范 捷

（國(guó)家林業(yè)局林產(chǎn)工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)院，北京100010）

1 脲醛樹(shù)脂膠黏劑概述

脲醛樹(shù)脂膠黏劑是由甲醛、尿素、氫氧化鈉、氯化銨等一些原料按照一定的比例配合而成的粘合劑，因其原料豐富易得、成本低廉、粘合效果好而被廣泛運(yùn)用。目前它是我國(guó)使用最多的一種粘合劑，在木材的使用中，總消耗量大概是60%，而在人造板材中運(yùn)用更加廣泛，大約占90%。脲醛樹(shù)脂膠黏劑使用過(guò)程中無(wú)色、方便，但其中存在許多游離甲醛，毒性較大，在用戶使用過(guò)程中，甲醛會(huì)散發(fā)出來(lái)，污染環(huán)境同時(shí)也影響人們的身心健康。脲醛樹(shù)脂膠黏劑有諸多優(yōu)點(diǎn)，具有較高的清水能力，高的粘合性，在常溫下能夠迅速固化，固化后沒(méi)有顏色，被粘物品不會(huì)被黏上其顏色，制造成本低，耐老化性好，使用方便工藝簡(jiǎn)單。但由于使用時(shí)會(huì)釋放甲醛，而甲醛是一種有害物質(zhì)，這樣就在一定程度上限制了其使用范圍，加入改性劑就能夠有效地減少甲醛的釋放，從而降低毒性。

2 脲醛樹(shù)脂膠黏劑中甲醛釋放的原理

（1）游離甲醛。通常人們會(huì)認(rèn)為處于游離狀態(tài)的甲醛是未經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)的甲醛，而據(jù)有關(guān)專家表示，游離態(tài)的甲醛并不是這樣的，具體的情況目前也沒(méi)有相對(duì)統(tǒng)一的意見(jiàn)。脲醛樹(shù)脂膠黏劑在水溶液中的甲醛大部分都是由甲二醇及其相關(guān)的低聚化合物組成的，它們之間的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行得不徹底，具有一定的可逆性。所以說(shuō)在脲醛樹(shù)脂膠黏劑中并不存在真正的“游離甲醛”，而一般人們所說(shuō)的游離甲醛應(yīng)該指的是在水溶液的甲二醇及其低聚物，其實(shí)它們沒(méi)有參加反應(yīng)。

（2）人造板材釋放甲醛。人造板材釋放的甲醛主要是在木材、黏合劑和所使用的涂料中，由于在木材的纖維素分子中存在羥甲基，在比較高的溫度下與酸性物質(zhì)相結(jié)合，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而生成一種半縮的甲醛，再與別的物質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步的反應(yīng)就能夠產(chǎn)生甲醛，然后在一定的情況下就會(huì)釋放出來(lái)。在脲醛樹(shù)脂膠黏劑中加入一些添加劑，就能夠改變脲醛樹(shù)脂膠黏劑的性能，加入聚乙烯就會(huì)降低粘合劑中甲醛的含量，加入苯胺也可降低甲醛的含量，并增添一些其他更優(yōu)越的性能。

（3）降低甲醛的釋放量，也就降低了脲醛樹(shù)脂膠黏劑的毒性。在研究降低甲醛的過(guò)程中有許多方法，最初的配置時(shí)應(yīng)該注意甲醛的含量和尿素含量的合理比例，它們之間的配合比例較高時(shí)，樹(shù)脂中存在的游離甲醛也會(huì)增多，粘合劑的毒性也就更大。在加工時(shí)，改進(jìn)加工工藝，降低甲醛的含量，對(duì)不同要求進(jìn)行配置，這樣既降低了對(duì)環(huán)境的污染，又獲得了更廣泛的應(yīng)用。在脲醛樹(shù)脂膠黏劑配置過(guò)程中添加甲醛捕捉劑或者其他一些添加劑，能夠起到對(duì)甲醛的捕捉作用，降低脲醛膠中甲醛的含量，使脲醛膠的使用壽命增強(qiáng)，同時(shí)甲醛的釋放量也不大，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成很大的污染。

3 國(guó)內(nèi)外對(duì)脲醛樹(shù)脂膠黏劑低毒性改性劑研究的現(xiàn)狀

脲醛樹(shù)脂膠黏劑是以尿素和甲醛為主要成分，加入某些催化劑，在催化劑的作用下而配制的，使用過(guò)程中在利用固化劑，從而使其不溶于水，具有較強(qiáng)的粘合性。改性劑加入到脲醛樹(shù)脂膠黏劑能夠改變其某些性能，增大其在實(shí)際中的功用。在合成脲醛樹(shù)脂膠黏劑的過(guò)程中的某一個(gè)階段或者某幾個(gè)階段加入特定的添加劑，可以滿足不同人不同特點(diǎn)的應(yīng)用。例如加入一些增塑劑或者增韌性的添加劑，就能增強(qiáng)膠合劑的塑性和韌性，目前國(guó)內(nèi)外都在致力于研究一種高效、成本低、毒性小的黏合劑。

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)也在研究更具有實(shí)用性的黏合劑，目前我國(guó)采用的是尿素或者碳酸氫鈉浸入漬透刨花中，在使用粘合劑之前或者在使用過(guò)程中采用將尿素或碳酸氫鈉噴塞到將要粘合的表面，這樣能夠降低刨花中處于游離的甲醛。現(xiàn)在我國(guó)的市場(chǎng)上應(yīng)用的大部分是低脲醛樹(shù)脂，這些產(chǎn)品中的主要成分是硫酸鈉或者碳酸氫鈉，采用工業(yè)分析法和對(duì)游離甲醛實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的辦法，從而控制游離甲醛的含量。

