關(guān)鍵詞:三聚氰胺;木質(zhì)素酚醛樹脂;膠合強(qiáng)度;凝膠時(shí)間;固化溫度
中圖分類號(hào):S784 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1673-923X(2024)01-0194-08
進(jìn)入21 世紀(jì),我國(guó)人造板產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展,如今已成為世界人造板生產(chǎn)、消費(fèi)和進(jìn)出口貿(mào)易的第一大國(guó)[1]。隨著人造板工業(yè)的持續(xù)發(fā)展,木材膠黏劑的用量在逐漸增大,膠黏劑的生產(chǎn)量成為衡量一個(gè)國(guó)家或地區(qū)人造板工業(yè)技術(shù)發(fā)展水平的標(biāo)志之一[2]。目前我國(guó)人造板行業(yè)中使用的膠黏劑主要是脲醛樹脂(UF)、酚醛樹脂(PF)和三聚氰胺甲醛樹脂(MF),即常說的“三醛膠黏劑”[3]。其中,酚醛樹脂因?yàn)槠鋬?yōu)異的耐熱、耐水及耐老化等性能,被大量應(yīng)用于木材加工工業(yè)中[4]。尤其是在生產(chǎn)耐水、耐候木制品中,具有其他樹脂膠黏劑無可比擬的優(yōu)勢(shì)[5]。
由于石油儲(chǔ)量的減少和價(jià)格的不斷上漲,導(dǎo)致PF 樹脂的成本提高。對(duì)此,研究人員提出利用木質(zhì)素替代來自化石燃料的苯酚生產(chǎn)木質(zhì)素酚醛樹脂(LPF)。朱駿[6] 用造紙廢液得到的木質(zhì)素制備LPF,并壓制桉木膠合板,達(dá)到國(guó)家Ⅰ類板材標(biāo)準(zhǔn)。曹永建等[7] 采用工業(yè)木質(zhì)素、木質(zhì)素磺酸鈉和木質(zhì)素磺酸銨3 種底物制備LPF,生產(chǎn)楊木膠合板,其最大膠合強(qiáng)度為0.75 MPa。Chen 等[8]以堿木質(zhì)素為原料替代40% 的苯酚制備膠黏劑,所制作的膠合板膠合強(qiáng)度達(dá)到國(guó)家Ⅰ類板要求。楊昇等[9] 在堿性條件下構(gòu)建了木質(zhì)素- 苯酚- 尿素-甲醛四元共縮聚樹脂體系,木質(zhì)素的加入可顯著降低共縮聚樹脂膠合產(chǎn)品的甲醛釋放量。Li 等[10]對(duì)堿木質(zhì)素進(jìn)行了脫甲基化處理,并將其應(yīng)用到LPF 的制備中,膠黏劑各項(xiàng)指標(biāo)仍然滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。木質(zhì)素是可再生資源,價(jià)格低廉且儲(chǔ)量豐富,利用木質(zhì)素替代苯酚生產(chǎn)木質(zhì)素酚醛樹脂是酚醛樹脂向綠色環(huán)保發(fā)展的必由之路。
酚醛樹脂膠黏劑在實(shí)際應(yīng)用過程中還存在固化溫度高、固化速度慢等問題,造成生產(chǎn)效率低、能源消耗大,限制了其更廣泛的應(yīng)用[11]。針對(duì)這一問題許多學(xué)者利用三聚氰胺對(duì)酚醛樹脂進(jìn)行了大量改性研究,劉揚(yáng)等[12] 采用三聚氰胺、腰果酚和丁腈橡膠改性,合成的樹脂具有較好的韌性和耐熱性能,適合塑料和摩擦材料的制造。魯鄭全等[13] 利用腰果殼油和三聚氰胺改性,發(fā)現(xiàn)凝膠時(shí)間明顯降低。滕澤恒[14] 采用兩步堿催化合成三聚氰胺酚醛樹脂,使其具有良好的化學(xué)交聯(lián)結(jié)構(gòu)和熱性能。利用三聚氰胺改性酚醛樹脂的研究已經(jīng)有了很多,但對(duì)于木質(zhì)素酚醛樹脂的改性卻鮮有見到。
