蔗糖-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂胶粘剂的合成工艺及结构

蔗糖-三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂胶粘剂的合成工艺及结构

吴茂彬

吴茂彬

（梅州市威利邦电子科技有限公司514000）

摘要：本文将可再生生物质资源蔗糖，甲醛以及三聚氰胺一起聚合制备蔗糖三聚氰胺-甲醛共缩聚树脂(MSF)新型的人工板胶粘物。探讨了制备工艺和实验，测试了MSF粘合剂探索了试剂的合成过程和固化特性。为了人工板的胶粘剂其制备工作供给出一类新型原料，而且对蔗糖高效的运用方面探讨出一类新型开发利用，这对于蔗糖的工业化方向推动是非常有帮助的。

关键词：甲醛树脂胶；蔗糖；三聚氰胺；共缩聚；粘接强度

引言

目前在覆铜板制造业中发展迅速，已成为人造板产量最大的国家。随着经济飞快的发展进步，大众环保观念逐渐上升，传统人工板粘合剂粘度低而且有很多刺激性气味，长期使用和周围环境对人体有很大危害，现在的工业质桥覆铜板量非常高，不仅要求粘合剂粘合强度高，储存时间长，绿色环保。心在所广泛运用木材的胶粘剂是三聚氰胺-甲醛树脂，这种树脂的凝集强度高，但不易存放，一般不到20天，低温环境储存时间较短，而且耐老化性能较差。这种树脂较差，生产成本高，这些缺点限制了它的进一步运用。

我国是农业大国，糖业为主要消费品，特别是近来糖业发展，糖主要原料是甘蔗，糖资源引起了许多学者对于糖基木材方面的胶粘剂分析讨论，本文关于蔗糖（S），以三聚氰胺（M）与甲醛（F）以及交联剂是关键原材料，通过在碱性环境中的共缩聚反应，制备蔗糖-甲醛-三聚氰胺（SMF）共缩聚树脂，并通过以下结构：表征了工艺和性能。

1测试部分

1.1试剂和仪器

食用蔗糖使用南宁糖业有限公司;三聚氰胺工业用途，四川化学有限公司;甲醛（37％），南宁华飞化工有限公司交联剂，工业产品，营口兴东化工有限公司氢氧化钠（MA），天津科美化学试剂有限公司填料，食品级，广西武鸣桂泉淀粉化工厂;桉木贴面，工业品，广西振硕木业有限公司

第一，实验室中的制胶装置：有温度控制装置、四口烧瓶（含有1000mL与2000mL俩种），四孔水裕锅、精密增压的电动搅拌装置器、电炉还有涂层-4杯粘度计等多个。

第二，胶合板的制备以及检测所用装置，pt-90d数字木材水分仪，101a-2b型电烘箱，xlb100-d型热压设备，CMT5504微电脑控制电子万能试验设备等。

第三，化学构造测定装置，Nexus470-FTIR，REFLEXⅢ-基质辅助的激光解吸或者是电离飞行时间的质谱设备。

第四，其他装置，722光栅分光光度计、精密精细木工圆锯与TD型的电子天平，0-200℃精密温度计，秒表等。

1.2胶粘剂合成

首先在四个烧瓶中加入甲醛，加入溶剂进行碱性PH调节后交联剂，待完全溶解后依次加入三聚氰胺，甘蔗糖，将其缓慢升温到90℃左右，然后让其在1小时后充分反应，然后开始稀释溶液，当稀释为原水的3倍时立即将树脂固体含量为50％，调节溶液的PH值为8.5〜9.0，冷却放电。

1.3结构的测定

其结构由IR和MS确定。首先，使用甲醇-乙酸乙酯作为洗脱液，通过硅胶柱色谱梯度分离纯组分，然后进行IR和MS分析。

1.4试验方法

经过单因素的试验措施对蔗糖的含量对于胶合板的合成以及粘接强度方面的作用进行分析研究。根据国家标准GB/t14074-2006人工板的胶粘剂与树脂的试验措施，来对于SMF共缩聚树脂的粘度、外观以及密度还有PH，以及固含量等多种理化方面的性质进行检测。该胶合板的粘接强度试验措施，是依据国家标准所规定3小时沸腾快速的试验措施（所得测量的结果要乘上0.9的系数作为产品检验的粘接强度值）。胶合强度用作树脂关键的性能指示。在产物纯化后，通过光谱方式对前体产物构造进行相关测定。

2结果与讨论

影响SMF共缩聚树脂合成的因素很多，涵盖了催化剂、原材料的配比以及与交联剂用量，还有反应时间以及反应温度和含水量等多方面。本文采用三种实验设计方法优化蔗糖含量，甲醛和三聚氰胺摩尔比，交联剂的量和热压粘合过程。同时，结构由IR确定。

