一種耐水抗老化改性脲醛樹脂的製備方法與流程
2023-06-12 13:31:46 4
本發明涉及一種耐水抗老化改性脲醛樹脂的製備方法，屬於脲醛樹脂製備技術領域。
背景技術：
脲醛樹脂又稱脲甲醛樹脂，是尿素與甲醛在催化劑，鹼性或酸性催化劑作用下，縮聚成初期脲醛樹脂，然後再在固化劑或助劑作用下，形成不溶、不熔的末期熱固性樹脂。固化後的脲醛樹脂顏色比酚醛樹脂淺，呈半透明狀，耐弱酸、弱鹼，絕緣性能好，耐磨性極佳，價格便宜，它是膠粘劑中用量最大的品種，特別是在木材加工業各種人造板的製造中，脲醛樹脂及其改性產品佔膠粘劑總用量的90%左右。然而，存在遇強酸、強鹼易分解，耐候性較差，初粘差、收縮大、脆性大、不耐水、易老化的問題，雖然脲醛樹脂在加熱或室溫下也能固化，但固化時間長，固化不完全，必須對其進行改性，提高性能，擴大應用。
脲醛樹脂是國內外木材工業的主要粘合劑，由於它膠合強度高、固化快、操作性好、生產成本低、原料豐富易得等一系列優點而得到廣泛應用。但是脲醛樹脂的耐候性較差、不耐水、易老化的問題極大的限制了其在各方面的應用。因此，發明出一種耐水抗老化的改性脲醛樹脂可以極大拓寬脲醛樹脂的應用範圍，具有極佳的研究前景。
技術實現要素：
本發明主要解決的技術問題，針對目前脲醛樹脂存在耐候性較差、不耐水、易老化的缺陷，提供了一種煮熱豆漿，冷卻提取油皮，將蒙脫土和桃膠共混包覆，在牛油果和花生發酵液的作用下將油皮、蒙脫土與脲醛樹脂偶聯反應，最終製得耐水抗老化脲醛樹脂的方法。本發明利用豆漿中的脂肪顆粒受冷上浮得到豆脂油皮，在發酵液中微生物的作用下使油脂分解，增加脲醛樹脂基體中的疏水性酯基基團數量，提高了樹脂的耐水性，再利用蒙脫土的紫外線屏蔽功能，首先用桃膠對其包覆，增加蒙脫土和樹脂基體的界面相容性，在偶聯劑的作用下摻雜入樹脂中，最終的改性脲醛樹脂，使其抗老化性能明顯提高。本發明製得的耐水抗老化脲醛樹脂具有極佳的耐水性和抗老化性能，具有廣闊的應用前景。
為了解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是：
（1）選取顆粒飽滿的黃豆篩去灰塵雜質，放入脫皮機中粉碎去皮，用吹風機將外皮吹淨，將去皮的黃豆放入木桶中，加水直至黃豆完全被水浸沒，靜置浸泡7～9h，將浸泡後的黃豆和水按質量比為1:10混合後倒入石磨磨漿，收集漿汁；
（2）將上述收集的漿汁過濾去除濾渣，得到濾液，即為豆漿，將得到的豆漿加熱煮沸，待煮沸後的豆漿冷卻至70～80℃後將其衝入陶瓷罐中，靜置10～15min後熱豆漿冷卻，豆漿中的脂肪顆粒上浮，形成緻密油皮，用鑷子夾出油皮，備用；
（3）稱取蒙脫土放入納米研磨機中研磨2～3h後過500目篩，得到蒙脫土粉末，將所得蒙脫土粉末和桃膠按質量比為2:1混合後，再加入兩者總質量8～10倍的去離子水，加熱升溫至70～80℃攪拌混合20～30min得到混合液，再將混合液移入蒸餾瓶中，繼續加熱至95～100℃，蒸餾去除水分，得到桃膠包覆的蒙脫土粉末，備用；
（4）取等質量的牛油果和花生放入組織粉碎機中粉碎後置於陶瓷罐中，向罐中加水直至將兩者粉碎物完全浸沒，得到發酵底液，再向發酵底液中加入其總質量0.2%的乳微桿菌菌種，在30～40℃下保溫發酵10～12天，發酵結束後過濾分離得到濾液，即混合發酵液；