隨著“十四五”國(guó)家“碳達(dá)峰,碳中和”目標(biāo)的提出[15],酚醛樹脂膠黏劑的研制也將朝著綠色環(huán)保方向發(fā)展,降低酚醛樹脂膠黏劑的固化溫度也可以在人造板的生產(chǎn)過程中達(dá)到減少碳排放的目的[16-17]。綜上所述,本研究利用三聚氰胺對(duì)木質(zhì)素酚醛樹脂(MLPF)改性,通過考察三聚氰胺與( 苯酚+ 木質(zhì)素) 以及三聚氰胺/( 苯酚+ 木質(zhì)素) 與甲醛不同摩爾比對(duì)MLPF 性能的影響,找到MLPF 的最佳原料配比,并和相同酚醛比和木質(zhì)素取代率的PF 和LPF 進(jìn)行性能比較,同時(shí)采用FTIR 和DSC 對(duì)PF、LPF 和MPLF 的結(jié)構(gòu)以及固化溫度進(jìn)行分析,為人造板的綠色生產(chǎn)和節(jié)能降耗提供新思路。
1 材料和方法
1.1 試驗(yàn)材料和試劑
甲醛,遼寧泉瑞試劑有限公司;乙二醇和氫氧化鈉,天津市天力化學(xué)試劑有限公司;三聚氰胺、苯酚和乙酰丙酮,羅恩試劑公司;硫代硫酸鈉,天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司;木質(zhì)素,合肥巴斯夫生物科技有限公司;冰乙酸,天津市富宇精細(xì)化工有限公司。上述試驗(yàn)所用化學(xué)試劑均為分析純。
桉木單板來自浙江全友家具廠, 厚度為1.6 mm,含水率為8% ~ 12%。
1.2 三聚氰胺改性木質(zhì)素酚醛樹脂的合成及膠合板的制作
將苯酚、木質(zhì)素( 占苯酚質(zhì)量的25%) 與6 mol/L NaOH(作為催化劑)依次加入三口燒瓶中,其中NaOH 與苯酚的摩爾比為0.2∶1。使用即熱式恒溫磁力攪拌器保持三口燒瓶均勻受熱,由室溫升至65 ℃后保持該溫度10 min。向三口燒瓶中加入三聚氰胺及甲醛溶液,此時(shí)加入三口燒瓶中的三聚氰胺和甲醛溶液為二者全部用量的2/3。將溫度升高到85 ℃,加入剩余的甲醛溶液和三聚氰胺,保持該溫度反應(yīng)4 h。反應(yīng)結(jié)束后,自然冷卻至室溫,并將所制備的MLPF膠黏劑置于常溫、陰涼處儲(chǔ)存。采用相同的合成方法,保持相同酚醛比和木質(zhì)素取代率合成作為對(duì)照的PF 和LPF。
將合成出MLPF 膠黏劑和桉木單板壓制三層膠合板( 單板含水率為8% ~ 12%, 厚度為1.6 mm,幅面為320 mm×320 mm),芯板施膠量為180 g/m2(雙面),熱壓溫度180 ℃,熱壓時(shí)間為1 min / mm,熱壓壓力為1.2 MPa/m2,熱壓后的膠合板放置于常溫、陰涼處靜置24 h 后進(jìn)行后續(xù)測(cè)試。為了考察不同熱壓溫度下PF、LPF 和MLPF 3 種膠黏劑的性能,分別在120、140、160和180 ℃下壓制膠合板,比較其膠合強(qiáng)度,其他熱壓參數(shù)與之前保持一致。
1.3 三聚氰胺改性木質(zhì)素酚醛樹脂的性能測(cè)試與表征
