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微波等离子处理对脲醛胶性能的影响

时间:2008-08-11 00:41:00  浏览:        

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,因而在木材加工领域得到广泛应用[1-7]。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[4-7]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,在不过分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,乳白色无杂质均匀液体,pH 7.0,粘度31s(25℃,涂-4杯),固体含量48%,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:70mm,频率:
20KHZ,流量:1 m3/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面的距离。
2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。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9s。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8s。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脲醛树脂胶的等离子处理条件处理条件序号表1

处理条件序号等      时间/s       距离/mm    电压/V

1                     30           30       150

2                     30           40       200

3                     30           50       200

4                     20           30       200

5                     20           40       200

6                     20           50       150

7                     10           30       200

8                     10           40       150

9                     10           50       150


表2

处理条件序号                固化时间                 适用期

1                            1min16s                  6h17min

2                            1min23s                  6h29min

3                            1min14s                  6h29min

4                            1min23s                  6h19min

5                            1min15s                  6h21min

6                            1min11s                  6h25min

7                            1min09s                  6h21min

8                            1min15s                  6h21min

9                            1min04s                  6h20min                

未经等离子处理               1min15s                  6h27min


图1等离子处理对脲醛树脂中游离甲醛的影响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/T17657-1999《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1~3种处理方法降低了胶合强度,第4~9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40mm,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检测结果见图1。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化操作还有待于进一步研究。
参考文献:
郭振宇,刘丽湘,丁著明.低毒脲醛树脂胶粘剂的研究进展[J].化工文摘,2005(2):48-51.
吴自强,曾政策.环境友好型木材胶粘剂的研究现状[J].中国胶粘剂,2003,13(6):53-56.
顾纪友.我国木材工业胶粘剂与胶接技术现状展望[J].木材工业,2006,20(2):66-68.
刘德桃,张建辉,唐彬彬.超声波技术改性脲醛树脂的试验[J].林业科技开发,2003,17(6):16-17.
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[J].福建农林大学学报/自然科学版,2004,23(4):538541.
Luisa M.H.Carvalho,etc.A Very Simple Empirical Kinetic Model ofthe Acid-Catalyzed Cure ofUrea-Formaldehyde Resins[J].Journal of
Applied Polymer Science,2006,102:5977-5987.
A.Pizzi.Advanced Wood Adhesives Technology[M].Marcel Dekker,Inc.NewYork 10016,1994.

  
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