低游离甲醛含量酚醛树脂胶粘剂的合成

低游离甲醛含量酚醛树脂胶粘剂的合成

周太炎，杜郢*，王哲，巫淼鑫，徐振宇　　　　(常州大学石油化工学院，江苏常州213164)　　　　摘要:采用两次加碱一次回流法合成工艺代替一次法和两次碱法制备了酚醛树脂胶粘剂。对产物粘度，游离甲醛含量及固化物拉伸剪切强度测试，研究了酚醛比、催化剂加入量、反应温度、回流时间等对产物性能的影响。结果表明:苯酚与甲醛物质的量比1∶2，催化剂加入量为苯酚质量分数的25%，回流反应45min可得到具有交联结构的酚醛树脂胶粘剂，产品分子质量及粘度适中，拉伸剪切强度可达到5MPa以上，游离甲醛质量分数＜0.03%，稳定性较好。　　　　关键词:水溶性酚醛树脂;胶粘剂;两步加碱;一次回流;低游离甲醛含量;拉伸剪切强度;合成工艺　　　　中图分类号:TQ323.1文献标识码:A文章编号:1002－7432(2011)06－0035－04　　　　0引言　　　　酚醛树脂胶粘剂是以酚醛树脂作主要粘接组分的胶粘剂，发展最早，应用广泛，价格便宜。酚醛树脂胶粘剂主要用做室外板材的粘接，耐水性、耐候性和耐老化性能比脲醛树脂要好得多，在亚洲如韩国、新加坡等，酚醛树脂胶粘剂在室外板材胶粘剂中的占有率很大，几乎达到90%以上［1］，在欧美国家，酚醛树脂胶粘剂用来粘接以多层结构胶合板为基材，表面包覆珍贵木料的高级多层实木地板［2］，并得到广泛的应用。　　　　现有酚醛树脂合成工艺主要有一步法［3］、多步法［4］和微波法［5］。其中一步法合成工艺甲醛的利用率低，产品的游离甲醛含量高，粘接强度较小;多步法合成工艺甲醛的利用率较高，但是工艺复杂，控温要求较高，生产周期长，能耗大，产品分子质量不好控制，贮存期太短;微波法是一种新型合成方法，合成工艺清洁简单，但是成本过高，不适合大规模生产。　　　　本课题提出一种二次加碱一次回流法合成酚醛树脂胶粘剂，即将甲醛和催化剂(30%的氢氧化钠)分两次加入，第一次加入总量的80%，第二次加入总量的20%，但只用一次回流。这种操作可以提高羟甲基含量和水溶性，同时通过调节回流时间来控制水溶性和储存稳定性。　　　　1实验部分　　　　1.1实验原料　　　　苯酚10g，98%，上海凌峰化学试剂有限公司;甲醛17g，37%，丹阳市永丰化学试剂厂;NaOH3.4g，分析纯。　　　　1.2实验步骤　　　　1)45℃下加入熔融苯酚、NaOH(加入量为总量的80%)、水，保温20min。　　　　2)加入甲醛(加入量为总量的80%)，30min内升温到60～70℃，保温20～60min。　　　　3)加入剩余的NaOH，保温10～20min。　　　　4)加入剩余的甲醛，20min内升温到70～80℃，保温10～30min。　　　　5)升温到95℃回流(回流对应的温度)30～60min;降温到45℃出料。　　　　1.3性能测试　　　　1)游离甲醛含量:根据GB18582—2008利用乙酰丙酮法检测游离甲醛含量。　　　　2)拉伸剪切强度:根据GB/T7124—2008检测拉伸剪切强度。　　　　3)粘度:根据GB/T11175—2002采用上海天平仪器厂NDJ－7型旋转粘度仪在20℃下测定。　　　　2结果与讨论　　　　2.1酚醛比的考察　　　　苯酚和甲醛物质的量比简称酚醛比，酚醛比的大小直接决定了树脂中羟甲基含量的多少。甲醛物质的量越大反应过程中羟甲基含量越高，缩聚反应阶段分子间反应概率增大，得到的分子质量越大，产品粘度越大，同时粘接强度也越高。图1是酚醛比与产品粘度的关系，粘度是流体粘滞性的一种量度，是流体流动力对其内部摩擦现象的一种表示。粘度大表现内摩擦力越大，分子质量越大，碳氢结合越多，力量越大。

　　由图1可知产品的粘度随甲醛物质的量的增加而变大，当酚醛比为1∶3时产品粘度最大，此时流动性很差，酚醛比越小产品粘度越低，粘接强度越小。但是当粘度＞500mPa·s后产品施胶性能变差，使实用性降低。