膠黏劑的黏度、固體含量、凝膠時(shí)間和貯存期根據(jù)GB/T 14074—2017 中的相關(guān)要求進(jìn)行測(cè)試。膠合強(qiáng)度(Ⅱ類)、甲醛釋放量(干燥器法)根據(jù)GB/T 17657—2013 進(jìn)行檢測(cè)。傅立葉紅外光譜測(cè)試(FTIR):將干燥后的PF、LPF 和MLPF 磨成粉末,用傅立葉紅外光譜儀(Spectrum 400,美國(guó)珀金埃爾默PE 公司)進(jìn)行紅外掃描,掃描波長(zhǎng)范圍為400 ~ 4 000 cm-1,分辨率為0.09 cm-1,掃描累加次數(shù)為32 次。固化溫度測(cè)試:采用差示掃描量熱儀(DSC 200F3,德國(guó)耐馳)進(jìn)行分析。在50 mL/min 的N2 氣氛下,以10 ℃ /min 的升溫速率將PF、LPF 和MLPF 粉末從室溫加熱至200 ℃,考察膠黏劑的固化溫度。
2 結(jié)果與分析
2.1 三聚氰胺與( 苯酚+ 木質(zhì)素) 的摩爾比對(duì)MLPF 性能的影響
對(duì)比不同摩爾比的三聚氰胺改性MLPF 的性能,結(jié)果如表1 所示。由表1 可知,隨著三聚氰胺摩爾比的提高,MLPF 的凝膠時(shí)間逐漸下降,當(dāng)三聚氰胺與(苯酚+ 木質(zhì)素)摩爾比達(dá)到4∶6時(shí),MLPF-4 的凝膠時(shí)間最短,為318.62 s。同時(shí),MLPF 的固體含量也隨著三聚氰胺摩爾比的增加而增大,MLPF-4 的固體含量達(dá)到最高的48.95%。三聚氰胺的引入讓MLPF 的反應(yīng)進(jìn)行得更充分,提高了MLPF 的黏度。MLPF-4 的黏度達(dá)到最高,為212.65 mPa?s,相比MLPF-1 的69.60 mPa?s提高了3.05 倍。然而,過高的黏度也影響到了MLPF 的貯存期,當(dāng)三聚氰胺與(苯酚+ 木質(zhì)素)的摩爾比超過7∶3 時(shí),MLPF 的貯存期從30 d 縮短到了14 d。
對(duì)比不同三聚氰胺摩爾比改性的MLPF 所制膠合板的膠合強(qiáng)度及甲醛釋放量,結(jié)果如圖1 所示。由圖1 可知,隨著三聚氰胺摩爾比的提高,MLPF膠合板的膠合強(qiáng)度呈明顯上升的趨勢(shì),當(dāng)三聚氰胺與(苯酚+ 木質(zhì)素)的摩爾比為5∶5 時(shí),MLPF-5膠合板的干膠合強(qiáng)度達(dá)到最高(2.14 MPa),同時(shí)濕膠合強(qiáng)度也達(dá)到了1.49 MPa, 且所有MLPF 膠合板的膠合強(qiáng)度均遠(yuǎn)高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14732—2017 的要求。對(duì)比MLPF 膠合板的甲醛釋放量,發(fā)現(xiàn)隨著三聚氰胺摩爾比的提高,MLPF 膠合板甲醛釋放量逐漸降低。當(dāng)摩爾比為4∶6 時(shí),MLPF-4 膠合板的甲醛釋放量最低,為0.088 mg/m3,膠合板的甲醛釋放量達(dá)到E1 級(jí)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(0.124 mg/m3)。
