异氰酸酯增强尿素-乙二醛树脂的结构与性能研究

为提升尿素-乙二醛树脂(UG)的耐水性能,本研究在UG树脂中添加高活性的异氰酸酯(MDI)共混制备了异氰酸酯/尿素-乙二醛(MDI-UG)木材胶黏剂。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振波谱仪(NMR)和X射线光电子能谱(XPS)对其固化结构进行表征,通过差式扫描量热分析(DSC)、动态热机械分析(DMA)和扫描电镜(SEM)对其固化性能进行分析,以MDI-UG混合体系制备胶合板并测定其力学性能。结果表明UG树脂中含有的活泼氢基团与异氰酸酯反应形成新的氨基甲酸酯;与UG树脂相比,MDI-UG树脂的固化温度降低且热稳定性提高;采用扫描电镜下可观测到MDI-UG树脂的固化颗粒更加密集且交联支化程度明显提高;当MDI的添加量为3%且乙二醛与尿素的摩尔比为1.3:1时,所制得胶合板的热水湿状剪切强度达到0.72 MPa,表明MDI的引入显著改善了UG树脂的耐水性,而且充分发挥了UG树脂优异的环保性能和异氰酸酯的高强度特点。

尿素-乙二醛树脂改性大豆蛋白胶黏剂的制备及性能研究

以尿素-乙二醛(UG)树脂和大豆分离蛋白(SPI)为主要原料制备大豆蛋白胶(SUG),并对其固体含量、黏度、表面张力系数、接触角及胶合性能进行测试;利用XPS、FT-IR和^(13)C NMR对合成的SUG的结构进行表征;采用DSC及DMA对SUG的固化性能进行测定。研究结果表明:改性后大豆蛋白胶的固体含量、黏度、表面张力系数及接触角随着SPI添加量的增加而增大,其中黏度的变化最显著;合成大豆蛋白胶中主要含有C—C、C—O—C、C=O、C=N、C=O等官能团;结合^(13)C NMR及FT-IR分析结果,可以得出UG树脂与SPI二者之间产生了交联;当SPI用量为30 g,UG树脂用量为50 g时,制备的大豆蛋白基胶黏剂性能较佳且固化后储能模量较大,为4082 MPa,在160和180℃热压温度下制备的胶合板冷水24 h湿强度分别为1.23和1.48 MPa,热水3 h湿强度分别为1.05和1.22 MPa,远大于国家标准GB/T 9846—2015对II类胶合板的要求,且具备一定的耐沸水性能。

三聚氰胺-尿素-乙二醛共缩聚树脂的固化性能及结构分析

为降低木质人造板产生的游离甲醛对人体健康和环境造成的危害,本论文采用低毒且常温下不挥发的乙二醛(G)与三聚氰胺(M)和尿素(U)进行反应,制备三聚氰胺-尿素-乙二醛(MUG)共缩聚树脂。采用动态热力分析(DMA)方法研究了原料摩尔比、反应pH、反应温度、反应时间对MUG树脂固化性能的影响;采用^(13)C-NMR和XPS等分析手段对树脂结构进行表征;并以不同原料摩尔比的MUG树脂制备胶合板并测定其物理力学性能。结果表明:MUG树脂稳定性较好,常温下外观为金黄色透明液体;树脂的固含量及黏度受原料摩尔比的影响较大,均随着M添加量的增多而增大;^(13)C-NMR和XPS分析证明了体系中M、U、G三者之间的共缩聚反应。当原料摩尔比R=n(M)∶n(U)∶n(G)=0.^(13)∶0.30∶1.0、反应温度70℃、反应pH为5.0~6.0、反应时间50 min时,所合成树脂具有较低的固化温度和较高的储能模量,所制得胶合板的干状剪切强度、冷水24h湿强度和热水3h湿强度均较好,分别为2.11MPa、1.24MPa和0.75MPa。

