木材涂料及胶黏剂3-6章

1、第三节、胶接流变学与胶接破坏第三节、胶接流变学与胶接破坏粘度或活性时间（加入固化剂）粘度或活性时间（加入固化剂）胶接强度胶接强度一、胶粘剂粘度对胶接强度的影响一、胶粘剂粘度对胶接强度的影响二、胶接破坏胶接接头结构组成示意图胶接接头结构组成示意图1、9被胶接物；被胶接物；2、8受胶粘剂影响的被胶接物受胶粘剂影响的被胶接物层；层；3、7胶粘剂与被胶接物的界面层；胶粘剂与被胶接物的界面层；4、6受受界面影响的胶粘剂层；界面影响的胶粘剂层；5胶粘剂胶粘剂987654321接头的破坏强接头的破坏强度：单位面积度：单位面积或单位胶接长或单位胶接长度上所能承受度上所能承受的最大载荷。的最大载荷。胶接接头破坏

2、类型：胶接接头破坏类型：1，被胶接物破坏；，被胶接物破坏；2，内聚破坏；，内聚破坏；3，界面破坏；，界面破坏；4，混合破坏。，混合破坏。三、影响胶接强度的因素三、影响胶接强度的因素1、胶粘剂的分子量、分子结、胶粘剂的分子量、分子结构、极性构、极性 分子量分子量润湿性、内聚力；分子结构：润湿性、内聚力；分子结构：线形、支型、体型、极性。热熔胶不同熔线形、支型、体型、极性。热熔胶不同熔融指数。融指数。2、弱界面层、弱界面层 被胶接材料和胶粘剂中，由被胶接材料和胶粘剂中，由于材料表面与内部存在着性质上的于材料表面与内部存在着性质上的差异而造成结构不均匀性弱界面层。差异而造成结构不均匀性弱界面层。（添

3、加剂、小分子的渗透等）（添加剂、小分子的渗透等）3、内应力、内应力 内应力主要是收缩应力内应力主要是收缩应力和热应力和热应力4、环境应力、环境应力 机械力，温度变化（机械力，温度变化（两端两端温度不同时，小分子易发生移动温度不同时，小分子易发生移动），），表面污染，湿度变化，微生表面污染，湿度变化，微生物、霉菌。物、霉菌。四、胶接耐久性四、胶接耐久性胶接耐久性：胶接接头在使用和存放过程中长期保胶接耐久性：胶接接头在使用和存放过程中长期保持其性能的能力。持其性能的能力。 胶接接头使用条件主要有外力的作用胶接接头使用条件主要有外力的作用(蠕变和蠕变和疲劳）和外部环境的作用（老化）。疲劳）和外部环境

4、的作用（老化）。 蠕变破坏：在一小于静态破坏力的负荷下，胶蠕变破坏：在一小于静态破坏力的负荷下，胶接接头随时间发生塑性形变，失去尺寸稳定性，最接接头随时间发生塑性形变，失去尺寸稳定性，最后导致破坏。后导致破坏。P1 P125%时，由于生成大量的羟甲基脲和游离尿素，使胶时，由于生成大量的羟甲基脲和游离尿素，使胶合产品湿强度下降严重。合产品湿强度下降严重。树树脂脂性性能能1 2 3加料次数加料次数树脂贮存稳定性树脂贮存稳定性游离游离F含量含量胶合产品胶合产品F释放量释放量（二）（二） 反应介质的反应介质的pH值值大多数工厂采用弱碱弱酸弱碱合成工艺。大多数工厂采用弱碱弱酸弱碱合成工艺。1、加成阶段、