目前國(guó)外在這個(gè)領(lǐng)域也做了許多研究，都希望能夠找到一種最好的辦法來(lái)改進(jìn)粘合劑的性能。美國(guó)研究出一種五元環(huán)的化合物的黏合劑，這種脲醛樹(shù)脂膠黏劑的效果非常好，并且這種物質(zhì)用于專利，具有良好的消醛效果。日本在這方面也有些專利性的研究結(jié)果，他們研究出一種胺類(lèi)或酸類(lèi)物質(zhì)可以有效地降低脲醛樹(shù)脂膠黏劑中甲醛的含量，有效地減少了游離甲醛的釋放，減少對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)不會(huì)影響到粘合劑的使用效果，并且加強(qiáng)了脲醛樹(shù)脂膠黏劑的固化。

4 常用的脲醛樹(shù)脂膠黏劑低毒性改性劑

4.1 納米二氧化硅

納米二氧化硅能夠有效地降低脲醛樹(shù)脂膠黏劑中甲醛的含量，在配制的過(guò)程中，將納米二氧化硅與脲醛樹(shù)脂高速攪拌，進(jìn)行混合。因?yàn)榧{米二氧化硅具有許多良好的特性，它的顆粒比較小，表面積大，吸附性好，在混和的過(guò)程中能夠有效吸附脲醛樹(shù)脂中的游離甲醛，這樣就降低了脲醛樹(shù)脂中甲醛的含量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這種有機(jī)的混合改性效果比較好。

4.2 三聚氰胺

為使脲醛樹(shù)脂膠黏劑能夠得到更為廣泛的運(yùn)用，降低脲醛樹(shù)脂膠黏劑中的甲醛很關(guān)鍵，在對(duì)脲醛樹(shù)脂膠黏劑的配制過(guò)程中降低尿素和甲醛的比例，但又不降低膠合劑的使用效果，三聚氰胺就是一種有效的辦法。三聚氰胺利用降低尿素和甲醛的摩爾比來(lái)達(dá)到改性的目的。隨著在組成成分中加入三聚氰胺的量的增大，脲醛樹(shù)脂膠黏劑中甲醛的含量就會(huì)降低，雖加入三聚氰胺的含量增加，但并不影響脲醛樹(shù)脂膠黏劑的效果，能夠形成一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使得固化效果更好，粘合得更牢固。

4.3 改性淀粉

淀粉是一種多糖，其水解產(chǎn)物是葡萄糖，在水解過(guò)程中會(huì)生成一種低聚氧化淀粉。這種淀粉中含有較多的羥基，這些羥基能夠與游離的甲醛相結(jié)合，形成縮醛，這樣就能夠達(dá)到降低脲醛樹(shù)脂膠黏劑中游離甲醛的含量，減少甲醛的釋放。由于淀粉的分子比較大，水解后具有較強(qiáng)的粘度，這樣加入一些淀粉后膠合劑的粘性會(huì)增強(qiáng)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明在配制時(shí)加入淀粉比在使用過(guò)程中添加淀粉的粘合效果更好。不過(guò)在配置時(shí)若淀粉被氧化，將會(huì)增加脲醛樹(shù)脂膠黏劑中游離甲醛的含量。

4.4 利用復(fù)合劑低毒性改性劑

目前有些研究將三聚氰胺與聚乙烯醇混合作為改性劑使用，由于在合成過(guò)程中會(huì)發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)，從而降低了樹(shù)脂中甲醛的含量。還有將一羥甲基脲和尿素混合而制成的改性劑，這種改性劑在常溫并呈堿性條件下，能夠發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)，使得游離甲醛中化學(xué)鍵斷裂，從而減少甲醛的釋放。此外，還有許多的捕捉劑，都能夠起到很好的降低甲醛含量的效果，比如張豐蘭的SL－N型捕捉劑，盧曉寧的FS－1捕捉劑等等，都能夠在降低游離甲醛上起到很好效果。幾種改性劑的比較見(jiàn)表1。

表1 幾種攻性劑比較結(jié)果

5 結(jié)語(yǔ)

脲醛樹(shù)脂膠黏劑雖然目前的應(yīng)用范圍很廣泛，但仍然存在許多問(wèn)題，尤其是低毒性改性劑仍存在許多不足。脲醛樹(shù)脂膠黏劑低毒性改性劑的研究存在成本高、對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行改性后其某些性能會(huì)降低等問(wèn)題，而人造板的適用范圍廣，但生產(chǎn)的效率低。脲醛樹(shù)脂膠黏劑低毒性改性劑在未來(lái)的研究中依然向低成本、低毒性、耐用性和高效性發(fā)展。以后的研究過(guò)程中應(yīng)該更加注重脲醛樹(shù)脂膠黏劑低毒性改性劑與樹(shù)脂的反應(yīng)原理，從根本上加以研究，以研發(fā)出更好的改性劑，使得脲醛樹(shù)脂低毒性改性劑能夠得到更加廣泛的應(yīng)用。

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［4］盧曉寧，萬(wàn)明民.脲醛樹(shù)脂膠黏劑中甲醛捕捉劑的研究［J］.林產(chǎn)工業(yè)，1999（2）.

［5］國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局.GB／T1407416－93木材膠黏劑及其樹(shù)脂檢驗(yàn)方法——游離甲醛含量測(cè)定法［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1993.