脲醛樹脂固化原理和條件

1、脲醛樹脂固化原理和條件脲醛樹脂膠中存在游離甲醛,加入固化劑氯化銨即與脲醛樹脂中游離醛發(fā)生反應(yīng),氯化銨與水反應(yīng)及氯化銨熱分解分別放出鹽酸,以上3個(gè)反應(yīng)為可逆反應(yīng)。使脲醛樹脂膠ph值迅速下降,實(shí)現(xiàn)弱酸固化,分子量逐漸增大,最后形成體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)樹脂。1脲醛樹脂膠固化時(shí)間影響因素1.1脲醛樹脂膠固化溫度和濕度(1)調(diào)制后脲醛樹脂的固化時(shí)間與環(huán)境溫度、熱壓溫度有關(guān)。環(huán)境溫度越高,生活力越短,固化時(shí)間越短,反之亦然。其原因從反應(yīng)機(jī)理得知溫度會(huì)影響膠液ph值降低的速度,從而影響膠液的活性期及脲醛樹脂膠固化時(shí)間。為此,在不同生產(chǎn)季節(jié)應(yīng)考慮選擇不同種類及不同量的固化劑,以提高膠合質(zhì)量。當(dāng)氯化銨溶液加入量小于3%

2、時(shí),固化時(shí)間迅速縮短。此外,在熱壓工藝中熱壓溫度對固化時(shí)間也會(huì)造成一定的影響,調(diào)膠后若固化時(shí)間較長可適當(dāng)提高熱壓溫度,加速樹脂固化,縮短生產(chǎn)周期。反之,若調(diào)膠后固化時(shí)間過短,可適當(dāng)降低熱壓溫度,以防脲醛樹脂提前固化而影響產(chǎn)品質(zhì)量。但熱壓溫度過高易造成板坯局部提前固化而引起分層鼓泡；而熱壓溫度過低,熱傳遞效率降低延長固化時(shí)間,導(dǎo)致板中水分過多。固化不全,同樣會(huì)產(chǎn)生分層鼓泡。(2)操作環(huán)境濕度大,固化速度慢。其原因在環(huán)境濕度大的條件下,加速膠液中羥甲基團(tuán)及次甲基醚鍵水解速度而放出甲醛,有礙于樹脂固化,因而延長了固化時(shí)間。1.2脲醛樹脂原膠及木材ph值(1)脲醛樹脂膠ph值。脲醛樹脂膠為酸固化膠種,

3、脲醛樹脂加固化劑量弱酸性(ph4.56)條件下,對人造板膠合強(qiáng)度最為理想,且縮短膠凝時(shí)間。隨著原膠ph值升高延長了固化時(shí)間。固化后膠層ph值過低或過高都不利膠層固化。若膠層ph 3.5,雖反應(yīng)激烈能加速固化,但膠層易老化。若ph值5時(shí),膠層固化不完全。在脲醛樹脂中,ph值決定著反應(yīng)機(jī)理和反應(yīng)速度,由于在樹脂液中存在游離醛,脲的反應(yīng)活性點(diǎn)及羥甲基等使固化時(shí)間與ph值成一定的線性關(guān)系。不同ph值的膠液具有不同脲醛反應(yīng)的活化能,活化能愈小則反應(yīng)愈易進(jìn)行。在偏酸性條件下,ph值低的膠液其活化能較低,縮合反應(yīng)易于進(jìn)行,則固化時(shí)間也較短。(2)木材ph值和堿緩沖容量。木材中的酸性物質(zhì)會(huì)促進(jìn)脲醛樹脂固化,而

