胶合板用水溶性酚醛树脂的合成
胶合板生产中一般都选脲醛树脂胶作胶黏剂,但要提高胶合板的耐水性、力学强度和耐久性最好选用酚醛树脂胶。与脲醛树脂相比,酚醛树脂成本高,但使用一种合成的溶水热固性酚醛树脂可降低生产成本,用水作溶剂比用有机溶剂的价格低很多。生产试验表明,水溶性酚醛树脂胶并不比其它非水溶性酚醛树脂胶的粘合性能差。
1 合成原理
胶合板用水溶性酚醛树脂胶是以苯酚和甲醛为原料,在氢氧化钠作为催化剂的条件下缩聚而成的甲阶酚醛树脂胶。
苯酚与甲醛可在碱性或强碱介质中缩合,如果甲醛过量,苯酚分子酚羟基的对位和两个邻位的氢都能与甲醛反应,生成邻羟甲基酚和对羟甲基酚,然后在碱性介质中继续与苯酚及甲醛反应生成多羟基甲基酚。多羟基甲基酚既可相互之间反应也能与酚醛反应,生成甲阶酚醛树脂。
2 原料与生产工艺
生产水溶性酚醛树脂胶的原料主要有工业用苯酚(98%)、甲醛水溶液(37%)、氢氧化钠水溶液(40%)和水,苯酚与甲醛的摩尔比一般为1:2.1~2.5(经反复试验确定为1:2.18)。甲醛分三次加入,第一次加入总量的70%,第二次加入总量的20%,第三次加入总量的10%;氢氧化钠水溶液(40%)为苯酚质量的0.54倍,水为苯酚质量的0.7倍。
水溶性酚醛树脂胶的生产工艺如下:将苯酚(工业级)、水、氢氧化钠(40%)装入反应釜内,边搅拌边加温,当温度升至40~45℃时,将第一批甲醛水溶液缓慢加入,并停止加热,继续搅拌,反应液自身放热升温;温度升至80~85℃,保持20~30min,加入第二批甲醛水溶液,在此温度下反应45min,继续加热,在10min之内加热至沸腾,保持10min,冷却至80~85℃,再加入第三批甲醛水,并在10~15min内加热至85~90℃,取样测黏度。符合要求后,在1h内将树脂冷却至30℃左右,取样化验后放料。
3 结果与分析
3.1 检测数据与技术指标
酚醛树脂指标为(
与该胶种匹配的胶合板(桦木胶合板)生产工艺条件为:单板含水率5%~8%,施胶量130~140g/㎡,热压压力1.8~2.0MPa,热压温度115~120℃,热压时间0.8min/mm(厚度),胶合板的胶合强度1.4MPa,属Ⅰ类胶合板。
3.2 工艺分析
采用多次投料(甲醛水)法生产出的树脂胶毒性小,黏度温度,首次投放甲醛水时要严格控制温度(不应高于40~
醛酚摩尔比必须大于1才能形成多羟甲基酚,经多次试验,确定酚醛的最佳摩尔比为1:2.18,该摩尔比可使醛反应充分,减少游离醛的存在,生产出低毒酚醛树脂。反应试验应根据所需黏度决定,达到要求黏度后立即终止反应。
4 小结
水溶性酚醛树脂以水为溶剂,水比乙醇和丙酮的价格低很多,而且其还具有固化时间短、固化温度低、对人体危害小、使用时加热即可固化(不需固化剂)和便于生产线清洗等优点。
水溶性酚醛树脂合成工艺简单,反应温度较低,容易掌握;反应时甲醛挥发少,可减少对操作人员的健康损害,无空气污染。使用水溶性酚醛树脂胶生产的胶合板粘结力强,符合Ⅰ 类胶合板国家标准的要求。