5、加成阶段 pH值在值在7-9，常用，常用 pH值在值在4-6，节省合成时间、酸碱用量，节省合成时间、酸碱用量 pH值值3，不常用，合成温度低、时间短、，不常用，合成温度低、时间短、F低。但低。但树脂固化困难，产品性能较差。树脂固化困难，产品性能较差。 2、缩聚阶段、缩聚阶段（加成阶段加成阶段 pH值在值在7-9的情况下，）缩聚的情况下，）缩聚pH值在值在4-6。3，脱水及贮存，脱水及贮存 pH值在值在7-7.5（三）（三） 反应温度反应温度 大多数工厂采用弱碱弱酸弱碱合成工艺时，大多数工厂采用弱碱弱酸弱碱合成工艺时，开始是缓慢升温，然后在开始是缓慢升温，然后在90度反应，最后在度反应，最后在7

6、080度脱水。度脱水。（四）（四） 反应时间反应时间 与反应温度、介质与反应温度、介质pH值等直接相关。实际就值等直接相关。实际就是反应终点的控制问题。是反应终点的控制问题。 （五）（五） 原料原料 尿素：硫酸盐含量尿素：硫酸盐含量0.010.01，缩二脲，缩二脲0.70.7，游离，游离氨氨0.0150.015 。 甲醛：工业浓度约甲醛：工业浓度约3737。 甲酸甲酸0.10.1；甲醇应尽可能少。（；甲醇应尽可能少。（UFUF预缩液）预缩液） 铁加速康尼查罗反应，影响树脂颜色。应铁加速康尼查罗反应，影响树脂颜色。应0.00054 贮存期贮存期/d 30 五、脲醛树脂的调制五、脲醛树脂的调制 又

7、称调胶，是胶粘剂使用过程中的一道重要工序。又称调胶，是胶粘剂使用过程中的一道重要工序。 （一）固化剂（一）固化剂 可以降低胶粘剂可以降低胶粘剂pH值，使树脂在使用时能够快速固值，使树脂在使用时能够快速固化。常是酸或可以放出酸的物质。化。常是酸或可以放出酸的物质。 酸类：无机酸，有机酸；酸性盐；潜伏型。酸类：无机酸，有机酸；酸性盐；潜伏型。固化剂选择原则：固化剂选择原则：1、根据人造板生产工艺：适用期要长（、根据人造板生产工艺：适用期要长（4h），胶合时固），胶合时固化要快。刨花板表、芯层固化剂量、种类有别。化要快。刨花板表、芯层固化剂量、种类有别。2、根据气候条件或气温变化调节固化剂用量、种类

8、。、根据气候条件或气温变化调节固化剂用量、种类。3、固化后胶层的、固化后胶层的pH值不可过高或过低。值不可过高或过低。4、固化剂应无毒、无污染、水溶性好、价格低廉。、固化剂应无毒、无污染、水溶性好、价格低廉。 胶合板、刨花板工厂现在一般用胶合板、刨花板工厂现在一般用NH4Cl。常与氨。常与氨水、尿素、六次甲基四胺等配合使用。水、尿素、六次甲基四胺等配合使用。 固化剂固化剂 用量（）用量（） 固化时间（固化时间（S）适用期适用期(分分) NH4Cl0.522.5140氨水氨水+NH4Cl 126.5300六次六次+NH4Cl 137420NH4Cl +六次六次+尿素水尿素水 1040600 五、

9、脲醛树脂的调制五、脲醛树脂的调制（二）助剂（二）助剂 1，填料和增量剂，填料和增量剂 作用：节约树脂用量，降低成本；增加胶液粘度，避作用：节约树脂用量，降低成本；增加胶液粘度，避免透胶、缺胶；降低胶层收缩产生的内应力，提高胶免透胶、缺胶；降低胶层收缩产生的内应力，提高胶层的耐老化性。层的耐老化性。A，填料，填料 一般是不溶于水的固体颗粒状物质。种类一般是不溶于水的固体颗粒状物质。种类有：无机物，果壳类，木粉，茶叶粉等。有：无机物，果壳类，木粉，茶叶粉等。 填料可以提高胶粘剂的粘度，防止透胶，降低成填料可以提高胶粘剂的粘度，防止透胶，降低成本。研究还发现填料可以降低游离甲醛，提高耐老化本。研究还

