環(huán)保型脲醛樹(shù)脂膠粘劑及甲醛控釋研究.pdf

1、脲醛樹(shù)脂膠粘劑有著價(jià)格便宜、原料易得、合成工藝簡(jiǎn)單和固化速度快等優(yōu)點(diǎn)，在木材膠粘劑產(chǎn)品總量中應(yīng)用比例已超過(guò)80％，但是脲醛樹(shù)脂膠粘劑制品中釋放的甲醛同時(shí)也是居室內(nèi)環(huán)境污染物的主要來(lái)源之一，因此控制脲醛樹(shù)脂中的甲醛釋放已成為當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題之一。本論文通過(guò)聚合物分子設(shè)計(jì)、有機(jī)-無(wú)機(jī)插層復(fù)合、微膠囊緩釋以及光降解催化等一系列方法和手段，對(duì)脲醛樹(shù)脂(UF)合成到膠合板制造以及使用的各個(gè)環(huán)節(jié)中的甲醛釋放予以控制，系統(tǒng)研究UF膠粘劑結(jié)構(gòu)和性能與

2、其甲醛釋放的關(guān)系，并獲得綜合性能優(yōu)異的環(huán)保型樹(shù)脂膠粘劑產(chǎn)品。主要工作如下:
　　1、苯乙烯-馬來(lái)酸酐共聚物氨解產(chǎn)物的制備及其對(duì)UF樹(shù)脂改性研究
　　樹(shù)脂合成時(shí)選用較低的甲醛/尿素(F/U)摩爾比可以有效地降低體系中游離甲醛含量，但是低F/U同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致樹(shù)脂膠接性能的嚴(yán)重下降。據(jù)此，本論文有針對(duì)性地設(shè)計(jì)合成了苯乙烯-馬來(lái)酸酐共聚物并氨解，將氨解產(chǎn)物(SMAA)作為一種多官能度大分子結(jié)構(gòu)改性劑用于低F/U的脲醛樹(shù)脂的合成，研究了

3、SMAA結(jié)構(gòu)和加入工藝、用量等對(duì)UF結(jié)構(gòu)、固化以及作為膠粘劑的應(yīng)用性能等的影響。研究結(jié)果表明:SMAA分子鏈上含有的大量活性官能團(tuán)能夠參與UF樹(shù)脂的聚合與固化，在優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)樹(shù)脂基體的同時(shí)，殘余的活性基團(tuán)還可以進(jìn)一步捕獲甲醛，從而達(dá)到控制甲醛釋放的目的;改性UF樹(shù)脂用于膠合板粘接，制品膠接強(qiáng)度受改性劑SMAA的分子量、加入份數(shù)和改性階段等因素的影響;在UF樹(shù)脂合成的酸性階段加入含量為7.5％、分子量為0.98×104的SMAA時(shí)，

4、改性膠制備的膠合板性能（膠接強(qiáng)度0.80MPa、甲醛釋放1.20mg·L-1）達(dá)到國(guó)標(biāo)規(guī)定的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。
　　2、尿素-蒙脫土插層復(fù)合物的制備及對(duì)脲醛樹(shù)脂的改性研究
　　UF樹(shù)脂基體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較低，并且內(nèi)應(yīng)力大容易斷裂，在低F/U摩爾比下這些缺點(diǎn)尤為突出，因此，本論文通過(guò)設(shè)計(jì)制備尿素-蒙脫土有機(jī)-無(wú)機(jī)插層復(fù)合物，將其用于低摩爾比合成樹(shù)脂基體結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)，研究了插層復(fù)合物的結(jié)構(gòu)、尿素含量、加入工藝和用量等對(duì)樹(shù)脂穩(wěn)定性、固化和實(shí)際應(yīng)用

