等离子处理对脲醛胶性能的影响

1、微波等离子处理对脲醛胶性能的影响孙丰文 王玉 贺磊摘要 脲醛树脂胶粘剂是木材加工领域应用最广泛的胶粘剂，在保障其胶合性能的前提下降低脲醛胶的甲醛释放量是社会关注的焦点和难点。本文通过试验研究了不同的微波等离子处理方法对脲醛树脂胶粘剂的固化时间适用期、胶合强度游离甲醛含量的影响。试验结果表明：等离子处理对脲醛树脂胶粘剂的固化时间和适用期的影响不明显；合适的等离子处理条件可以改善脲醛胶的胶合性能；与未经等离子处理脲醛胶相比，等离子处理后脲醛胶的游离甲醛含量显著降低。关键词：微波等离子处理，脲醛树脂，胶粘剂性能。脲醛树脂胶粘剂具有原料易得、成本较低、生产设备和工艺简单、胶合性能好等优点，因而在木材加

2、工领域得到广泛应用。但是，脲醛树脂在生产、使用及其制品应用过程中都存在游离甲醛释放问题，严重影响人们生活工作环境。降低脲醛树脂胶粘剂的游离甲醛及其制品的甲醛释放量是目前研究的重点，大量的技术研究和生产实践表明：在降低胶合制品甲醛释放量的同时、胶合制品的胶合性能急剧下降，通过三聚氰胺等改性处理可以提高胶合强度，但胶粘剂的成本大大提高。因此，在不过份提高胶粘剂成本的前提下，克服甲醛释放量和胶合强度的矛盾是脲醛树脂胶粘剂亟待解决的关键技术。1 试验材料与方法1.1 主要材料与仪器脲醛树脂：取自滁洲市皖华人造板有限责任公司，乳白色无杂志均匀液体，pH7.0，粘度31s（25，涂-4杯），固体含量48%

3、，游离甲醛含量0.04%.CTD-2000F型大气低温等离子体表面处理机： 电源：AC220V（±20），功率：1200VA， 处理宽度：70，频率：20KHZ ，流量：1m³/min。1.2 处理条件与方法因微波发生器的限制，辉光放电产生的雾状等离子的穿透力不够，只能处理很薄的一层树脂。因此，在处理之前把脲醛树脂平铺在圆盘状容器内，形成很薄的胶层。这种方法使得脲醛树脂能比较均匀的接受微波等离子的处理。通过改变微波等离子产生源与脲醛树脂的距离以及处理的时间，来完成微波等离子处理脲醛树脂的目的。试验选取了有9种处理方式，参数列于表1，其中距离为等离子发射端口到脲醛树脂胶粘剂表

4、面的距离。表1 脲醛树脂胶的等离子处理条件处理条件序号等离子处理参数时间(S)距离（mm)电压（V）1303015023040200330502004203020052040200620501507103020081040150910501502 结果与分析2.1 等离子处理对脲醛胶的适用期和固化时间的影响依据标准GB/T14074-2006木材胶粘剂及其树脂检验方法对9种试样做适用期和固化时间进行测定，并与未经过处理的脲醛树脂相比较，结果列于表2。表2 等离子处理后脲醛胶的适用期和固化时间处理条件序号固化时间适用期 11分16秒6小时17分钟21分23秒6小时29分钟31分14秒6小时29分

5、钟41分23秒6小时19分钟51分15秒6小时21分钟61分11秒6小时25分钟71分09秒6小时21分钟81分15秒6小时21分钟91分04秒6小时20分钟未经等离子处理1分15秒6小时27分钟与未经过处理的脲醛树脂相比，固化期最短的为第9种处理方法，比未处理过的少了9秒。其次是第2和第4种方法处理之后的脲醛树脂，与未经处理的相差了8秒。其它等离子处理方法处理之后得到的脲醛树脂在固化时间上都与未经过处理的树脂的固化时间差不多。适用期的测定结果：经过微波等离子处理之后的脲醛树脂的适用期和固化时间没有发生较大的改变。微波等离子处理对脲醛树脂固化时间有微弱的的影响。而对适用期没有影响。2.2 等离

6、子处理对脲醛胶的胶合性能的影响用上述9种处理方式处理后的胶粘剂分别在试验压机上压制三层胶合板，幅面350mm×350mm，涂胶量250g/m2(双面)，采用的单板是杨木旋切单板，厚度2.5mm，经干燥后含水率8%12%。依据国家标准GB/T 17657-1999人造板及其饰面人造板理化性能试验方法检测胶合板的胶合强度， 测试结果见表3。表3 胶合强度检测结果处理条件试件数合格试件数胶合强度均值（MPa）试件破坏情况11480.77表面剥离21460.65表面剥离314110.67表面剥离41480.90中板剪断51490.90表面剥离61480.86中板剪断71480.84中板剪断8

7、14110.97表面剥离91490.82表面剥离未处理1480.78表面剥离表3数据显示，等离子处理条件对脲醛树脂的胶合强度有着比较显著的影响。其中等离子处理时间的影响最大，处理时间不宜太长。与未经处理的脲醛树脂相比，第13种处理方法降低了胶合强度， 第49种处理方法对胶合性能的影响较小。第8种条件（处理时间10S，距离40，电压150V）下处理的脲醛树脂的胶合性能最好。2.3 等离子处理对脲醛胶的游离甲醛含量的影响依据标准GB/T14074-2006木材胶粘剂及其树脂检验方法检测脲醛树脂胶粘剂的游离甲醛含量。未经等离子处理的脲醛胶的游离甲醛含量为0.06，经等离子处理后的脲醛胶的游离甲醛含量

8、检测结果见图1。图1 等离子处理对脲醛树脂中游离甲醛的影响如图1所示，与未经过处理的脲醛树脂相比，经过等离子处理后的脲醛树脂的游离甲醛含量在显著降低。9种处理条件下，第3、4种处理条件得到的脲醛树脂的游离甲醛含量降低幅度较小，第2和8种处理条件得到的脲醛树脂的游离甲醛含量降低幅度最大、游离甲醛含量降低了60以上。3 结 论微波等离子处理对脲醛树脂的固化时间和适用期无明显影响；等离子处理可以改善脲醛胶的胶合性能，但处理时间不宜过长，否则会导致其胶合强度下降；微波等离子处理能够显著降低脲醛树脂的游离甲醛含量。微波等离子处理受离子穿透力的影响，处理胶层的厚度不宜太大，如何改善处理条件并使之适合于工业

9、化操作还有待于进一步研究。参考文献1 郭振宇，刘丽湘，丁著明. 低毒脲醛树脂胶粘剂的研究进展. 化工文摘，2005（2）：4851.2 吴自强，曽政策. 环境友好型木材胶粘剂的研究现状. 中国胶粘剂，2003，13（6）：5356.3 顾纪友. 我国木材工业胶粘剂与胶接技术现状展望. 木材工业，2006，20（2）：6668.4 刘德桃，张建辉，唐彬彬. 超声波技术改性脲醛树脂的试验. 林业科技开发，2003，17（6）：1617.5 杨桂娣，林巧桂，刘景宏. 超声波在纳米SiO2与脲醛树脂共混中的应用. 福建农林大学学报（自然科学版），2004，23（4）：538541.6 Luisa M.H.Carvalho, etc. A Very Simple Empirical Kinetic Model of the Acid-Catalyzed Cure of Urea-Formaldehyde Resins. Journal of Applied Polymer Science, Vol.102,59775987（20