第35卷第2期V ol.35No.2
2021年3月March 2021
木材科学与技术
Chine Journal of Wood Science and Technology
胶合板用低甲醛释放脲醛树脂胶的增强改性
施晓宏，唐雨枫，沈云芳，戴雪枫，赵建忠，桂成胜，顾水祥
（浙江升华云峰新材股份有限公司，浙江德清313220）
摘要：采用水性环氧树脂溶液（WES ）、脱酚46棉籽蛋白（DCP-46）加入到低甲醛释放脲醛树脂（LF-UF ）胶中进行增强改性研究。通过试验优选的配比，交联剂WES 和增强剂DCP-46添加量均为LF-UF 用量的15%时，制备胶合板的II 类胶合强度和III 类胶合强度分别比对照组提高了
145.7%、103.3%，均满足GB/T 9846—2015《普通胶合板》中杨木II 类胶合强度、III 类胶合强度限值
（≥0.70MPa ）的要求，甲醛释放量（干燥器法）则基本保持不变，为0.2mg/L ，满足LY/T 2870—2017《绿色人造板及其制品技术要求》中甲醛释放量的限值（≤0.3mg/L ）要求。
关键词：胶合板；水性环氧树脂；低甲醛释放脲醛树脂；棉籽蛋白；胶合强度中图分类号：TS653.3；TQ433.43
文献标识码：A
文章编号：2096-9694（2021）02-0059-04
Preliminary Study on Improvement of Bond Strength of Low-Formaldehyde-Emission Urea-Formaldehyde Resin for Plywood
SHI Xiao-hong ，TANG Yu-feng ，SHEN Yun-fang ，DAI Xue-feng ，
ZHAO Jian-zhong ，GUI Cheng-sheng ，GU Shui-xiang
（Zhejiang Shenghua Yunfeng Greenco Co.，Ltd.，Deqing
313220，Zhejiang ，China ）
Abstract:Waterborne epoxy resin solution (WES)and dephenol 46cottoned protein (DCP-46)were employed as reinforcing modifiers to improve the bond strength of low formaldehyde emission urea-formaldehyde resin (LF-UF).The results showed that when the dosage of WES and DCP-46were at 15%of the LF-UF content,respectively,the bond strength of class II plywood and class III plywood were incread by 145.7%and 103.3%,which met the requirements of class II plywood and class III plywood of GB/T 9846—2015"Plywood for general u ".The formaldehyde emission remained unchanged,at 0.2mg/L,which met the requirements of LY/T 2870—2017"Technical requirements of green wood-bad panel and its products ".
须怎么组词
Key words:plywood;waterborne epoxy resin;low-formaldehyde-emission urea-formaldehyde resin;cottoned protein;bond strength建军94周年
脲醛树脂及其改性产品自19世纪40年代一直沿用至今，由于其胶接性能优异、施工简便、价格低廉，在我国木材工业用胶黏剂中占主导地
位[1]。然而普通脲醛树脂胶存在甲醛释放、过度依赖面粉填料等问题[2]。研究表明[3-5]，降低脲醛树脂甲醛/尿素的量比，可有效减少游离甲醛的释放，但两者量比低于1.0时[6]，脲醛树脂难以形成交联结构，降低胶合板的胶合强度，不能满足GB/T 9846—2015《普通胶合板》中II 类胶合板和III
类
收稿日期：2020-04-02；修改日期：2020-05-20
作者简介：施晓宏（1987—），女，工程师。Email ：*******************
通讯作者：赵建忠，男，高级经济师。Email ：***************
