【中國(guó)幕墻網(wǎng)】酚醛樹(shù)脂和塑料是世界上最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的合成樹(shù)脂，迄今已有80多年的歷史。酚醛樹(shù)脂具有優(yōu)異的膠結(jié)強(qiáng)度和耐水性;在高溫高濕的環(huán)境中有相當(dāng)高的耐久性;耐酸、耐化學(xué)藥劑的侵蝕;具有廣泛改性的特點(diǎn)，能與多種樹(shù)脂混合使用，是一類性能優(yōu)良的結(jié)構(gòu)膠粘劑。
在美國(guó)、日本和一些歐洲國(guó)家，木材工業(yè)中酚醛樹(shù)脂膠粘劑的用量是脲醛樹(shù)脂膠的兩倍以上。在我國(guó)，酚醛樹(shù)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(shù)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(shù)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(lái)制造車輛車廂板。此外，值得一提的是，近年來(lái)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(shù)脂復(fù)合材料具有不燃性、低發(fā)煙率、少或無(wú)毒性氣體放出，因此，在美國(guó)等國(guó)家酚醛樹(shù)脂膠粘劑的用量很大。
但酚醛樹(shù)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(wèn)題，人們對(duì)酚醛膠進(jìn)行了廣泛的改性，在保證酚醛樹(shù)脂優(yōu)良物理、化學(xué)性能的前提下，縮短樹(shù)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(shù)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(shù)脂是酚醛樹(shù)脂改性的有效途徑。
試驗(yàn)材料與方法改性酚醛樹(shù)脂膠的合成主要原料見(jiàn)表制備工藝未改性酚醛樹(shù)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(shù)脂與尿素改性酚醛樹(shù)脂進(jìn)行對(duì)比改性工藝將苯酚、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(guò)程加入尿素。
樹(shù)脂性能分析酚醛樹(shù)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(méi)有列出刨花板專用酚醛樹(shù)脂膠的技術(shù)指標(biāo)，僅參照其中的FQBRH(W、G)項(xiàng)來(lái)衡量合成的PUF樹(shù)脂的性能。由于GB/T14074—93只適用于醇溶性酚醛樹(shù)脂(脫水后的樹(shù)脂)，標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有水溶性酚醛樹(shù)脂(不脫水樹(shù)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。
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(shuō)明改性前后酚醛樹(shù)脂膠熱性能的改變。
刨花板制備實(shí)驗(yàn)條件刨花含水率：≤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)間施膠量：
防水劑：石蠟乳液，實(shí)驗(yàn)室自制施蠟量：
預(yù)定密度：
板的厚度：
固化促進(jìn)劑：丁酸乙脂施加量：
熱壓溫度：180℃熱壓時(shí)間：40s/mm，30s/mm，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(shù)脂用PF表示;尿素改性的酚醛樹(shù)脂用PUF表示。
樹(shù)脂理化性能指標(biāo)由表2列出的樹(shù)脂理化性能可以得出結(jié)論，尿素、苯酚、甲醛三元共縮聚反應(yīng)得到的PUF樹(shù)脂的各項(xiàng)理化性能均達(dá)到了國(guó)家酚醛樹(shù)脂膠標(biāo)準(zhǔn)GB/T14732—93的要求。從樹(shù)脂聚合時(shí)間的變化可以發(fā)現(xiàn)PUF樹(shù)脂的固化速度明顯高于PF樹(shù)脂，當(dāng)尿素替代苯酚量為30%時(shí)，樹(shù)脂的聚合時(shí)間可以提高50%以上，與普通的酚醛樹(shù)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(shuō)PUF樹(shù)脂是一種快速固化的改性酚醛樹(shù)脂膠粘劑。
3.2樹(shù)脂熱性能分析 為了從理論上闡明尿素改性后的酚醛樹(shù)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(lái)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(shuō)明了改性前后酚醛樹(shù)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。兩種膠粘劑的DSC曲線如圖1、2所示，試驗(yàn)過(guò)程中的熱焓、峰溫變化見(jiàn)表3。
從表3中的數(shù)據(jù)可以看出，未改性的酚醛樹(shù)脂膠在加熱固化過(guò)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(méi)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)。 由圖1、2可以得出結(jié)論，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(shù)脂的縮聚反應(yīng)機(jī)理可知，酚醛樹(shù)脂的縮聚體之間主要是通過(guò)
亞甲基鍵連接起來(lái)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(shù)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(shù)脂分別壓制刨花板，實(shí)驗(yàn)根據(jù)酚醛樹(shù)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，見(jiàn)2.4.1。見(jiàn)表4。
分析表4中的數(shù)據(jù)，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(shù)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(shù)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(shù)脂的各項(xiàng)理化性能指標(biāo)。通過(guò)PF與PUF樹(shù)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(shù)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%。【完】