（5）按質量比為50:1將脲醛樹脂和步驟（3）備用桃膠包覆的蒙脫土粉末混合後裝入反應釜中，再向反應釜中加入脲醛樹脂質量5%的上述混合發酵液，在60～70℃下攪拌混合1～2h，得到預處理樹脂；
（6）將上述預處理樹脂和步驟（2）備用的油皮以及胰蛋白酶按質量比為500:10:1混合後裝入陶瓷罐中，在30～40℃下保溫反應6～8h後將反應物移入反應釜，再向反應釜中加入反應物總質量1～3%的矽烷偶聯劑KH550，升溫至40～50℃繼續攪拌反應2～3h，反應結束後出料並移入真空乾燥箱中乾燥去除水分，即得耐水抗老化脲醛樹脂。
本發明的應用方法：按重量份數計，將10～15份本發明製得的耐水抗老化脲醛樹脂、30～40份木粉、20～30份紙漿、0.5～0.8份固化劑、3～5份潤滑劑、3～5份硫脲混合後乾燥粉碎，得到脲醛壓塑粉，將壓塑粉倒入不鏽鋼模具中，在140～150℃下以25～35MPa的壓力熱壓10～15min後拆模即得脲醛塑料製品，經檢測本發明脲醛樹脂製得的塑料製品使用壽命比傳統脲醛樹脂塑料製品延長了2～3年，抗老化性極佳，用本發明脲醛樹脂粘合製得的試件在90～100℃的恆溫水浴鍋中蒸煮10～12h後，膠合強度可達1.6～1.8MPa，具有優異的耐水性，應用領域廣闊。
本發明的有益效果是：
（1）本發明製得的耐水抗老化脲醛樹脂製備原料易得，製備步驟簡單易操作，成本低廉；
（2）本發明製得的耐水抗老化脲醛樹脂具有極佳的耐水性，用本發明脲醛樹脂粘合製得的試件在80～100℃的恆溫水浴鍋中蒸煮8～10h後，膠合強度可達1.7～2.0MPa；
（3）本發明脲醛樹脂製得的塑料製品使用壽命比傳統脲醛樹脂塑料製品延長了2～3年，抗老化性極佳。
具體實施方式
選取顆粒飽滿的黃豆篩去灰塵雜質，放入脫皮機中粉碎去皮，用吹風機將外皮吹淨，將去皮的黃豆放入木桶中，加水直至黃豆完全被水浸沒，靜置浸泡7～9h，將浸泡後的黃豆和水按質量比為1:10混合後倒入石磨磨漿，收集漿汁；將上述收集的漿汁過濾去除濾渣，得到濾液，即為豆漿，將得到的豆漿加熱煮沸，待煮沸後的豆漿冷卻至70～80℃後將其衝入陶瓷罐中，靜置10～15min後熱豆漿冷卻，豆漿中的脂肪顆粒上浮，形成緻密油皮，用鑷子夾出油皮，備用；稱取蒙脫土放入納米研磨機中研磨2～3h後過500目篩，得到蒙脫土粉末，將所得蒙脫土粉末和桃膠按質量比為2:1混合後，再加入兩者總質量8～10倍的去離子水，加熱升溫至70～80℃攪拌混合20～30min得到混合液，再將混合液移入蒸餾瓶中，繼續加熱至95～100℃，蒸餾去除水分，得到桃膠包覆的蒙脫土粉末，備用；取等質量的牛油果和花生放入組織粉碎機中粉碎後置於陶瓷罐中，向罐中加水直至將兩者粉碎物完全浸沒，得到發酵底液，再向發酵底液中加入其總質量0.2%的乳微桿菌菌種，在30～40℃下保溫發酵10～12天，發酵結束後過濾分離得到濾液，即混合發酵液；按質量比為50:1將脲醛樹脂和備用桃膠包覆的蒙脫土粉末混合後裝入反應釜中，再向反應釜中加入脲醛樹脂質量5%的上述混合發酵液，在60～70℃下攪拌混合1～2h，得到預處理樹脂；將上述預處理樹脂和備用的油皮以及胰蛋白酶按質量比為500:10:1混合後裝入陶瓷罐中，在30～40℃下保溫反應6～8h後將反應物移入反應釜，再向反應釜中加入反應物總質量1～3%的矽烷偶聯劑KH550，升溫至40～50℃繼續攪拌反應2～3h，反應結束後出料並移入真空乾燥箱中乾燥去除水分，即得耐水抗老化脲醛樹脂。