DOI ：10.12326/j.2096-9694.2020052
木材科学与技术第35卷
胶合板胶合强度的要求。
环氧树脂分子结构中含有活泼的环氧基团，可以与胺基、氨基等多种类型的官能团发生交联反应，形成不溶、不熔的三维网状结构，是人造板用胶黏剂的常用改性剂[7]。环氧树脂与脲醛树脂胶、蛋白胶等进行交联反应，可以增加胶黏剂固化后的交联密度和内聚强度，提高耐水胶接性能[7-8]。
棉籽饼粕[9]是来自棉籽的植物性蛋白原料，含有33.21%~45.09%的蛋白质和0.7%~4.8%的棉酚，经过脱酚的棉籽蛋白含量达40%以上。蛋白质分子作为天然的两性高分子，包含羟基、氨基、羧基等活
性官能团，既可充当填料，又可作为增强剂提供化学交联，因此，脱酚棉籽蛋白粉是改性人造板胶黏剂的一种潜在原材料[10-11]。
鉴于此，笔者基于目前胶合板生产用的低甲醛释放脲醛树脂（low formaldehyde-urea formalde‐hyde resins，LF-UF）胶的配方，通过加入交联剂水性环氧树脂溶液（waterborne epoxy resin，WES）与增强剂脱酚46棉籽蛋白（DCP-46）进行改性，旨为开发胶合强度高、甲醛释放量低的胶合板用胶提供新路径。
1材料与方法
1.1试验材料
1）胶黏剂原料的配置
主剂：低甲醛释放脲醛树脂（LF-UF），甲醛与尿素的量比0.97，黏度78×10−3Pa·s，pH值7.31，固体含量53.1%，固化时间137s，游离甲醛含量0.03%，外购。
交联剂：水性环氧树脂溶液（WES），黏度18×10−3Pa·s，pH值3.39，固体含量12.5%，自制。
增强剂：脱酚棉籽蛋白粉（DCP-46），蛋白含量46%，工业级，外购。
填料：面粉（WF），工业级，外购。
2）毛白杨单板（Populus tomentosa Carr.）：规格450mm×450mm×2.8mm，含水率14%~16%。1.2试验设备
涂胶机，冷压机，VIS-7220可见分光光度计，NDJ-1型旋转黏度计，PHS-3E型pH计，MWD-
10A微机控制人造板万能试验机等。
1.3试验方法
1.3.1胶黏剂的制备
实际制备和应用中，胶黏剂的配方包括多种成分，对其性能的影响因素较多。根据工厂中制备胶合板的生产实践，本研究主要探讨交联剂WES用量及增强剂DCP-46部分替代填料面粉（WF）的用量，对LF-UF胶合强度的影响。
试验步骤：
1）以WES用量进行单因素试验，筛选出较优的基础配方；2）在优选配方的基础上，亦采用单因素试验，确定增强剂DCP-46部分替代WF的用量。具体因素水平见表1。
按照表1将一定质量的WES、DCP-46、WF加入到LF-UF中，常温下搅拌5~10min后备用。以100份LF-UF树脂和35份WF制得LF-UF胶及制备的胶合板作为对照。
1.3.2胶合板的制备
三层单板单面涂胶量200g/m2。预压工艺：单位压力0.7MPa、时间1h；热压工艺：单位压力0.7MPa、温度125℃、时间100s/mm。每个因素水平制备3块胶合板。
1.4性能检测
1）按GB/T14074—2006《木材胶粘剂及其树脂检验方法》测定胶黏剂黏度、pH值、固体含量。平行测定3次，结果取算术平均值。
2）按GB/T17657—2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》中II类和III类胶合板测定胶合强度，每组平行测定3次，结果取算术平均值。
3）因检测结果用于指导生产质量，按GB/T 17657—2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》中4.59干燥器法测试胶合板的甲醛释放量。每组平行测定12次，结果取算术平均值。
表1试验因子及水平
Tab.1Factors and levels of experiments
试验
步骤
1
2
变量因子
WES/g
DCP-46/g
WF/g
水平
1
10
5
30
2
15
豆角的做法
10
25
3
20
15
20
4
25
20
15
我去过的地方5
30
25
10注：树脂LF-UF用量为100g，其中试验步骤一中填料WF用量为35g。
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第2期施晓宏等：胶合板用低甲醛释放脲醛树脂胶的增强改性2结果与讨论
2.1
交联剂（WES ）配比优选
WES 用量对UF 胶及其制备的胶合板性能的影
响结果见图1。新诗的特点
由图1a 、b 可知，随着WES 用量的增加，脲醛树脂胶的黏度、pH 值、固体含量逐渐降低，主要是由于自制的WES 黏度、pH 值与固体含量较低，分别为18×10−3Pa
·s 、3.39、12.5%，加入到脲醛树脂中后，使得胶黏剂体系的黏度、pH 值、固体含量降低。