三聚氰胺-尿素-乙二醛共缩聚树脂的制备、表征与性能分析

采用常温下不挥发的乙二醛(G)替代甲醛与三聚氰胺(M)及尿素(U)进行反应,在保持尿素与乙二醛的物质的量之比为0.30∶1.0不变的条件下,制备了不同三聚氰胺用量(13.86、17.64、21.42和25.20 g)的三聚氰胺-尿素-乙二醛(MUG)共缩聚树脂。对MUG树脂的基本性能、固化性能以及胶合性能进行分析测定,并采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、质谱(MS)和核磁共振碳谱(13 C NMR)对树脂结构进行表征。研究结果表明:MUG树脂的固含量及黏度受三聚氰胺用量(原料比)的影响较大,二者均随着M添加量的增加而增大;MUG树脂中主要含有N—H、O—H、C O、C—O、C N等官能团,且不同三聚氰胺用量MUG树脂的红外吸收峰无较大变化;根据MS的分子碎片并推断其可能的反应机理,证明了体系中M、U、G这3者之间发生了共缩聚反应。当三聚氰胺用量为21.42 g时,样品MUG-3的固化温度较低,储能模量较高,由其制备的胶合板干状剪切强度、冷水24 h湿强度和热水3 h湿强度均较好,分别为2.51、1.29和0.85 MPa。

苯酚-尿素-乙二醛树脂的合成工艺研究

为从根本上消除木材胶合制品的甲醛释放对环境和人体健康的危害及改善尿素-乙二醛(UG)树脂的性能,选择无毒、低挥发的乙二醛代替甲醛,与尿素、苯酚反应制备苯酚-尿素-乙二醛(PUG)共缩聚树脂木材胶黏剂。研究了在反应的不同阶段加入苯酚以及苯酚的加入量对树脂性能的影响,并通过傅里叶变换红外光谱法(FTIR)对树脂的结构进行了表征。结果表明:在所研究的合成条件下,PUG树脂的pH和状态受苯酚加入量和加入时间的影响不大,苯酚的加入量为尿素总量的10%为宜;树脂中主要含有氮氢(N—H)、氧氢(O—H)、羰基(C=O)、饱和碳氢(C—H)、醚键(C—O—C)及碳氮(C—N)键等主要官能团。

苯酚-尿素-甲醛共缩聚树脂结构形成比较

用13CNMR定量分析跟踪研究了两种不同合成路线中苯酚-尿素-甲醛共缩聚树脂(PUF)结构形成过程,比较了3种PUF树脂的结构构成。研究发现树脂制备过程中的酸性环境导致脲醛树脂初聚物含量增加以及尿素与苯酚之间的共缩聚增加;合成反应初期的介质环境对羟甲基酚的形成有着决定性的影响;合成过程中酸性环境所处阶段不同,最终树脂结构出现差异。

苯酚-尿素-甲醛共缩聚树脂结构与胶接性能关系研究

在树脂反应初期和后期分别添加尿素合成了苯酚-尿素-甲醛(PUF)共缩聚树脂。通过PUF树脂的胶合板制备实验,研究了反应后期尿素的添加量及热压温度对胶合板胶合强度的影响;使用13C液体核磁分析(13C-NMR)对不同尿素添加量的PUF树脂的微观结构进行表征,探讨了树脂结构与胶合板胶合强度之间的关系。结果表明:在PUF树脂的合成后期加入的尿素参与了树脂的共缩聚反应;当尿素添加量为89.4%、热压温度为150℃时,PUF树脂胶接胶合板符合Ⅰ类胶合板标准要求;PUF树脂中低分子的取代脲以及羟甲基脲共同影响着PUF树脂固化后的物理性能。