10、发现填料可以降低游离甲醛，提高耐老化性，提高机械性能。性，提高机械性能。 纳米填料纳米填料的研究将是一个重要方向，对提高胶接的研究将是一个重要方向，对提高胶接性能，降低游离甲醛都会有十分重要的意义。性能，降低游离甲醛都会有十分重要的意义。 B，增量剂，增量剂 一般是溶于水或能形成糊状的固体物质。一般是溶于水或能形成糊状的固体物质。种类有：淀粉类，可溶性纤维素类，蛋白质类等。种类有：淀粉类，可溶性纤维素类，蛋白质类等。 小麦粉是工厂最常用的增量剂，可以赋予胶粘剂的预压性小麦粉是工厂最常用的增量剂，可以赋予胶粘剂的预压性能，提高胶接工艺性能，提高胶液粘度，防止透胶。豆粉带有能，提高胶接工艺性能，提

11、高胶液粘度，防止透胶。豆粉带有NHNH2 2，可以延长适用期，可以参与反应，降低游离甲醛。，可以延长适用期，可以参与反应，降低游离甲醛。 填料和增量剂的用量一般为填料和增量剂的用量一般为530，最大可达，最大可达100200。填料用量对填料用量对UFUF树脂老化性能的影响树脂老化性能的影响胶层厚度胶层厚度 （mm）填料量（填料量（%）放置天数放置天数 （天）（天）胶接强度胶接强度（MPa）0.5 0 30 5.2107.3100106.82、发泡剂、发泡剂 在在UF树脂中加入发泡剂，通过搅拌可以使体积增树脂中加入发泡剂，通过搅拌可以使体积增大到大到34倍。可以避免透胶，减少用胶量，降低成本。倍

12、。可以避免透胶，减少用胶量，降低成本。 主要有血粉、明胶、表面活性剂等。主要有血粉、明胶、表面活性剂等。 3、其他助剂、其他助剂 防水剂、阻燃剂、甲醛捕捉剂等，可根据需要加入。防水剂、阻燃剂、甲醛捕捉剂等，可根据需要加入。调胶实例调胶实例 ： 刨花板表层与芯层的调胶工艺不同。刨花板表层与芯层的调胶工艺不同。六、脲醛树脂胶粘剂的改性六、脲醛树脂胶粘剂的改性UF树脂胶粘剂的缺点：树脂胶粘剂的缺点： 耐沸水性差，不能用作室外人造板；耐老化性差；胶接制耐沸水性差，不能用作室外人造板；耐老化性差；胶接制品有甲醛释放，污染空气。品有甲醛释放，污染空气。改性方法：改性方法： 共聚或与其他树脂共混；加入改性剂

13、。共聚或与其他树脂共混；加入改性剂。（一）提高耐水性（一）提高耐水性 A. 与苯酚、三聚氰胺、间苯二酚等共聚；与苯酚、三聚氰胺、间苯二酚等共聚； B. 与与PF、MF树脂以及丁苯等橡胶类胶乳、异氰酸酯树脂树脂以及丁苯等橡胶类胶乳、异氰酸酯树脂 共混；共混；C. 加入改性剂：如造纸木素、环氧树脂、矿物质等。加入改性剂：如造纸木素、环氧树脂、矿物质等。（二）改善老化性（二）改善老化性 UFUF胶粘剂老化的原因：胶粘剂老化的原因：1 1，UFUF树脂的固化是不完全的，固化后仍存在有未反应的基树脂的固化是不完全的，固化后仍存在有未反应的基团（团（CHCH2 2OHOH、NHNH2 2等），还会进一步反