實例1
選取顆粒飽滿的黃豆篩去灰塵雜質，放入脫皮機中粉碎去皮，用吹風機將外皮吹淨，將去皮的黃豆放入木桶中，加水直至黃豆完全被水浸沒，靜置浸泡7h，將浸泡後的黃豆和水按質量比為1:10混合後倒入石磨磨漿，收集漿汁；將上述收集的漿汁過濾去除濾渣，得到濾液，即為豆漿，將得到的豆漿加熱煮沸，待煮沸後的豆漿冷卻至70℃後將其衝入陶瓷罐中，靜置10min後熱豆漿冷卻，豆漿中的脂肪顆粒上浮，形成緻密油皮，用鑷子夾出油皮，備用；稱取蒙脫土放入納米研磨機中研磨2h後過500目篩，得到蒙脫土粉末，將所得蒙脫土粉末和桃膠按質量比為2:1混合後，再加入兩者總質量8倍的去離子水，加熱升溫至70℃攪拌混合20min得到混合液，再將混合液移入蒸餾瓶中，繼續加熱至95℃，蒸餾去除水分，得到桃膠包覆的蒙脫土粉末，備用；取等質量的牛油果和花生放入組織粉碎機中粉碎後置於陶瓷罐中，向罐中加水直至將兩者粉碎物完全浸沒，得到發酵底液，再向發酵底液中加入其總質量0.2%的乳微桿菌菌種，在30℃下保溫發酵10天，發酵結束後過濾分離得到濾液，即混合發酵液；按質量比為50:1將脲醛樹脂和備用桃膠包覆的蒙脫土粉末混合後裝入反應釜中，再向反應釜中加入脲醛樹脂質量5%的上述混合發酵液，在60℃下攪拌混合1h，得到預處理樹脂；將上述預處理樹脂和備用的油皮以及胰蛋白酶按質量比為500:10:1混合後裝入陶瓷罐中，在30℃下保溫反應6h後將反應物移入反應釜，再向反應釜中加入反應物總質量1%的矽烷偶聯劑KH550，升溫至40℃繼續攪拌反應2h，反應結束後出料並移入真空乾燥箱中乾燥去除水分，即得耐水抗老化脲醛樹脂。
按重量份數計，將10份本發明製得的耐水抗老化脲醛樹脂、30份木粉、20份紙漿、0.5份固化劑、3份潤滑劑、3份硫脲混合後乾燥粉碎，得到脲醛壓塑粉，將壓塑粉倒入不鏽鋼模具中，在140℃下以25MPa的壓力熱壓10min後拆模即得脲醛塑料製品，經檢測本發明脲醛樹脂製得的塑料製品使用壽命比傳統脲醛樹脂塑料製品延長了2年，抗老化性極佳，用本發明脲醛樹脂粘合製得的試件在90℃的恆溫水浴鍋中蒸煮10h後，膠合強度可達1.6MPa，具有優異的耐水性，應用領域廣闊。
實例2
選取顆粒飽滿的黃豆篩去灰塵雜質，放入脫皮機中粉碎去皮，用吹風機將外皮吹淨，將去皮的黃豆放入木桶中，加水直至黃豆完全被水浸沒，靜置浸泡8h，將浸泡後的黃豆和水按質量比為1:10混合後倒入石磨磨漿，收集漿汁；將上述收集的漿汁過濾去除濾渣，得到濾液，即為豆漿，將得到的豆漿加熱煮沸，待煮沸後的豆漿冷卻至75℃後將其衝入陶瓷罐中，靜置13min後熱豆漿冷卻，豆漿中的脂肪顆粒上浮，形成緻密油皮，用鑷子夾出油皮，備用；稱取蒙脫土放入納米研磨機中研磨2h後過500目篩，得到蒙脫土粉末，將所得蒙脫土粉末和桃膠按質量比為2:1混合後，再加入兩者總質量9倍的去離子水，加熱升溫至75℃攪拌混合25min得到混合液，再將混合液移入蒸餾瓶中，繼續加熱至98℃，蒸餾去除水分，得到桃膠包覆的蒙脫土粉末，備用；取等質量的牛油果和花生放入組織粉碎機中粉碎後置於陶瓷罐中，向罐中加水直至將兩者粉碎物完全浸沒，得到發酵底液，再向發酵底液中加入其總質量0.2%的乳微桿菌菌種，在35℃下保溫發酵11天，發酵結束