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　　在美國(guó)、日本和一些歐洲國(guó)家，木材工業(yè)中酚醛樹脂膠粘劑的用量是脲醛樹脂膠的兩倍以上。在我國(guó)，酚醛樹脂膠的用量較少，木材工業(yè)使用的膠粘劑80%以上是脲醛樹脂膠，主要原因在于制造脲醛膠的主要原料——尿素價(jià)格遠(yuǎn)低于苯酚，而且脲醛樹脂固化速度快，因此在室內(nèi)用人造板生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。但隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，整體消費(fèi)結(jié)構(gòu)正向建筑業(yè)傾斜，因此室外用人造板的市場(chǎng)前景十分廣闊。例如酚醛膠刨花板可用于室外做墻板、混凝土模板、包裝材料、地板、還可以取代部分珍貴木材和部分鋼材來制造車輛車廂板。此外，值得一提的是，近年來的研究發(fā)現(xiàn)，火災(zāi)事故中煙和毒性氣體的放出是人員損傷和死亡的主要原因，阻燃和燃燒速度成為衡量建筑材料的關(guān)鍵性能指標(biāo)，而酚醛樹脂復(fù)合材料具有不燃性、低發(fā)煙率、少或無毒性氣體放出，因此，在美國(guó)等國(guó)家酚醛樹脂膠粘劑的用量很大。

　　但酚醛樹脂膠由于存在以下缺點(diǎn)，限制了市場(chǎng)對(duì)它的需求。

　　(1)固化時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)線的勞動(dòng)生產(chǎn)率不高;

　　(2)價(jià)格較貴;

　　(3)含有游離酚、游離醛，如果釋放量超標(biāo)會(huì)影響人體健康。

　　針對(duì)上述問題，人們對(duì)酚醛膠進(jìn)行了廣泛的改性，在保證酚醛樹脂優(yōu)良物理、化學(xué)性能的前提下，縮短樹脂固化時(shí)間;降低膠中的游離酚、游離醛含量;降低酚醛膠的生產(chǎn)成本成為研究的熱點(diǎn)。尤其在縮短樹脂固化時(shí)間方面已取得了很大進(jìn)步。其中利用廉價(jià)的尿素替代部分苯酚，合成固化速度快、成本低的復(fù)合型酚醛樹脂是酚醛樹脂改性的有效途徑。

　　2試驗(yàn)材料與方法

　　2.1.改性酚醛樹脂膠的合成

　　2.1.2制備工藝

　　2.1.2.1未改性酚醛樹脂制備工藝

　　將計(jì)量好的苯酚、氫氧化鈉和水同時(shí)投入反應(yīng)釜，攪拌10~15分鐘，使內(nèi)溫降至40~42℃，加入一部分甲醛，升溫至80~85℃，保溫反應(yīng)45min后，在10~15min內(nèi)將反應(yīng)液加熱至沸騰，在沸騰狀態(tài)下保持10min，降溫至80~85℃，加入剩余甲醛，在85~90℃下反應(yīng)至粘度合格，降溫至30℃出料。

　　按照該配方制備的酚醛樹脂與尿素改性酚醛樹脂進(jìn)行對(duì)比

　　2.1.2.2改性工藝

　　將苯酚、尿素、氫氧化鈉和水按照一定的比例投入反應(yīng)釜，氫氧化鈉分兩次加入，甲醛分三次加入，反應(yīng)中間過程加入尿素。

　　2.2樹脂性能分析

　　酚醛樹脂膠粘劑的理化性能測(cè)試方法及技術(shù)指標(biāo)主要參照中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14074—93、GB/T14732—93。GB/T14732—93中沒有列出刨花板專用酚醛樹脂膠的技術(shù)指標(biāo)，僅參照其中的FQBRH(W、G)項(xiàng)來衡量合成的PUF樹脂的性能。由于GB/T14074—93只適用于醇溶性酚醛樹脂(脫水后的樹脂)，標(biāo)準(zhǔn)中沒有水溶性酚醛樹脂(不脫水樹脂)聚合時(shí)間的測(cè)定方法。實(shí)驗(yàn)中用該標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)定方法表示聚合時(shí)間的相對(duì)變化。