5、性能的影響。研究結(jié)果表明:有機(jī)-無(wú)機(jī)插層復(fù)合物中蒙脫土無(wú)機(jī)納米粒子可以對(duì)弱的樹(shù)脂基體結(jié)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，提高力學(xué)強(qiáng)度，另外，插層里面的尿素分子既可以和樹(shù)脂結(jié)構(gòu)中羥甲基反應(yīng)對(duì)其進(jìn)一步增強(qiáng)，又能夠捕捉吸收游離甲醛，達(dá)到降醛效果。將改性UF樹(shù)脂用于制備人造板材，膠合板強(qiáng)度受有機(jī)-無(wú)機(jī)插層復(fù)合物的加入工藝、份數(shù)等因素影響;在UF樹(shù)脂合成的第三階段加入7％插層復(fù)合物時(shí)，改性樹(shù)脂制備的板材性能（膠接強(qiáng)度0.79MPa、甲醛釋放1.23mg·L-1）最優(yōu)。

6、
　　3、微膠囊緩釋型甲醛捕捉劑的制備及其對(duì)脲醛樹(shù)脂的改性研究
　　UF或其改性樹(shù)脂中的殘余的游離甲醛以及樹(shù)脂本身降解都會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用中的甲醛釋放，在施工時(shí)加入一定量的甲醛捕捉劑，通過(guò)活性物質(zhì)與甲醛的反應(yīng)可以將其釋放量控制在較低水平。但是，加入的傳統(tǒng)型甲醛捕捉劑普遍存在時(shí)效性短，對(duì)樹(shù)脂應(yīng)用性能影響較大等問(wèn)題。本論文以液中干燥法制備了具有長(zhǎng)效性的微膠囊型甲醛捕獲劑，并對(duì)所制備的微膠囊形態(tài)、產(chǎn)率、有效物質(zhì)負(fù)載量以及緩釋性能進(jìn)行了表征

7、。然后將其直接通過(guò)物理混合，加入到UF樹(shù)脂中，用于膠合板制備。研究了微膠囊緩釋型甲醛捕捉劑的芯材種類(lèi)、芯材/壁材比例、加入份數(shù)等對(duì)膠合板性能以及板材初期（3小時(shí)）和長(zhǎng)期（12周）甲醛釋放量的影響。結(jié)果表明:在實(shí)驗(yàn)研究的12周內(nèi)，膠合板的甲醛釋放行為呈二級(jí)指數(shù)形式衰減，其中加入的尿素微膠囊甲醛捕捉劑不僅能夠抑制初期高濃度集中釋放的甲醛，而且芯材尿素從微膠囊中持久緩慢地釋放出來(lái)，對(duì)膠合板材長(zhǎng)期釋放的低濃度游離甲醛也能夠有效地吸收和消除，并且

8、UF樹(shù)脂的膠接強(qiáng)度沒(méi)有明顯降低;在UF樹(shù)脂調(diào)膠階段加入15phr、芯材/壁材比例為2.0的尿素微膠囊甲醛捕捉劑時(shí)，共混膠制備的膠合板膠接強(qiáng)度為0.70MPa，甲醛釋放量為0.62mg·L-1，在保證國(guó)標(biāo)規(guī)定的應(yīng)用性能前提下，降醛效果優(yōu)異。
　　4、TiO2@RFC納米復(fù)合微球的制備及甲醛光催化降解研究
　　在對(duì)環(huán)境中有機(jī)污染物的治理中，光催化降解是一種行之有效的手段而且日益受到關(guān)注。借鑒這一思路，本論文以間苯二酚、甲醛和鈦酸

9、四丁酯為前驅(qū)體，通過(guò)一釜-二步溶膠凝膠法制備了酚醛(RF)負(fù)載TiO2復(fù)合微球。該微球經(jīng)高溫處理后可以得到具有規(guī)整形貌的碳基TiO2復(fù)合微球(TiO2@RFC)。該方法完全在常壓下進(jìn)行，簡(jiǎn)單可控。系統(tǒng)表征了產(chǎn)物粒徑、結(jié)構(gòu)、比表面積及孔隙率以及作為光催化劑在紫外光下的催化效率等。研究結(jié)果表明:分散劑種類(lèi)及用量等對(duì)復(fù)合微球的粒徑及分布存在較大影響;所制備的TiO2@RFC納米復(fù)合微球的多孔骨架結(jié)構(gòu)使其具有強(qiáng)勁的物理吸附能力，而表面負(fù)載的高結(jié)