由表1 和圖1 可知,當(dāng)三聚氰胺與(苯酚+木質(zhì)素)的摩爾比達(dá)到4∶6 時(shí),MLPF-4 的凝膠時(shí)間更短。凝膠時(shí)間縮短意味著膠黏劑可以在更短的時(shí)間形成三維網(wǎng)絡(luò),節(jié)省人造板熱壓所用的時(shí)間。同時(shí),MLPF-4 膠合板的干、濕膠合強(qiáng)度分別為2.04 和1.43 MPa,雖與MLPF-5 膠合強(qiáng)度相比下降了,但MLPF-4 膠合板的甲醛釋放量更低。因此,將三聚氰胺與(苯酚+ 木質(zhì)素)的最佳摩爾比定為4∶6。
2.2 三聚氰胺/(苯酚+ 木質(zhì)素)與甲醛的摩爾比對(duì)MLPF 性能的影響
將三聚氰胺與(苯酚+ 木質(zhì)素)的摩爾比定為4∶6,增加甲醛的摩爾比,探究甲醛對(duì)MLPF性能的影響, 結(jié)果如表2 所示。由表2 可知,隨著甲醛摩爾比的增加,MLPF 的凝膠時(shí)間也隨之增加,MLPF-10 的凝膠時(shí)間為525.50 s,相較于MLPF-6 的凝膠時(shí)間增加了64.93%。MLPF 的固體含量及黏度也隨著甲醛摩爾比的增加逐漸減小。當(dāng)甲醛對(duì)三聚氰胺/(苯酚+ 木質(zhì)素)的摩爾比達(dá)到最高的3∶1 時(shí),MLPF-10 的黏度最小,為53.53 mPa?s,小于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求,并且其固體含量也僅為38.15%。膠黏劑的固體含量影響其在加工運(yùn)輸及生產(chǎn)中的成本,MLPF-10 較低的固體含量不利用膠合板的生產(chǎn)。不過黏度和固體含量的降低延長(zhǎng)了MLPF 的貯存期,當(dāng)甲醛的摩爾比大于2.25 時(shí),MLPF 的貯存期增加到了30 d。
不同摩爾比的三聚氰胺/(苯酚+ 木質(zhì)素)與甲醛所制的MLPF 膠合板的膠合強(qiáng)度以及甲醛釋放量如圖2 所示。由圖2 可知,隨著甲醛摩爾比的逐漸提高,MLPF 膠合板的膠合強(qiáng)度呈明顯下降的趨勢(shì)。MLPF-10 膠合板的干、濕膠合強(qiáng)度分別為1.34 和0.94 MPa,相較于MLPF-6 的膠合強(qiáng)度下降了34.31% 和33.56%。同時(shí),由于過高的甲醛摩爾量,使得MLPF 中游離的甲醛變多,熱壓之后膠合板的甲醛釋放量也隨之增大。MLPF-6 膠合板的甲醛釋放量最低為0.088 mg/m3,之后隨著甲醛摩爾比的增大,MLPF 膠合板的甲醛釋放量均超過了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求,MLPF-10 的甲醛釋放量更是達(dá)到了0.222 mg/m3。
結(jié)合表2 和圖2 的結(jié)果發(fā)現(xiàn),甲醛摩爾比的提高對(duì)MLPF 的性能沒有積極影響。雖然甲醛摩爾比的提高可以使反應(yīng)物更容易發(fā)生羥甲基化進(jìn)而促進(jìn)MLPF 的合成,但當(dāng)甲醛摩爾比足夠大之后,由于體系中其他的反應(yīng)物有限,超出部分的甲醛無法參與到反應(yīng)中。相反,由于甲醛是以水溶液的形式添加,甲醛摩爾比的增加也會(huì)給MLPF中引入過多的水,在壓制膠合板的過程中,過多的甲醛溶液影響了MLPF 的膠合強(qiáng)度,并且甲醛釋放量也有明顯的增加。人造板過高的甲醛釋放會(huì)使室內(nèi)環(huán)境中的甲醛含量過高,對(duì)身體造成不利影響。因此,MLPF 合成的最佳工藝條件為三聚氰胺與(苯酚+ 木質(zhì)素)的摩爾比為4∶6,三聚氰胺/(苯酚+ 木質(zhì)素)與甲醛的最佳摩爾比為1∶2。
