木材胶接用三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂性能研究
              朱丽滨，顾继友，曹军
     （1.东北林业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨150040；2.东北林业大学机械工程博士后流动站，黑龙江哈尔滨150040） 摘要：针对实际应用，以三聚氰胺作为改性剂对脲醛树脂进行共聚和共混改性。在不同固化体系下，采用不同摩尔比低毒 脲醛树脂分别与三聚氰胺混合，对混合比例变化对胶合强度和甲醛释放量的影响进行了具体研究。结果表明：固化体系不同， 胶接强度也不相同。随着摩尔比的升高，胶接强度提高，甲醛释放量亦相应提高。用三聚氰胺改性的脲醛树脂的胶接强度与甲醛 释放量均优于纯脲醛树脂。混合胶液中随三聚氰胺比例减少，胶接性能有所下降，甲醛释放量变化逐渐趋于平稳。
关键词：木材胶接；三聚氰胺；脲醛树脂；改性 
前言
脲醛树脂胶黏剂的使用量虽然很大，但自身也 存在着一些缺点。固化后的体形结构中存在一些亲 水基团，如羟甲基、羰基、氨基、亚氨基等，这些基团 易水解，使脲醛树脂的耐水性差，尤其是耐沸水能 力会更差[1,2]。这主要是因为树脂中的碳酰胺键发生 了水解；另外，使用酸性固化剂后会使胶层固化后 显酸性，而酸性使胶层中的次甲基键水解而导致胶 层脆性大，易老化,使用过程中甲醛释放量高等。 本文针对脲醛树脂耐水性差、游离甲醛含量高 的原因，用一定量的三聚氰胺进行改性，改性后的 脲醛树脂胶黏剂兼具了三聚氰胺树脂胶黏剂的优 点，又弥补了自身的缺陷。本试验共合成了六种低 毒脲醛树脂胶黏剂，采用两种方法对脲醛树脂进行 改性，即共混和共聚，以提高脲醛树脂的耐水性并 降低游离甲醛的含量。在脲醛树脂分子中引入三聚 氰胺，由于形成了三维网状结构，可以封闭许多吸 水性基团，同时三聚氰胺显碱性可以中和胶层中的 酸，在一定程度上防止和降低了树脂的水解和水解 速度，从而提高了脲醛树脂的耐水性[3,4]。在另一方 面，加入的三聚氰胺可与甲醛发生反应，生成羟甲基 三聚氰胺，使得脲醛树脂中的游离甲醛含量下降。 
1试验原料与方法
1.1 UF树脂胶黏剂的合成 
本试验合成了六种低毒的脲醛树脂胶黏剂。采 用的脲醛树脂为JQ-21和JQ-22，甲醛与尿素的摩 尔比分别是1.05∶1、1.10∶1、1.15∶1，采用碱— 酸—碱的合成工艺，尿素分三次加入。 将甲醛溶液加入反应釜，调整其pH值为8.0～ 9.0，加入U1，升温，在一定温度下反应一段时间后， 将pH值调整为酸性，缩聚到要求的黏度后，加入 U2，反应一段时间后加入U3，最后降温，将pH值调 整为8.0～9.0，出料。在树脂合成过程中的某个时间 段加入三聚氰胺，三聚氰胺加入量占尿素量的5%。 JQ-21为不加任何改性剂的脲醛树脂胶黏剂； JQ-22为加入三聚氰胺的脲醛树脂胶黏剂。 
1.2胶合板试验
1.2.1原料 
单板为杨木，厚度2mm，幅面为32cm×32cm， 含水率8%~12%，压制3层胶合板。
1.2.2胶黏剂的调配
为了提高脲醛树脂胶黏剂的初黏性，满足预压 要求，防止热压时透胶，节约原料，降低成本，在调 胶过程中需要加入填料，有时加入某种改性剂以改 善脲醛树脂胶黏剂的某种性能[5]。
试验以面粉作为活性填料，调胶配比为：100份 （以质量计）混合胶液，加20份面粉，5份水。 固化剂加入量为：100g混合胶液加入5ml固化 剂1或0.5g固化剂2。 涂胶量为280~320g/m2。
1.2.3工艺参数
闭口陈化时间30min；
预压时间30min，预压压力0.8MPa（单位压 力）；
热压时间3.5min，热压温度120℃，热压压力 1.0MPa（单位压力）。
1.3甲醛释放量的测定
参照GB/T17657-1999《人造板及饰面人造板理 化性能试验方法》[6]
甲醛溶液浓度的定量方法及结果表示按 GB/T17657-1999 4.12.6.3及4.12.7。
2结果与讨论
2.1胶合板胶接强度
试验分别采用共混和共聚两种方法进行改性。 在不同固化体系下，脲醛树脂与三聚氰胺树脂以不 同比例混合压制胶合板，经过煮沸试验，所得胶合 板胶接强度如表1、表2和图1、图2所示。