碱性环境下苯酚-尿素-甲醛共缩聚树脂结构形成研究

为了了解碱性环境中苯酚-尿素-甲醛(PUF)共缩聚树脂结构形成规律,为PUF树脂结构控制提供依据,使用13C NMR表征,采用分次加入苯酚、甲醛和尿素的技术路线,定量分析了PUF树脂合成过程中各种官能团的变化和聚合物分子链的构成。结果表明,碱性环境中各种加料方式合成的PUF树脂初聚物具有十分相近的化学结构,PUF树脂也具有十分相近的化学结构,但结构组分存在差异,在原料物质的量之比一定的条件下,最终反应进程基本接近。甲醛分次加入,减少了醚类的生成,有利于简化反应进程。初聚物的热机械性能分析表明不同加料方式对酚醛树脂固化性能无显著影响。

乙二醛-尿素-甲醛共缩聚树脂的结构与性能研究

以G(乙二醛)取代部分F(甲醛),合成了GUF[乙二醛-U(尿素)-甲醛共缩聚树脂];然后以此作为胶粘剂基体,制备了相应的GUF胶合板。着重探讨了原料配比对GUF黏度和固含量的影响,并对GUF的结构、相对分子质量及其分布进行了表征,同时对GUF胶合板的热压过程、固化性能、力学性能和F释放量等进行了测定。研究结果表明:合成GUF的最佳原料配比是n(G)∶n(U)∶n(F)=0.7∶1.0∶0.7,此时相应GUF胶合板的F释放量和力学性能均满足GB/T 9846.3—2004标准中的指标要求,并且该胶合板可在干燥状态下直接用于室内装修。

尿素-乙二醛-聚乙烯醇树脂合成及胶合性能研究

以尿素、乙二醛、聚乙烯醇为原料,采用碱-酸工艺合成缩聚树脂,并将该树脂用于胶合板的制备。采用Design Expert 8.0.6软件进行中心组合试验设计,考察乙二醛与尿素摩尔比、聚乙烯醇添加量(质量百分比)、加成反应pH(OH-)和缩聚反应pH(H+)4因素对树脂合成及胶合性能的影响。结果表明:尿素-乙二醛-聚乙烯醇树脂的胶合强度达不到II类胶合板的标准,但甲醛释放量可达到E0级水平。

乙二醛-尿素树脂提高脲醛树脂固化速率和性能的研究

在酸性介质中合成了一种无F(甲醛)的环保型GU(乙二醛-尿素树脂),并探讨了其用作UF(脲醛树脂)固化剂的可行性。研究结果表明:GU含有共轭结构、大量的氨基和羟基等活性基团,并且其Mr(相对分子质量)分布较宽且比较零散,主要以加成产物和低聚物为主;当m(GU)∶m(UF)=5∶95时,不另加固化剂而制备的胶合板之干态胶接强度和F释放量,均满足GB/T 9846.3—2004标准中的指标要求。

金属氧化物催化下制备快速固化苯酚-尿素-甲醛树脂的性能

采用4种二价金属氧化物作为催化剂,探讨催化剂类别、加入阶段、加入量、甲醛添加量、氢氧化钠添加量等5个因素,对合成苯酚-尿素-甲醛(PUF)树脂性能的影响。结果表明:5个因素对PUF树脂凝胶时间、试件的胶合强度均有影响;与对照PUF树脂相比,采用优化工艺合成PUF树脂的热压时间和凝胶时间均明显缩短。

可光固化乙二醛-尿素预聚物的制备与表征

采用单因素试验法,以氢氧化钠为催化剂,乙二醛、尿素为原料合成乙二醛-尿素树脂;通过丙烯酸羟乙酯单体改性乙二醛-尿素树脂,合成一种可光固化的新型低黏度乙二醛-尿素预聚物;通过红外光谱、热重以及分子量测定分析改性乙二醛-尿素树脂性能.结果表明:当m(乙二醛-尿素树脂)∶m(丙烯酸羟乙酯)为1.5∶1,反应温度为60℃,反应时间为1 h时,制备的预聚物黏度适中,体系稳定性良好.

