甲醛捕捉剂的制备与应用效果评价*

刘亚兰 吴蕴忱 张志军

（1.东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150040；2.黑龙江省木材科学研究所，哈尔滨 150040）

甲醛捕捉剂的制备与应用效果评价*

刘亚兰1吴蕴忱2**张志军1

（1.东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150040；2.黑龙江省木材科学研究所，哈尔滨 150040）

通过随机检测市售胶合板与细木工板，验证甲醛的释放量与时间的关系，结果表明,人造板材会不断向周围释放游离甲醛；利用酰肼类与无机盐类化合物等复配成新型甲醛捕捉剂，并用于降低胶合板、细木工板等人造板中甲醛释放量，对3 mm胶合板的降解效果最为明显，从E2级的5.4 mg/L降至0.28 mg/L，我国的E1级规定是≤0.5 mg/L。

甲醛捕捉剂；甲醛；人造板

1 甲醛释放量研究概述

室内甲醛的主要来源是装饰、装修材料和家具等，尤以人造板材为重，常见的几种人造板包括胶合板、细木工板、纤维板、刨花板等；这些人造板中的甲醛释放周期为3～15年，室内装修后仅靠通风难以从根本上消除甲醛的危害[1-2]。对随机购买的胶合板和细木工板甲醛释放情况进行检测:将两种不同的人造板按照标准制成试样，在室温条件下分別放置0、7、15和30天之后，用干燥器法测试样品的甲醛释放量，检测结果证明,甲醛的释放量与时间相关,检测数据见表1。

表1 室温下人造板甲醛释放量随时间的变化

试件在制成后,立即进行甲醛释放量的测定，结果表明，试样在室温下随着时间的变化，甲醛在不断的释放，前期释放量大，后期释放量逐渐减少，释放量呈递减趋势。在放置30天后,甲醛释放量逐渐达到平衡稳定的状态,但释放量仍处于较高水平，同时板材将会长期向周围环境释放甲醛。而对于劣质板材,仅依靠室温下长时间放置,板材的甲醛释放量很难降低到国家标准要求的限量,板材也会长期以较高的释放量向周围环境释放甲醛,污染室内空气。

为降低板材的甲醛释放量，刘长风等[3]研究的酰氨基取代肼用于脲醛树脂中，在脲醛树脂中用量为树脂量的5%时，可消除脲醛树脂98%的游离甲醛；匙伟杰等[4]以聚丙烯酰胺和水合肼为原料，合成了聚丙烯酰肼，然后和有机胺类、无机胺类化合物复配作为甲醛清除剂，有效降低了胶合板的甲醛释放量，但制备时间较长；高伟等[5]用多元醇、有机过氧化物及胺基磺酸盐等复配成甲醛捕捉剂，能有效降低氨基树脂中的游离甲醛；郭如振[6]Hoong Y B[7]将乙酰乙酰胺加入脲醛树脂中，有效降低了胶合板制作时的甲醛释放量，但成本较高，使用受到限制。

控制室内甲醛气体危害的研究主要分为两个方面：一是控制甲醛的产生源头；二是对空气中游离的甲醛气体进行治理,使其在空气中的浓度减小,以降低对人体的危害。因此，研制价格低廉、合成方便，既可控制源头，又可以控制空气中游离甲醛的新型甲醛捕捉剂，是解决人造板中游离甲醛释放问题的有效方法之一，可取得改善室内环境的巨大社会效益。

2 试验材料与方法

2.1 材料与仪器

酰肼类，硼酸钙和氯化钙，离子交换水；3 mm厚胶合板和12 mm厚胶合板试件各10个。仪器有分光光度计，GDTQ一201S型甲醛分析仪等。

2.2 试验方法

2.2.1 试件制备

将制备好的新型甲醛捕捉剂涂于3 mm和12 mm厚的胶合板试件的表面，采用双面涂饰；然后在室温下风干，按GB/T17657-1999规定的干燥器法测定胶合板的甲醛释放量。

2.2.2 新型甲醛捕捉剂的复配及物理性能指标

新型甲醛捕捉剂由酰肼类与无机硼酸钙类化合物组成,将各类化合物按一定比例溶于水中制成新型甲醛捕捉剂。为了获得最佳捕捉效果，经过大量试验,筛选出了各组分之间适当的配比为10∶5∶100，该新型甲醛捕捉剂为水溶性无色透明液体，固体含量10%±0.5%，pH值7～8，比重1.05。2.2.3新型甲醛捕捉剂的反应机理

新型甲醛捕捉剂是一种在室温条件下与甲醛发生反应的有机和无机化合物的水溶液,即酰胺类、酰肼类和无机铵盐类的水溶液及其混合物。涂在人造板表面后,缓慢向人造板内部渗透，其活性基团遇甲醛反应生成稳定无毒的化合物，从而抑制了甲醛的逸出，甲醛的释放量得到控制。

新型甲醛捕捉剂与甲醛在液——液之间和液——气之间进行反应，反应迅速，不分解，使甲醛的刺激性气味迅速消失。其反应方程式为

-NH2+HCHO→-N=CH2+H2O

（新型制剂）（甲醛）（结晶体）（水）

3 结果与分析

新型甲醛捕捉剂分别应用在3 mm与12 mm胶合板上的试验结果（图1）表明，胶合板经双面涂饰捕捉剂后，随着涂饰量的增加，捕捉效果非常明显，甲醛释放量完全能够达到美国和日本小于0.3 mg/L的要求；低于我国国家标准1.5 mg/L的要求。对于甲醛释放量较高的低等级胶合板，适当增加涂饰量可使其达到使用要求。

图1 甲醛释放量与涂饰量的关系

4 结论

本试验研制出的新型甲醛捕捉剂，制备工艺简单，成本低廉，性能稳定；经新型甲醛捕捉剂处理后，3 mm厚胶合板的甲醛释放量可由5.4 mg/L降至0.28 mg/L，从E2级直接降到E1级以下，达到了日本JAS最严格的绿色环保标准（即≤0.3 mg/L），也低于国家标准GB18580-2001E1级≤1.5 mg/L的要求，降解甲醛效果明显，综合性能指标达到国内领先水平。

［1］刘亚兰，姚永明，李坚.纳米TiO2与活性炭纤维复合降低室内污染物［J］.东北林业大学学报，2009，37(1)：72-75.

［2］万才超，刘玉，焦月，等.热压工艺参数对三聚氰胺饰面刨花板甲醛释放量的影响［J］.森林工程，2014，30(2)：71-74.

［3］刘长风，赵慧，邵红，等.两种消醛剂的台成和应用研究［J］.沈阳化工学院学报，2004，18(2)：93-96．

［4］匙伟杰，李彦涛，樊守贞，等.甲醛清除剂的研制［J］.河北省科学院学报，2003，20(4):243-244．

［5］高伟，罗建举.甲醛捕捉剂在胶合板涂饰中的应用［J］.林业技术开发，2013,27(1)：89-92.

［6］郭如振，高振华，张荔，等.生物质甲醛捕捉剂的应用与进展［J］.粘接，2010(4):64－69．

［7］HoongYB，Paridah MT，Loh Y F，et al.Acacia mangiumtannin as formaldehyde scavenger for low molecular weight phenolformaldehyde resin in bonding tropical plywood［J］.Journal of AdhesionScienceandTechnology，2010，24(8－10):1653－1664.

第1作者简介：刘亚兰（1961-），女，博士，教授。

（责任编辑：潘启英）

TS653,TQ433.4+31

A

1001-9499（2017）02-0054-02

吴蕴忱（1961-），男，高级工程师。

2016-12-06

*国家948项目(2014-4-47)