2.3 PF、LPF 與MLPF 的性能
利用最佳合成條件合成MLPF 并將其與相同酚醛比和木質(zhì)素取代率的PF 和LPF 進(jìn)行比較,結(jié)果如表3 所示。PF 樹脂的凝膠時(shí)間最長(zhǎng)達(dá)到633.11 s,通過利用木質(zhì)素取代苯酚,LPF 的凝膠時(shí)間縮短到了563.55 s。而三聚氰胺的加入使得MLPF 的凝膠時(shí)間極大縮短,MLPF 的凝膠時(shí)間為318.62 s,相較于PF 和LPF 的分別下降了49.67%和43.46%。三聚氰胺改性提高了MLPF 的固體含量,MLPF 的固體含量達(dá)到48.95%,也是3 種樹脂中最高的。MLPF 的黏度比較PF 和LPF 也有明顯增加,不過其黏度僅有212.65 mPa?s,在人造板的生產(chǎn)過程中不會(huì)對(duì)施膠過程產(chǎn)生不利的影響。但三聚氰胺的加入使得MLPF 變得不穩(wěn)定,MLPF的貯存期縮短到了14 d。
選擇4 種熱壓溫度,用PF、LPF 和MLPF 壓制膠合板,比較其膠合強(qiáng)度,結(jié)果見圖3。由圖3可知,膠合板的熱壓溫度對(duì)其膠合強(qiáng)度有直接的影響,3 種膠合板的膠合強(qiáng)度都隨著熱壓溫度的升高而增加。MLPF 在更低的熱壓溫度下表現(xiàn)更好,當(dāng)膠合板的熱壓溫度為120 ℃時(shí),MLPF 膠合板的膠合強(qiáng)度為1.38 MPa,與PF 和LPF 膠合板相比分別提高了11.29% 和22.12%,并且隨著溫度的提高,3 種膠合板中MLPF 膠合板的膠合強(qiáng)度也一直最高。當(dāng)熱壓溫度達(dá)到180 ℃時(shí),MLPF 膠合板的膠合強(qiáng)度達(dá)到最高,為2.04 MPa。木質(zhì)素反應(yīng)活性低的缺點(diǎn)影響了LPF 膠合板的濕膠合強(qiáng)度,當(dāng)熱壓溫度為120 ℃時(shí),LPF 膠合板由于發(fā)生開裂無法進(jìn)行膠合強(qiáng)度測(cè)試。而MLPF 膠合板的膠合強(qiáng)度為0.71 MPa,仍然滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求,并且在熱壓溫度160 ℃下MLPF 膠合板的濕膠合強(qiáng)度為1.42 MPa,與PF 膠合板的1.43 MPa 基本相同,相較LPF 膠合板提高了22.41%。經(jīng)過對(duì)比發(fā)現(xiàn),經(jīng)過三聚氰胺改性的MLPF 能夠在較低的熱壓溫度下保持比LPF 和PF 都高的膠合強(qiáng)度。MLPF 還克服LPF 濕膠合強(qiáng)度低的缺點(diǎn),在160℃下能和PF保持相同的濕膠合強(qiáng)度水平。
2.4 PF、LPF 與MLPF 的結(jié)構(gòu)分析
圖4 為PF、LPF 與MLPF 的FTIR 對(duì)比圖。