苯酚-尿素-甲醛树脂对PVAc乳胶的改性研究

利用苯酚-尿素-甲醛树脂(PUF树脂)对PVAc乳胶进行共混改性,研究了改性PVAc乳胶的性能。实验表明:加入少量的PUF树脂可使PVAc乳胶的耐水性明显提高。同时也提高了PVAc乳胶的胶合强度,加入量以9%为宜。证明了该改性方法是一种简单、有效、成本较低的方法。

三聚氰胺-尿素-乙二醛树脂合成及其改性杨木物理力学性能

以乙二醛替代甲醛合成木材浸渍改性用三聚氰胺-尿素-乙二醛(melamine-urea-glyoxal,MUG)树脂,通过对不同温度、p H值、原料配比条件下合成的MUG树脂性能进行分析,优选出较佳的合成工艺,并用优化工艺合成的MUG树脂对杨木进行改性。结果表明:当反应pH值在4~5,反应温度为65℃,M、U、G量比为0.08∶0.40∶1.00时,合成的MUG树脂性能较佳,黏度为15.01 s,固体含量为49.89%,水混合性大于10,储存时间大于90 d。质谱和红外光谱分析结果表明三聚氰胺、尿素和乙二醛三者之间发生了化学反应,并且合成产物主要为低聚物,相对分子质量小于600;同时热分析结果显示,90℃之后树脂开始固化,并在169℃处出现了明显热固化吸热峰。与未处理材相比,当MUG树脂质量分数为20%时,改性杨木的抗弯强度和弹性模量的增幅最大,分别为17.5%和18.5%。

三聚氰胺-尿素-乙二醛树脂改性对橡胶木物理力学性能的影响

采用三聚氰胺、尿素和乙二醛合成一种环保型三聚氰胺-尿素-乙二醛(MUG)树脂,并以6种质量分数(5%、15%、25%、35%、45%、55%)浸渍处理橡胶木,通过加热聚合,在木材内部形成固体疏水树脂。试验结果表明,随着树脂质量分数的增加,改性材的增重率和密度均增大,吸水率和浸出率减小,抗胀缩率先增大后减小。SEM-EDX分析表明,MUG树脂分布在改性材的细胞腔和细胞壁中。与未改性对照试材相比,25%MUG树脂改性材的抗弯强度和弹性模量分别增大了19.9%、14.3%,顺纹抗压强度增大了19.2%。经MUG树脂改性后,橡胶木的尺寸稳定性等物理性能和抗弯强度等力学性能均明显提高。

聚乙烯醇改性三聚氰胺-乙二醛-尿素树脂胶黏剂研究

目的 为有效解决树脂胶黏剂粘度低以及降低胶合板中甲醛释放污染环境问题,使制备的树脂胶黏剂能更满足于室内用胶合板制品的要求。方法 以三聚氰胺(M)、乙二醛(G)和尿素(U)为原料制备三聚氰胺-乙二醛-尿素树脂胶黏剂(简称MGU),用聚乙烯醇(PVA)改性正交实验优化出的MGU树脂胶黏剂(简称PVA/MGU),并进行了胶合实验。结果 MGU树脂胶黏剂的最佳制备工艺:原料G、M、U物质的量的比为1∶0.18∶0.10,反应温度为65℃,反应时间为70 min,且采用质量分数为10%的PVA改性MGU树脂胶黏剂,压制的胶合板的胶合强度最佳,达到0.73 MPa,符合GB/T 17657—2013中Ⅱ类胶合板要求。PVA/MGU树脂胶黏剂的粘度为36.2 s,较MGU树脂胶黏剂提高了27%,游离甲醛的质量分数为0.011%,很大程度上满足了胶合板的使用要求,且游离醛含量较低,具有广阔的应用前景。结论 通过FT-TR分析发现,PVA与MGU树脂胶黏剂有化学键的结合;TG检测发现,PVA/MGU树脂胶黏剂的热稳定性和耐水性明显提高;DSC分析表明,PVA/MGU树脂胶黏剂的固化温度较未改性的有所降低。