4、堿性物質(zhì)則不利脲醛樹脂固化。但絕大多數(shù)樹種木材屬于酸性物質(zhì),ph值在46之間,總緩沖容量為0.146mmol,但大青楊、春榆、色木、家榆等樹種木材屬堿性物質(zhì),ph值偏高,特別是ph值和堿緩沖能力均高的樹種會(huì)降低脲醛樹脂固化速度,延長固化時(shí)間,須增大固化劑用量或適當(dāng)延長熱壓時(shí)間。堿性樹種木材易造成延緩固化和固化不完全而引起分層,而酸性木材易提前固化易產(chǎn)生分層鼓泡。固化時(shí)間隨著木材ph值和堿緩沖容量減少而縮短。反之亦然。即使同一樹種,因心材與邊材ph值不同,其固化時(shí)間也不同。如楊木心材ph值大于邊材ph值,心材較邊材固化時(shí)間為長。熱壓后心材板坯常發(fā)生開膠現(xiàn)象。由于心材與酸性固化劑起中和反應(yīng),降低了

5、膠液酸性,致使減緩膠液固化速度或阻止固化,固化難以形成網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu),降低膠結(jié)合強(qiáng)度,使板坯易于開膠。1.3脲醛樹脂原膠的樹脂分子量、固含量及粘度脲醛樹脂膠分子量大、因含量高、粘度大,則適用期短,膠凝時(shí)間短。這與脲醛樹脂的摩爾比,反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間及脫水量有關(guān)。原膠的粘度大,反映了樹脂反應(yīng)時(shí)間長,脫水量多,反應(yīng)溫度低。固含量高,則反映了樹脂反應(yīng)時(shí)間長,脫水量多,摩爾比低。樹脂分子量大,則反映了樹脂反應(yīng)溫度高,反應(yīng)時(shí)間短。1.4脲醛樹脂膠游離醛含量游離醛含量既加速樹脂膠中羥甲基團(tuán)及次甲基醚鍵水解速度,有礙于脲醛樹脂的固化。同時(shí),脲醛樹脂加入氯化銨固化劑后,需要有足夠游離甲醛與氯化銨起反應(yīng)才能加速固

6、化,縮短固化時(shí)間。但一般游離醛含量高有利于樹脂的固化,但若游離醛含量過高,既影響粘結(jié)強(qiáng)度,又造成環(huán)境污染。游離醛含量過低,又會(huì)延長固化時(shí)間。而游離醛含量高低,除與反應(yīng)速度、脫水與否有關(guān)外,主要取決于摩爾比高低。摩爾比高,則游離甲醛含量亦高,適用期短,固化時(shí)間亦短。1.5脲醛樹脂固化劑種類和加入量待添加的隱藏文字內(nèi)容2脲醛樹脂固化劑種類繁多,但以氯化銨應(yīng)用最為廣泛,具有價(jià)格低廉,水溶性好,無毒無味,使用方便等特點(diǎn)。但若采用多組份固化劑,使夏季可延長樹脂的適用期,冬季可加速樹脂的固化。常在氯化銨中適當(dāng)配合些濃鹽酸、尿素、三聚氫銨、六次甲基四胺等化合物,也可由硫酸羥胺、水、尿素、氯化銨等或由過硫酸銨

7、、氨、水等組成復(fù)合性固化劑。既可使樹脂迅速固化,又可使脲醛膠達(dá)到令人滿意的適用性。若采用潛伏性固化劑,既無早期固化的危險(xiǎn),加熱時(shí)還可加速固化,使用效果良好。2控制適宜脲醛樹脂膠固化時(shí)間(1)氣溫對脲醛樹脂膠的膠凝時(shí)間影響十分顯著,為此,應(yīng)隨不同季節(jié)變更固化劑的品種及用量,以確保脲醛樹脂適宜的膠凝時(shí)間(見表1)。表一不同溫度變更氯化銨溶液用量(濃度20%)溫度()20 25 30 35固化劑用量(%)6.0 3.5 2.0 1.0夏季可參照表1,隨溫度升高適當(dāng)減少氯化銨用量。冬季可采用硫酸羥胺、氯化銨、尿素、水組成或由過硫酸銨、氨、水組成的復(fù)合固化劑,更便于迅速固化。(2)對濕度低的地區(qū)或季節(jié),脲醛樹脂固化速度快需少加固化劑量。反之,對濕度高的地區(qū)或季節(jié),固化速度慢時(shí)宜多加固化劑量,以便提高生產(chǎn)效率。(3)脲醛樹脂膠ph值應(yīng)控制在ph 78