從圖4 中可以看出,三者在結(jié)構(gòu)上有許多不同,PF 和LPF 在3 400 cm-1 處顯示出屬于-OH 的伸縮振動(dòng)峰;而MLPF 不光在3 400 cm-1 處有-OH 的吸收峰,同時(shí)還在3 327 cm-1 和3 214 cm-1 處顯示出屬于N-H 伸縮震動(dòng)形成的雙峰。PF 和LPF 分別在1 596 cm-1 和1 432 cm-1 處有屬于芳環(huán)上的C-O-C振動(dòng)形成的吸收峰;而MLPF 由于受到三聚氰胺的三嗪環(huán)面內(nèi)伸縮振動(dòng)的影響,所以MLPF 的吸收峰出現(xiàn)在了1 546 cm-1 和1 455 cm-1 處。還有PF和LPF 在1 013 cm-1 處顯示出屬于脂肪族C-O 的振動(dòng)峰,到了MLPF,由于三聚氰胺經(jīng)過羥甲基化并參與到亞甲基橋和醚鍵的合成中,使得MLPF 在1 079 cm-1 和1 036 cm-1 處形成兩個(gè)吸收峰[18]。值得注意的是,MLPF 還在809 cm-1 處出現(xiàn)了專屬于三嗪環(huán)面外震動(dòng)的吸收峰,證明了三聚氰胺成功地加入到了MLPF 中。同時(shí),LPF 和MLPF 在1 166 cm-1 處都出現(xiàn)了屬于木質(zhì)素S 和G 單元的C-O 伸縮振動(dòng)峰,證明了LPF 和MLPF 中都有木質(zhì)素的存在[19]。
2.5 PF、LPF 與MLPF 的固化行為分析
圖5 為PF、LPF 與MLPF 的DSC 曲線。眾所周知,熱固性酚醛樹脂的固化是樹脂從無序液體轉(zhuǎn)化成有序固體的過程,是一個(gè)放熱反應(yīng)。從圖5 可以看出,隨著溫度的上升,3 種樹脂都發(fā)生了明顯的固化行為,在DSC 曲線上三者均有一個(gè)明顯的放熱峰。由于樹脂成分不同,3 種樹脂發(fā)生固化時(shí)所需的溫度也不同。PF 的放熱起始溫度為168 ℃,峰值溫度出現(xiàn)在180 ℃;LPF 的放熱起始溫度為158 ℃,峰值溫度出現(xiàn)在169 ℃;而經(jīng)過三聚氰胺改性后的MLPF 放熱起始溫度僅為124 ℃,峰值溫度出現(xiàn)在140 ℃。MLPF 的放熱起始溫度最低,證明MLPF發(fā)生固化所需的溫度最低。同時(shí),MLPF 的放熱峰也是3 種樹脂中最寬的,表明MLPF 可以在較大的溫度范圍內(nèi)發(fā)生固化。比較3 種樹脂的放熱峰值溫度,也是樹脂固化行為最劇烈的溫度,通常被定為樹脂的固化溫度。LPF相較PF 其固化溫度降低了11 ℃,這是由于加入具有三維結(jié)構(gòu)的木質(zhì)素,提高了LPF 相互聚合固化的能力。而MLPF 的固化溫度相較于LPF 和PF分別降低了17.16% 和22.22%,表明加入擁有更多反應(yīng)活性位點(diǎn)的三聚氰胺,進(jìn)一步提高了MLPF的固化能力。膠黏劑固化溫度的降低意味著熱壓溫度的降低,對(duì)人造板生產(chǎn)過程中降低成本和節(jié)約能源都有著直接的積極作用。
3 討論
利用木質(zhì)素替代苯酚能夠有效地降低PF 的生產(chǎn)成本,使得PF 的合成綠色環(huán)保[20]。但木質(zhì)素分子量大,反應(yīng)活性低,導(dǎo)致LPF 的性能與PF 相比仍有不足[21]。木質(zhì)素?fù)碛懈蟮娜S結(jié)構(gòu),木質(zhì)素的加入使得LPF 各個(gè)反應(yīng)物更易形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),所以LPF 的凝膠時(shí)間和固化溫度相較于PF有明顯降低[22]。