14、应；另外还有等），还会进一步反应；另外还有醚键会断裂放出甲醛。醚键会断裂放出甲醛。2 2，UFUF树脂的羟甲基等吸水性基团通过吸、放水，产生内应树脂的羟甲基等吸水性基团通过吸、放水，产生内应力。力。3 3，外界因素。，外界因素。CH2OHCH2OHCH2OHOCH2NH2NH2NH2CH2OCH2（二）改善老化性（二）改善老化性 改进改进UF胶粘剂耐老化性的方法胶粘剂耐老化性的方法1，木材表面光滑，在保证不缺胶的前提下尽量减少胶，木材表面光滑，在保证不缺胶的前提下尽量减少胶层厚度；层厚度；2，与热塑性树脂共混（，与热塑性树脂共混（PVAc乳液、丁苯胶乳）或共乳液、丁苯胶乳）或共聚（聚（PVA）

15、。加入醇类醚化封端。）。加入醇类醚化封端。3，加入各种填料和增量剂。，加入各种填料和增量剂。(如如,玻璃粉玻璃粉,Al2( O)3）4，使用合适的固化剂。（胶层，使用合适的固化剂。（胶层pH值尽量接近中性）值尽量接近中性）（三）降低人造板及其制品甲醛释放量（三）降低人造板及其制品甲醛释放量 甲醛释放原因：甲醛释放原因：1，胶粘剂本身的，胶粘剂本身的F残留；残留；2，UF树脂的合成反应是可逆反应，树脂的合成反应是可逆反应， 如如RCH2OH RH+CH2O，热压时放出甲醛；，热压时放出甲醛；3，胶接产品使用时，由于胶层是弱酸性受外界湿，胶接产品使用时，由于胶层是弱酸性受外界湿温影响会放出温影响会

16、放出F。 凡是能提高耐老化性的方法都可以降低甲醛释放凡是能提高耐老化性的方法都可以降低甲醛释放量。量。改进方法改进方法 1、降低摩尔比，采用合适的合成工艺；、降低摩尔比，采用合适的合成工艺； 摩尔比，分批加料，控制反应条件，添加线型聚合物，摩尔比，分批加料，控制反应条件，添加线型聚合物，添加高反应性单体，脱水；添加高反应性单体，脱水； 2、在保证不缺胶的前提下尽量减少胶层厚度；、在保证不缺胶的前提下尽量减少胶层厚度； 3、改进固化条件。高温和延长热压时间，降低板坯含、改进固化条件。高温和延长热压时间，降低板坯含水率；水率； 4、调胶时，加入甲醛捕捉剂。（、调胶时，加入甲醛捕捉剂。（U、M、R、

17、PVA、酰、酰胺类化合物）；胺类化合物）； 5、使用合适的固化剂，使胶层趋于中性。、使用合适的固化剂，使胶层趋于中性。 6、人造板二次加工，用氨等进行后处理。、人造板二次加工，用氨等进行后处理。七、七、 脲醛树脂的应用脲醛树脂的应用1 1、木材加工木材加工;2、改进材料的性能、改进材料的性能:如纸张如纸张,织物中加入可以提高纸张织物中加入可以提高纸张(干，湿干，湿)的抗撕裂强度和使织物（服装）永久性的的抗撕裂强度和使织物（服装）永久性的不熨自平。不熨自平。3、复合材料的制造、复合材料的制造:如木材和玻璃如木材和玻璃,玻璃织物的胶接玻璃织物的胶接.4、改善其他胶粘剂的性能、改善其他胶粘剂的性能:

18、如提高乳胶的耐水性如提高乳胶的耐水性,耐热耐热性和抗蠕变性。性和抗蠕变性。5、其他。如，涂料、砂布，装饰品。、其他。如，涂料、砂布，装饰品。 第二节第二节 三聚氰胺甲醛树脂胶粘剂三聚氰胺甲醛树脂胶粘剂 Melamine formaldehyde（MF） resin 定义：定义： 特点：胶接强度高；耐水性好；硬度高，耐磨性好；耐热性特点：胶接强度高；耐水性好；硬度高，耐磨性好；耐热性高，光泽好；耐化学腐蚀，耐污染。高，光泽好；耐化学腐蚀，耐污染。 常用作塑料贴面板的装饰纸和表层纸的浸渍和人造板饰面纸常用作塑料贴面板的装饰纸和表层纸的浸渍和人造板饰面纸的浸渍。的浸渍。 一、三聚氰胺树脂的原料一、三