聚异氰酸酯改性乙二醛-尿素树脂的性能研究

用聚异氰酸酯(pMDI)对乙二醛-尿素(GU)树脂进行改性并用于刨花板生产。在对GU树脂的结构及固化性能进行研究的基础上,对pMDI的用量及热压工艺进行了优化。IR谱图表明,GU树脂中含有大量的OH活性基团,具有与pMDI发生反应的结构基础;差热分析表明,该体系的凝胶化温度为106.49℃,固化温度为113.37℃,后处理温度为123.29℃,固化反应表观活化能Ea=158.02kJ/mol,反应级数n=0.98,反应频率因子A=2.09×1021min-1。当pMDI与GU树脂的质量比为15∶85时生产的刨花板能达到国家标准,其适合的热压工艺为:压力2.5 MPa、温度140℃、时间5 min。

尿素-乙二醛树脂的优化合成及其对大豆胶黏剂的改性

当前人造板工业化应用的无甲醛添加大豆胶黏剂主要是由环氧氯丙烷-聚酰胺多胺(PAE)树脂改性脱脂豆粉所得,由于交联剂PAE的原料价格昂贵,导致大豆胶黏剂的成本较高。为降低大豆胶黏剂成本以促进其在木材工业中的广泛应用,笔者以价格较低的尿素(U)和乙二醛(G)为原料,优化制备一种无甲醛添加大豆胶黏剂使用的新型交联剂尿素-乙二醛(UG)树脂,通过傅里叶变化红外光谱(FT-IR)表征、热重分析、溶胶-凝胶测试以及胶合性能评价,确定G/U摩尔比对大豆胶黏剂的结构和胶合性能的影响。结果表明:通过乙二醛与尿素反应产物残留醛基与大豆蛋白胺基之间的反应,UG能对脱脂豆粉进行有效交联,从而改善胶黏剂的耐水性能;G/U摩尔比对UG改性剂的结构以及改性大豆胶黏剂的交联密度、胶合性能和热稳定性有着重要影响,以G/U摩尔比为2.0时所合成UG树脂具有最佳胶合性能,但G/U摩尔比为1.6时具有适宜的耐水性能和更低的原料成本。所优化的UG树脂改性大豆胶黏剂,其耐水性能完全满足国家标准GB/T 9846—2015《普通胶合板》中的II类胶合板的要求,而交联剂UG树脂的原料成本比当前工业化大豆胶黏剂所用的PAE树脂降低了43.8%。

乙二醛-尿素树脂改性花生蛋白胶黏剂的制备

采用氢氧化钠作为变性剂,乙二醛(G)和尿素(U)作为原料合成的乙二醛-尿素(GU)树脂作为改性剂,制备改性花生蛋白胶黏剂,以提高花生蛋白胶黏剂的耐水性。在单因素实验确定GU树脂改性剂合成的最佳条件的基础上,采用正交实验对改性花生蛋白胶黏剂制备工艺条件进行优化,并通过胶合性能测试、傅里叶变换红外光谱和差示扫描量热仪,对胶黏剂的结构和胶合性能进行分析。结果显示:GU树脂改性剂合成的优化条件为乙二醛与尿素摩尔比1.4∶1,反应温度80℃,总反应时间3.5 h;最优的改性花生蛋白胶黏剂制备工艺条件为碱处理pH 10.4、花生蛋白粉质量70 g(200 mL蒸馏水)、改性剂与碱处理花生蛋白质量比16∶84、反应时间3 h,在此条件下制备的改性花生蛋白胶黏剂的胶合强度大于GB/T 9846—2004中对Ⅱ类胶合板的要求(≥0.7 MPa),固体含量较碱处理花生蛋白胶黏剂降低,储存期延长。傅里叶变换红外光谱结果表明,氢氧化钠可使花生蛋白变性并暴露出更多的反应基团,GU树脂与碱处理花生蛋白形成了酯键,亲水基团减少,从而增加了耐水性;差示扫描量热仪结果表明,改性后的花生蛋白胶黏剂吸热起始峰温度和峰值温度均升高,热稳定性提高。