未通过共聚改性的脲醛树脂胶接强度普遍偏 低，只有摩尔比为1.10的脲醛树脂，在固化体系1 下，混合比例5∶5时达国家Ⅰ类胶合板标准，这也 充分地说明了，单一采用共混的方法进行改性，效 果不是很好。在不同的固化体系下固化程度不同， 胶接强度也有所不同。固化体系1下的固化程度比 较好，胶接强度也较高。
在两种固化体系下，采用共聚改性的脲醛树 脂，混合比例5∶5时均能达国家Ⅰ类胶合板标准， 但由于外界因素的影响，个别强度偏低。在固化体 系2下，此种脲醛树脂在混合比例4∶6时也能达 Ⅰ类标准，这说明了固化体系2较为适合该种胶黏 剂，固化体系2的稳定性高于固化体系1。
2.2胶合板甲醛释放量
不同固化体系下，脲醛树脂胶黏剂与三聚氰胺 树脂以不同比例混合，胶合板甲醛释放量如表3和 表4所示。

固化体系不同，胶合板的甲醛释放量有所不 同。固化体系1下的胶合板甲醛释放量比较低。其 中摩尔比为1.05的加入固化剂1的脲醛树脂，胶合 板甲醛释放量可以达到E1级标准。
采用共聚的方法进行改性，胶合板的甲醛释放 量明显比较低。其中在固化体系1下的甲醛释放量 均达到GB/T9846.3-2004 E1级标准。而固化体系2 下除摩尔比为1.15的低毒脲醛树脂，由于摩尔比太高外，其它也达到E1级标准。从这些数据也可以看 出经过共混和共聚两种方法同时改性，效果会达到 最好。
在以上试验的基础上，将共聚改性的脲醛树脂 JQ-22与三聚氰胺树脂按8∶2比例混合，应用于生 产，用于实木胶接。所用树种为：水冬瓜，西南桦，青 松，铁杉，金丝柚，核桃木等，均达到了令人满意的 效果。
3结论
（1）采用共混的方法将三聚氰胺树脂分别与两 种低毒脲醛树脂混合，混合液的胶接强度和甲醛释 放量有所差异。同时采用共聚和共混两种方法进行 改性的脲醛树脂，其胶接强度和甲醛释放量均优于 单一的采用共混改性的脲醛树脂。
（2）在不同的固化体系条件下，共混改性后低 毒脲醛树脂的胶接强度和甲醛释放量均有所不同。 综合试验结果表明：固化体系1下脲醛树脂的胶接 性能优于固化体系2。
（3）用三聚氰胺作为改性剂对脲醛树脂进行改 性，耐沸水性能有了显著地提高，并有效地降低了 游离甲醛含量。在共混试验中，随着三聚氰胺混合 比例的增加，胶接强度提高较为明显，适宜的混合 比例为三聚氰胺占混合胶液的40%~50%。
（4）在两种固化体系下，同时采用共聚和共混 两种方法改性的脲醛树脂，随着摩尔比的升高，胶 接强度呈上升趋势。三种摩尔比的改性低毒脲醛树 脂，在固化体系1下，MF/UF=5∶5时均达GB/T9846. 3-2004Ⅰ类胶合板标准，甲醛释放量也达E1级标准。
（5）胶黏剂的种类不同，其胶接强度也有所差 异。当共混比例为50%时，对于未共聚改性的低毒 脲醛树脂，在固化体系1下胶接强度均达到标准要 求；而在固化体系2下只有当摩尔比为1.15时才能 达标。对于经过共聚改性的低毒脲醛树脂，两种固 化体系下胶接强度达到令人满意的效果；且在固化 体系2下，当三聚氰胺混合比例降到40%时，也能 够达到标准。因此，在实际生产应用过程中，应根据 具体情况，选择适宜的固化体系，才能达到良好的 胶接性能。
参考文献：
［1］谢庭义.对供装饰板和装饰纤维板使用的三聚氰氨尿素甲醛 树脂生产工艺的探讨［J］.林产工业，1989,(1):29~30.
［2］金立维，王春鹏，赵临五，等.E1级三聚氰胺改性脲醛树脂的 制备与性能研究［J］.林产化学与工业，2005,25(1):40~44.
［3］林昌镇，顾继友.三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂研究进展［J］. 粘接，2001,22(5):29~32.
［4］M.PRESTIFILIPPO.Low addition of melamine
salts for improved UF adhesives water 
resistance［J］.Holz.Roh-w,1996,54(6):393～398.
［5］朱丽滨，顾继友，翁向丽.脲醛树脂固化特性对胶接性能、甲醛 释放量的影响［J］.东北林业大学学报，2004,32(2):32~34.
［6］GB/T17657-1999.人造板及饰面人造板理化性能试验方法［S］.