隨著三聚氰胺的加入,MLPF 的凝膠時(shí)間降低幅度更加明顯。這是由于三聚氰胺反應(yīng)活性更高,當(dāng)受熱發(fā)生交聯(lián)時(shí),三聚氰胺能提高M(jìn)LPF 樹脂的交聯(lián)速度,縮短MLPF 的凝膠時(shí)間[23]。三聚氰胺有三個(gè)反應(yīng)位點(diǎn)與甲醛進(jìn)行反應(yīng),相較于苯酚和木質(zhì)素,三聚氰胺與甲醛結(jié)合的能力更強(qiáng)[24]。三聚氰胺的加入會(huì)有更多未反應(yīng)的甲醛參與反應(yīng),提高了MLPF 膠合板的膠合強(qiáng)度并降低了膠合板的甲醛釋放量。
在MLPF 中加入三聚氰胺后,三聚氰胺與甲醛先發(fā)生加成反應(yīng),生成羥甲基三聚氰胺,然后羥甲基三聚氰胺單體相互縮聚形成了三聚氰胺甲醛樹脂[25]。MLPF 是一個(gè)擁有三聚氰胺、木質(zhì)素、苯酚和甲醛的混合體系,在發(fā)生固化時(shí)是經(jīng)過甲醛羥甲基化后的三聚氰胺、木質(zhì)素和苯酚相互或自身結(jié)合的過程[26]。三聚氰胺擁有更多反應(yīng)活性位點(diǎn)以及木質(zhì)素三維結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)可以共同作用,降低MLPF 的固化溫度。
三聚氰胺的加入成功地提高了MLPF 的膠合性能,在各種熱壓條件下MLPF 的膠合性能均明顯優(yōu)于LPF,但在耐水性測(cè)試中MLPF 的膠合性能相較于PF 還有差距。MLPF 中木質(zhì)素對(duì)苯酚的取代率僅有25%,木質(zhì)素取代率越高就越能夠擺脫酚醛樹脂膠黏劑生產(chǎn)中對(duì)化石原料的依賴,直接降低膠黏劑和膠合板的成本。在今后的研究中應(yīng)努力提高木質(zhì)素對(duì)苯酚的取代率,并繼續(xù)提高LPF 膠合板的耐水性。
4 結(jié)論
通過三聚氰胺對(duì)LPF 進(jìn)行改性,探究MLPF合成的最佳條件,并將合成出的MLPF 與相同酚醛比和木質(zhì)素取代率的PF 和LPF 進(jìn)行研究對(duì)比,得到如下結(jié)論:1)當(dāng)三聚氰胺與(苯酚+ 木質(zhì)素)的摩爾比為4∶6、三聚氰胺/(苯酚+ 木質(zhì)素)與甲醛的摩爾比為1∶2 時(shí),MLPF的凝膠時(shí)間最短,為318.62 s,所壓制的膠合板的干、濕膠合強(qiáng)度分別為2.04 和1.43 MPa,游離甲醛釋放量為0.088 mg/m3,達(dá)到GB/T 14732—2017 和GB/T 9846—2015 中對(duì)酚醛樹脂膠黏劑及人造板的性能要求。
2)MLPF 相較于PF 和LPF 固體含量更高,達(dá)到48.95%,凝膠時(shí)間更短,為368.12 s。在各種熱壓溫度下MLPF 膠合板的干膠合強(qiáng)度均高于PF 和LPF 膠合板,同時(shí),MLPF 的濕膠合強(qiáng)度相較于LPF 有顯著提升。MLPF 在1 079 cm-1 和1 036 cm-1 處的兩個(gè)吸收峰證明了三聚氰胺成功地參與到MLPF 的合成中。MLPF 的固化在124 ℃下開始發(fā)生,其固化溫度為140 ℃,相較于LPF和PF 分別降低了17.16% 和22.22%。
[ 本文編校:謝榮秀]