木用酚醛胶粘剂快速固化

酚醛树脂(PF树脂)首先由德国化学家A.Bayer,在1872年通过苯酚与甲醛反应制得的,而其工业化还是美国化学家L.H.Baekeland,在1909年先后发表了2项酚醛树脂胶粘剂工业合成专利的基础上逐步发展起来的。19世纪20年代末30年代初,PF树脂胶粘剂开始广泛用于生产耐沸水、耐候的胶合板。如今酚醛树脂胶粘剂以其胶接强度高、耐水、耐热、耐磨、耐化学药品腐蚀、成本较低,等优点而广泛应用于木材加工业,其用量仅次于脲醛树脂胶粘剂,特别是在生产耐水、耐候木制品中,具有脲醛树脂胶粘剂无可比拟的优势。据专家介绍,另外随着人们对木制品等甲醛释放,给健康造成危害的认识的提高,强制性国家标准GB18580-2001《室内建筑装饰装修材料-人造板及其制品中甲醛释放限量》的颁布与实施,酚醛树脂胶粘剂及其胶接制品由于较小的甲醛释放问题,而必然会得到更进一步的发展,将成为最有希望最终取代脲醛树脂胶粘剂的有力候选之一。然而酚醛树脂胶粘剂也存在着,颜色深、固化后的胶层硬脆、易龟裂、成本较脲醛树脂胶粘剂贵等缺点;特别是酚醛树脂胶粘剂固化温度高、固化速度慢(一般要在130~160℃下热压才能得到好的胶合强度),造成生产效率低、能量和设备消耗大。这些都限制了酚醛树脂胶粘剂更广泛的应用。因此提高酚醛树脂胶粘剂的固化速度、降低固化温度是木材加工业的一个非常重要的课题,决定着酚醛树脂胶粘剂的生命力,在一定程度上也影响着木材工业的发展。为此世界各国的科技工作者在这一方面进行了大量研究、取得了可喜成果。

  高摩尔比的酚醛树脂胶粘剂虽然固化快,但是胶接产品的甲醛释放量也高。据专家介绍,通过合成低摩尔比(1.2~1.8)的水溶性甲阶酚醛树脂,然后加入异氰酸酯和末端带羟基的化合物,并用六次甲基四胺作固化促进剂,可以实现与氨基树脂胶粘剂一样的快速固化,并且对于使用氨基树脂胶粘剂不能得到很好胶接耐久性的针叶材单板,也胶合良好。研究发现,碳酸盐和碳酸酯是木材用碱性水溶性酚醛树脂胶粘剂的很好的固化促进剂,但对固化促进机理的解释却不同。Pizzi等认为碳酸丙烯酯对酚醛树脂的固化促进机理,是它以整体作为反应体与苯酚的核架桥而参与反应的。塔村等主张碳酸丙烯酯加入水溶性酚醛树脂胶粘剂后迅速水解成碳酸盐和丙二醇,碳酸盐进一步水解成碳酸氢根离子而起作用的。

  木通口等认为碳酸盐和碳酸酯的作用机理是,碳酸盐和碳酸酯加入酚醛树脂胶粘剂后,与水作用分解出碳酸氢根离子,它和酚醛树脂的羟基配位产生电子云的传递,促进形成亚甲基和醚键的缩聚(固化)反应。据专家介绍,Miller等认为,碳酸酯的催化促进机理是,酚醛树脂的酚羟基和邻位的羟甲基之间存在氢键结合,碳酸酯加入后水解产生的碳酸氢根离子能把这种结合切断进而形成新的结合,最后发生酯交换反应而促进固化。Lorenz等的实验数据也支持了Miller的观点。

  田中等为了证明碳酸氢钠对酚醛树脂的催化加速固化,是以碳酸氢根离子起作用的,他们进行了进一步的研究,发现氢氧化钠与实验标准物2,4,6-三羟甲基苯酚的摩尔比,在0.2时碳酸氢钠的作用效果最大;另外,随着氢氧化钠量的增加,碳酸氢钠添加与不添加的效果比也增大。因为随着氢氧化钠量的增加,2,4,6-三羟甲基苯酚的离子性增大,所以可以说碳酸氢钠与它的相互作用也增大。据专家介绍,程瑞香等采用添加固化剂的方法,以求达到缩短酚醛树脂胶接刨花板的热压时间。他们通过筛选试验,找到了一种可以使热压时间缩短近30%的固化剂。

 

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