WES 加入，对胶合板甲醛释放量基本无影响，保持在0.2~0.3mg/L 。主要是WES 本身不含游离甲醛，而胶合板释放的甲醛主要来源于脲醛树脂中的单体游离式甲醛和复合分解式甲醛，因此，WES 加入对胶合板甲醛释放量基本无影响。
红楼梦优美词汇由图1c 可知，随着交联剂WES 用量的增加，
胶合板的II 类胶合强度与III 类胶合强度均呈先升后降趋势，均在WES 用量为15g 时达到最大值，与对照组相比分别提升了77.1%、54.1%。这是由于LF-UF 分子中的胺基与水性环氧树脂分子中的活性环氧基团在加热时发生交联反应，形成网状结构，从而提高胶合强度；WES 加入使体系的pH 值降低，
有利于脲醛树脂的固化交联[12-14]。但当WES 用量增加到20g 以上时，胶黏剂黏度降低，胶合板出现透胶现象，胶合强度降低。
综合考虑胶黏剂性能以及胶合板的各项指标，确定WES 优选用量为15g （即胶黏剂用量的15%）。按此配方制备胶合板，II 类胶合强度为0.62MPa ，尚未达到GB/T 9846—2015《普通胶合板》中杨木II 类胶合板的胶合强度≥0.70MPa 的要求。因此，需在此基础上，采用DCP-46作为增强剂，以提升胶合板的胶合强度。
2.2增强剂（DCP-46）与面粉（WF ）配比优选根据交联剂（WES ）优选的结果，即WES 的
用量为15g ，采用DCP-46部分替代WF 用量，制备的UF 胶及胶合板的性能测试结果，如图2所示。
由图2a 可知，随着增强剂DCP-46用量的增
加，脲醛树脂胶的黏度逐渐增加，主要是由于DCP-46的分子量大，其用量增加，使得体系的黏度逐渐增加。DCP-46用量变化对胶黏剂pH 值、固体含量和胶合板的甲醛释放量基本无影响，主要是因为DCP-46
自身偏中性且不含游离甲醛。
新学期新目标内容
图1WES 用量对脲醛树脂胶及其胶合板性能的影响
Fig.1The effect of WES dosages on the properties of UF resin and
plywood
图2DCP-46用量对脲醛树脂胶及其胶合板性能的影响
Fig.2The effect of DCP-46dosages on the properties of UF resin and plywood
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木材科学与技术第35卷
由图2c结果可知，随着增强剂DCP-46用量的增加，II类和III类胶合强度均呈先升后降的趋势，在其添加量为15g时，胶合强度最高，分别为0.86MPa和1.24MPa，相比于对照组分别提升了145.7%和103.3%。这是由于DCP-46加入，有利于其与LF-UF、WES中的基团发生交联反应，形成网状结构，提高了胶合强度[8,11]。但当DCP-46用量增加到20g以上时，胶黏剂黏度增大到78.7Pa·s 以上，浸润性变差，不利于涂胶，导致胶合板胶合强度降低[14]。
综合考虑优选DCP-46的用量为15g（即胶黏剂用量的15%），制备胶黏剂的黏度、pH值、固体含量分别为67.8Pa·s、6.09、56.5%，制备胶合板II类胶合强度、III类胶合强度分别提高到0.86MPa 和1.24MPa，满足GB/T9846—2015《普通胶合板》中杨木II类胶合强度、III类胶合强度限值（≥0.70MPa）的要求；甲醛释放量为0.2mg/L，满足LY/T2870—2017《绿色人造板及其制品技术要求》中的限量值（≤0.3mg/L）要求。
3结论
1）随着交联剂水性环氧树脂WES用量的增加，UF胶黏剂的黏度、pH值、固体含量逐渐降低，胶合板的II类胶合强度与III类胶合强度均呈先升后降趋势，甲醛释放量基本不变。综合考虑，优选交联剂用量为15g，即胶黏剂用量的15%。
2）在交联剂WES用量为胶黏剂用量的15%时，随着增强剂脱酚46棉籽蛋白DCP-46加入量的增加，胶黏剂的黏度逐渐增加，pH值、固体含量和甲醛释放量基本无变化；胶合板的II类胶合强度与III类胶合强度均在增强剂DCP-46的用量为15g 时达到最大，分别为0.86、1.24MPa，满足GB/T 9846—2015《普通胶合板》中杨木II类胶合强度、III类胶合强度限值（≥0.70MPa）的要求；甲醛释放量为0.2mg/L，满足LY/T2870—2017《绿色人造板及其制品技术要求》中的限量值（≤0.3mg/L）要求。参考文献：
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（本文编校孟凡丹、向琴）
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