醛为主要成分，加入某些催化剂，在催化剂的作用下而配制的，使用过程中在利用固化剂，从而使其不溶于水，具有较强的粘合性。改性剂加入到脲醛树脂胶黏剂能够改变其某些性能，增大其在实际中的功用。在合成脲醛树脂胶黏剂的过程中的某一个阶段或者某几个阶段加入特定的添加剂，可以满足不同人不同特点的应用。例如加入一些增塑剂或者增韧性的添加剂，就能增强胶合剂的塑性和韧性，目前国内外都在致力于研究一种高效、成本低、毒性小的黏合剂。

现在国内也在研究更具有实用性的黏合剂，目前我国采用的是尿素或者碳酸氢钠浸入渍透刨花中，在使用粘合剂之前或者在使用过程中采用将尿素或碳酸氢钠喷塞到将要粘合的表面，这样能够降低刨花中处于游离的甲醛。现在我国的市场上应用的大部分是低脲醛树脂，这些产品中的主要成分是硫酸钠或者碳酸氢钠，采用工业分析法和对游离甲醛实时监测的办法，从而控制游离甲醛的含量。

目前国外在这个领域也做了许多研究，都希望能够找到一种最好的办法来改进粘合剂的性能。美国研究出一种五元环的化合物的黏合剂，这种脲醛树脂胶黏剂的效果非常好，并且这种物质用于专利，具有良好的消醛效果。日本在这方面也有些专利性的研究结果，他们研究出一种胺类或酸类物质可以有效地降低脲醛树脂胶黏剂中甲醛的含量，有效地减少了游离甲醛的释放，减少对环境的污染，同时不会影响到粘合剂的使用效果，并且加强了脲醛树脂胶黏剂的固化。

4 常用的脲醛树脂胶黏剂低毒性改性剂

4.1 纳米二氧化硅

纳米二氧化硅能够有效地降低脲醛树脂胶黏剂中甲醛的含量，在配制的过程中，将纳米二氧化硅与脲醛树脂高速搅拌，进行混合。因为纳米二氧化硅具有许多良好的特性，它的颗粒比较小，表面积大，吸附性好，在混和的过程中能够有效吸附脲醛树脂中的游离甲醛，这样就降低了脲醛树脂中甲醛的含量，实验结果表明这种有机的混合改性效果比较好。

4.2 三聚氰胺

为使脲醛树脂胶黏剂能够得到更为广泛的运用，降低脲醛树脂胶黏剂中的甲醛很关键，在对脲醛树脂胶黏剂的配制过程中降低尿素和甲醛的比例，但又不降低胶合剂的使用效果，三聚氰胺就是一种有效的办法。三聚氰胺利用降低尿素和甲醛的摩尔比来达到改性的目的。随着在组成成分中加入三聚氰胺的量的增大，脲醛树脂胶黏剂中甲醛的含量就会降低，虽加入三聚氰胺的含量增加，但并不影响脲醛树脂胶黏剂的效果，能够形成一种网状结构，这种结构使得固化效果更好，粘合得更牢固。

4.3 改性淀粉

淀粉是一种多糖，其水解产物是葡萄糖，在水解过程中会生成一种低聚氧化淀粉。这种淀粉中含有较多的羟基，这些羟基能够与游离的甲醛相结合，形成缩醛，这样就能够达到降低脲醛树脂胶黏剂中游离甲醛的含量，减少甲醛的释放。由于淀粉的分子比较大，水解后具有较强的粘度，这样加入一些淀粉后胶合剂的粘性会增强，通过实验表明在配制时加入淀粉比在使用过程中添加淀粉的粘合效果更好。不过在配置时若淀粉被氧化，将会增加脲醛树脂胶黏剂中游离甲醛的含量。

4.4 利用复合剂低毒性改性剂

目前有些研究将三聚氰胺与聚乙烯醇混合作为改性剂使用，由于在合成过程中会发生一定的化学反应，从而降低了树脂中甲醛的含量。还有将一羟甲基脲和尿素混合而制成的改性剂，这种改性剂在常温并呈碱性条件下，能够发生一定的化学反应，使得游离甲醛中化学键断裂，从而减少甲醛的释放。此外，还有许多的捕捉剂，都能够起到很好的降低甲醛含量的效果，比如张丰兰的SL－N型捕捉剂，卢晓宁的FS－1捕捉剂等等，都能够在降低游离甲醛上起到很好效果。几种改性剂的比较见表1。

表1 几种攻性剂比较结果

5 结语

脲醛树脂胶黏剂虽然目前的应用范围很广泛，但仍然存在许多问题，尤其是低毒性改性剂仍存在许多不足。脲醛树脂胶黏剂低毒性改性剂的研究存在成本高、对树脂进行改性后其某些性能会降低等问题，而人造板的适用范围广，但生产的效率低。脲醛树脂胶黏剂低毒性改性剂在未来的研究中依然向低成本、低毒性、耐用性和高效性发展。以后的研究过程中应该更加注重脲醛树脂胶黏剂低毒性改性剂与树脂的反应原理，从根本上加以研究，以研发出更好的改性剂，使得脲醛树脂低毒性改性剂能够得到更加广泛的应用。

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