後過濾分離得到濾液，即混合發酵液；按質量比為50:1將脲醛樹脂和備用桃膠包覆的蒙脫土粉末混合後裝入反應釜中，再向反應釜中加入脲醛樹脂質量5%的上述混合發酵液，在65℃下攪拌混合1h，得到預處理樹脂；將上述預處理樹脂和備用的油皮以及胰蛋白酶按質量比為500:10:1混合後裝入陶瓷罐中，在35℃下保溫反應7h後將反應物移入反應釜，再向反應釜中加入反應物總質量2%的矽烷偶聯劑KH550，升溫至45℃繼續攪拌反應2h，反應結束後出料並移入真空乾燥箱中乾燥去除水分，即得耐水抗老化脲醛樹脂。
按重量份數計，將13份本發明製得的耐水抗老化脲醛樹脂、35份木粉、25份紙漿、0.7份固化劑、4份潤滑劑、4份硫脲混合後乾燥粉碎，得到脲醛壓塑粉，將壓塑粉倒入不鏽鋼模具中，在145℃下以30MPa的壓力熱壓13min後拆模即得脲醛塑料製品，經檢測本發明脲醛樹脂製得的塑料製品使用壽命比傳統脲醛樹脂塑料製品延長了2年，抗老化性極佳，用本發明脲醛樹脂粘合製得的試件在95℃的恆溫水浴鍋中蒸煮11h後，膠合強度可達1.7MPa，膠合強度可達1.8MPa，具有優異的耐水性，應用領域廣闊。
實例3
選取顆粒飽滿的黃豆篩去灰塵雜質，放入脫皮機中粉碎去皮，用吹風機將外皮吹淨，將去皮的黃豆放入木桶中，加水直至黃豆完全被水浸沒，靜置浸泡9h，將浸泡後的黃豆和水按質量比為1:10混合後倒入石磨磨漿，收集漿汁；將上述收集的漿汁過濾去除濾渣，得到濾液，即為豆漿，將得到的豆漿加熱煮沸，待煮沸後的豆漿冷卻至80℃後將其衝入陶瓷罐中，靜置15min後熱豆漿冷卻，豆漿中的脂肪顆粒上浮，形成緻密油皮，用鑷子夾出油皮，備用；稱取蒙脫土放入納米研磨機中研磨3h後過500目篩，得到蒙脫土粉末，將所得蒙脫土粉末和桃膠按質量比為2:1混合後，再加入兩者總質量10倍的去離子水，加熱升溫至80℃攪拌混合30min得到混合液，再將混合液移入蒸餾瓶中，繼續加熱至100℃，蒸餾去除水分，得到桃膠包覆的蒙脫土粉末，備用；取等質量的牛油果和花生放入組織粉碎機中粉碎後置於陶瓷罐中，向罐中加水直至將兩者粉碎物完全浸沒，得到發酵底液，再向發酵底液中加入其總質量0.2%的乳微桿菌菌種，在40℃下保溫發酵12天，發酵結束後過濾分離得到濾液，即混合發酵液；按質量比為50:1將脲醛樹脂和備用桃膠包覆的蒙脫土粉末混合後裝入反應釜中，再向反應釜中加入脲醛樹脂質量5%的上述混合發酵液，在70℃下攪拌混合2h，得到預處理樹脂；將上述預處理樹脂和備用的油皮以及胰蛋白酶按質量比為500:10:1混合後裝入陶瓷罐中，在40℃下保溫反應8h後將反應物移入反應釜，再向反應釜中加入反應物總質量3%的矽烷偶聯劑KH550，升溫至50℃繼續攪拌反應3h，反應結束後出料並移入真空乾燥箱中乾燥去除水分，即得耐水抗老化脲醛樹脂。
按重量份數計，將15份本發明製得的耐水抗老化脲醛樹脂、40份木粉、30份紙漿、0.8份固化劑、5份潤滑劑、5份硫脲混合後乾燥粉碎，得到脲醛壓塑粉，將壓塑粉倒入不鏽鋼模具中，在150℃下以35MPa的壓力熱壓15min後拆模即得脲醛塑料製品，經檢測本發明脲醛樹脂製得的塑料製品使用壽命比傳統脲醛樹脂塑料製品延長了3年，抗老化性極佳，用本發明脲醛樹脂粘合製得的試件在100℃的恆溫水浴鍋中蒸煮12h後，膠合強度可達1.8MPa，具有優異的耐水性，應用領域廣闊。