2.1蔗糖用量对SMF树脂性能的影响

采取了单因素实验措施，其蔗糖占据三聚氰胺的质量变量百分比，而其他因素是固定水平的（三聚氰胺甲醛摩尔比是3：1，反应温度大约是90℃，在反应终点的水稀释度是20到30，加水来使树脂固的含量稀释到50％左右），将SMF共缩聚树脂合成，配制3层桉木胶合板。蔗糖剂量和粘合剂性质之间的关系如表1所示。

表1蔗糖剂量和粘合剂性质之间的关系

胶合板粘合的强度和蔗糖量间联系如下图1。

图1胶合板粘合强度和蔗糖的量之间的联系

从表1和图1可以看出，SMF树脂的储存期明显长于MF树脂的储存期。有可能存在的原因为蔗糖于反应进程当中三聚氰胺甲醛树脂醚化了，这使得树脂在储存进程当中的羟甲基间进一步缩合可能性下降，而且使得储存的稳定性得到上升。伴随蔗糖用量方面增大，SMF树脂的粘度在持续上升。虽说所制备出胶合板粘合的强度伴随蔗糖的用量不一样而产生波动现象，但整体趋势是向下的。当蔗糖与三聚氰胺的质量比为190％的时候，胶合板的粘合强度低于国家标准。

2.2合成条件的优化

对SMF树脂其合成质量的百分比造成影响关键的原因是S/M，F/M摩尔比和交联剂/SMF质量百分比，七个等级的均匀实验设计方法的三个因素用于多次测试，并且多次性能指标进行了测试，并且制备的树脂均为黄色透明外观，所有液体沉淀均无，密度为1197-1232-g/cm3，粘度为13.5-17.5Pa.S（tu-4杯，30℃），在水中溶解性好，固含量46％-46％，PH值8.5~8.5。

2.3验证和分析最佳测试条件

采用均匀设计优化的SMF树脂合成比例和正交设计优化的胶合工艺进行验证试验，得到SMF树脂胶粘剂的胶合强度：理论值为1.4650mpa;验证值为1.0902MPa。

从一般验证测试获得的指标值与从最佳计算获得的指标值略有不同。可以通过公式估计该偏差。

可以估计。其中，Y是验证测试的观测值;Y是从分析方程获得的最佳值;S是方程的残差标准差，通过回归分析得到S=0.01825748;Uɑ双边分位数为正态分布，可以得到查表：当置信度为99％时，Uɑ=2.58;当置信水平为95％时，Uɑ=2.00。

没有验证试验数据进入置信区间理论，但验证的粘结强度已达到1.0902MPa，理论粘结强度的74.42％，因此验证试验（即重复试验）仍具有很大的可信度，且强度较大Ⅰ类胶合板标准要求仅为0.7MPa，因此实验配方的性能可以满足实际生产。当然，影响粘合强度的因素相对复杂，不仅与树脂粘合剂的配方有关，而且与粘合工艺，片材性能和含水量有关。在实际生产过程中，这些不易精确控制，需要进一步完善。

2.4SMF树脂主要成分的化学结构

通过IR和MS测定纯化的产物（固化前），红外光谱的分析如下图所示。

图2红外光谱分析

根据图2中红外光谱的分析，-oh伸缩振动的特征吸收峰值为3349.92cm-1。在1002.58cm-1处是通过拉伸醚键c-o的振动产生的特征吸收峰。在2957.6cm-1和1457.66cm-1处分别是饱和烷烃上c-h伸缩振动和弯曲振动的特征吸收峰

3结论

通过红外光谱分析，推测固化前SMF树脂的化学结构，通过分析三元醇羟基蔗糖分子中可能发生的共缩聚反应，而SMF树脂具有醚键和环结构，因此它具有更好的储存稳定性和耐沸水性。

在工艺中，SMF外观为黄色透明树脂，所有液体沉淀均无，在水中溶解性好，固含量为46％~49％，粘度为13.5-17.5Pa.S，密度1.1971.232g/cm3，PH值8.5~9.0，贮存期多于MF树脂。SMF树脂的最佳合成条件：蔗糖与三聚氰胺的质量比为1.9（蔗糖与三聚氰胺的摩尔比为0.7），甲醛与三聚氰胺的摩尔比为2.7，交联剂的用量为树脂质量的0.33％。胶合板凝集工艺参数优化如下：双面胶量为340g/m2，热压压力为0.9MPa，热压温度为150℃，热压时间为60s/mm。

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