19、聚氰胺树脂的原料M为弱碱性，几乎不溶于冷为弱碱性，几乎不溶于冷水（水（100C，5）。）。M很活泼，为六官能度。很活泼，为六官能度。NH2NC CNH2N N CNH2二、三聚氰胺树脂的合成原理二、三聚氰胺树脂的合成原理（一），加成（一），加成 摩尔比为摩尔比为1：3，中性或弱碱性，中性或弱碱性，7080可形成可形成三羟甲基三聚氰胺。摩尔比为三羟甲基三聚氰胺。摩尔比为1：12时，可形成六羟甲时，可形成六羟甲基化合物。基化合物。（二），缩合反应（二），缩合反应 与与UF合成不同，合成不同，MF可在中性或弱碱性下缩聚。可在中性或弱碱性下缩聚。并且反应为不可逆的。并且反应为不可逆的。（三），固化（三

20、），固化 M为环状结构，固化需要在较高的压力、温度下为环状结构，固化需要在较高的压力、温度下才可完全。产品具有很高的耐水性、耐热性、硬度、才可完全。产品具有很高的耐水性、耐热性、硬度、光泽。光泽。pH值足够低时，低温也可固化，但性能不好。值足够低时，低温也可固化，但性能不好。三、三聚氰胺树脂合成反应的影响因素三、三聚氰胺树脂合成反应的影响因素（一），摩尔比（一），摩尔比 摩尔比（摩尔比（M：F)为为1：2-3最好。最好。（二），反应介质（二），反应介质pH值值 与与UF合成不同，合成不同，MF可在中性或弱碱性下缩聚。可在中性或弱碱性下缩聚。酸性条件下，酸性条件下，M和和F反应生成亚甲基三聚氰胺

21、沉淀。最反应生成亚甲基三聚氰胺沉淀。最初初pH值为值为8.510时制出的胶粘剂最稳定（透明乳白时制出的胶粘剂最稳定（透明乳白的时间）的时间） 。（三），温度（三），温度 温度低时，温度低时，M不溶于甲醛，反应慢；不溶于甲醛，反应慢；6070时，时，溶解，变透明，反应速度加快。溶解，变透明，反应速度加快。（四），原料质量（四），原料质量四、三聚氰胺树脂的合成工艺四、三聚氰胺树脂的合成工艺 P84 纯纯MF树脂，不但价格贵，而且固化后的胶层易发树脂，不但价格贵，而且固化后的胶层易发生龟裂。常加入乙醇等改性提高其韧性和贮存稳定性。生龟裂。常加入乙醇等改性提高其韧性和贮存稳定性。 MF树脂胶粘剂制造工

22、艺树脂胶粘剂制造工艺1、将、将100g甲醛（甲醛（37）,三聚氰胺三聚氰胺45g加入反应瓶中，用氢氧化加入反应瓶中，用氢氧化钠（钠（30）溶液调）溶液调pH值至少值至少9，40-60分钟升温至分钟升温至8890; pH不低于不低于8；2、保温、保温30分钟，反应中分钟，反应中pH不小于不小于8，反应至水数，反应至水数45（20，一份胶与水混合出现浑浊时水的倍数），一份胶与水混合出现浑浊时水的倍数），80向反应釜中加入向反应釜中加入三聚氰胺三聚氰胺18g，继续反应至水数为，继续反应至水数为23。3、降温至、降温至40以下，出料。以下，出料。五、三聚氰胺树脂的改性五、三聚氰胺树脂的改性 MFMF树脂具有耐水、耐热、耐腐蚀、电绝缘性优良、胶接强度树脂具有耐水、耐热、耐腐蚀、电绝缘性优良、胶接强度高、耐火等优点。胶膜透明、硬度高、光泽好、耐磨性好。高、耐火等优点。胶膜透明、硬度高、光泽好、耐磨性好。缺点：胶