　　2.3膠粘劑熱性能分析

　　實(shí)驗(yàn)利用差式掃描量熱法(DSC)檢測(cè)未改性和改性后的酚醛膠熱性能的變化，定性說明改性前后酚醛樹脂膠熱性能的改變。

　　2.4刨花板制備

　　2.4.1實(shí)驗(yàn)條件

　　刨花含水率：≤2%

　　刨花施膠：采用氣壓(0.4Mpa)噴膠方法，在實(shí)驗(yàn)室的拌膠機(jī)內(nèi)進(jìn)行。施膠后的刨花采用手工鋪裝。

　　預(yù)壓壓力：1.5Mpa，時(shí)間1min

　　施膠量：9%

　　防水劑：石蠟乳液，實(shí)驗(yàn)室自制

　　施蠟量：0.6%

　　預(yù)定密度：0.7g/cm3

　　板的厚度：12mm

　　固化促進(jìn)劑：丁酸乙脂

　　施加量：10%

　　熱壓溫度：180℃

　　熱壓時(shí)間：40s/mm，30s/mm，25s/mm

　　3結(jié)果與討論

　　在下面的討論中，苯酚用P表示，甲醛用F表示;酚醛樹脂用PF表示;尿素改性的酚醛樹脂用PUF表示。

　　3.1樹脂理化性能指標(biāo)

　　尿素、苯酚、甲醛三元共縮聚反應(yīng)得到的PUF樹脂的各項(xiàng)理化性能均達(dá)到了國(guó)家酚醛樹脂膠標(biāo)準(zhǔn)GB/T14732—93的要求。從樹脂聚合時(shí)間的變化可以發(fā)現(xiàn)PUF樹脂的固化速度明顯高于PF樹脂，當(dāng)尿素替代苯酚量為30%時(shí)，樹脂的聚合時(shí)間可以提高50%以上，與普通的酚醛樹脂相比，當(dāng)壓制同樣規(guī)格的刨花板時(shí)，能夠有效縮短固化時(shí)間，提高刨花板生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。因此，可以說PUF樹脂是一種快速固化的改性酚醛樹脂膠粘劑。

　　3.2樹脂熱性能分析

　　為了從理論上闡明尿素改性后的酚醛樹脂膠固化速度比普通酚醛膠高，試驗(yàn)利用差式掃描量熱法(DSC)來檢測(cè)改性后的酚醛膠與未改性酚醛膠熱性能的變化，定性地說明了改性前后酚醛樹脂熱性能的變化。

　　實(shí)驗(yàn)采用熱流式差式掃描量熱儀，升溫速率為10℃/min。

　　未改性的酚醛樹脂膠在加熱固化過程中，首先在86.8℃時(shí)出現(xiàn)一個(gè)明顯的放熱峰，而改性后的酚醛膠沒有明顯的放熱峰，放熱峰的出現(xiàn)主要是由于羥甲基酚與甲醛之間的加成反應(yīng)。

　　在本研究中，PF和PUF的放熱效應(yīng)接近，但采用尿素改性后的酚醛膠的吸熱峰溫度明顯小于PF。由堿性催化劑作用下酚醛樹脂的縮聚反應(yīng)機(jī)理可知，酚醛樹脂的縮聚體之間主要是通過亞甲基鍵連接起來的，Megson認(rèn)為在堿性條件下縮聚反應(yīng)主要發(fā)生在酚羥基之間。文獻(xiàn)表明，在尿素改性的酚醛樹脂膠粘劑中存在o-Ph-CH2-NHCO-和p-PH-CH2-NHCO-結(jié)構(gòu)，即酚醛初聚物與脲醛初聚物之間進(jìn)行了聚合反應(yīng)，且共縮聚速度要高于酚羥基之間的聚合反應(yīng)。這是PUF膠的固化速度高于PF的原因之一。

　　3.3刨花板性能

　　使用PF和PUF樹脂分別壓制刨花板，實(shí)驗(yàn)根據(jù)酚醛樹脂生產(chǎn)室外級(jí)刨花板的使用方法，確定了實(shí)驗(yàn)條件。

　　分析中，可以看出PF、PUF刨花板的熱壓時(shí)間分別為40s/mm和25s/mm時(shí)，壓制的刨花板性能相近，都達(dá)到了德國(guó)耐水刨花板標(biāo)準(zhǔn)DIN68763V100的要求。與普通的PF樹脂膠相比，刨花板的熱壓時(shí)間大約縮短了35%。

　　4結(jié)論

　　實(shí)驗(yàn)研究表明，合成條件是決定酚醛樹脂理化性能的主要因素。合成工藝、原料的投料比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、催化劑的用量和加入方法直接影響樹脂的各項(xiàng)理化性能指標(biāo)。通過PF與PUF樹脂的DSC分析表明，PUF在縮聚時(shí)所需吸收的熱量低于PF，在相同的熱壓條件下，PUF樹脂的固化速度快。利用PF和PUF制得的刨花板物理力學(xué)性能高于脲醛膠刨花板，PUF刨花板的熱壓時(shí)間可以比普通酚醛膠刨花板縮短35%。當(dāng)尿素替代苯酚量為25~30%時(shí)，膠粘劑生產(chǎn)成本可降低15~20%。