苯酚胶是什么
苯酚胶是酚类(苯酚、甲酚及间苯二酚等)与醛类(甲醛及糠醛等)在碱性或酸等介质中,加热缩聚形成有一定粘性的液体树脂,又称初期酚醛树脂或称可溶性树脂。此种粘液又在一定条件下继续缩聚,最终形成不溶解,不熔化的固体树脂,又称末期酚醛树脂或不熔性酚醛树脂。
材料不同:
酚醛胶是以苯酚和甲醛为主要材料;三聚氰胺胶(三聚氰胺甲醛树脂)是以三聚氰胺和甲醛为主要原料;脲醛胶是以尿素和甲醛为主要材料
特点不同:
酚醛胶有较强的耐水性;三聚氰胺胶硬度较好同时有很高的透明度;脲醛胶成本低廉
用途不同:
根据三种胶水的不同特点,各自适合的领域也有较大差异:如要求耐水强的建筑模板就要求使用酚醛胶了等等之类的。
还有,这三种树脂是传统上的最主要的热固性树脂,同时也是用量最大的。
希望对你有帮助。
首先说一说与木工有关的粘合剂。第一是板材用粘合剂,主要有脲醛胶、三聚氰胺甲醛胶和酚醛胶。从字面上就可以看出,它们都有甲醛参加反应,具体是:
尿素+甲醛+水=脲醛胶
三聚氰胺+甲醛+水=三聚氰胺甲醛胶
苯酚+甲醛+水 = 酚醛胶
第二是白乳胶。飞墨自己家工地上普遍用的都是白乳胶,这是一种环保的粘合剂,它一般是聚醋酸乙烯乳液。这种胶单独使用即可,不需固化剂也不需加热固化,对人体没有危害。它的浓度可以高达60%,其余是水。
第三是万能胶。在装修施工时,木工经常使用它来粘贴装饰板。由于使用有机溶剂,有一定的毒性。把氯丁橡胶粘合剂涂于装饰板的表面,适当晾置,合拢接触后,便能瞬时结晶,产生很大的初始粘结力。因此相比白乳胶,它不需要夹持较长时间,使用很方便。
第四是热熔胶。封边条上使用EVA热熔胶,方便快捷环保。
那什么胶水最好呢?
个人建议是白乳胶或者改性的白乳胶。
最后提醒各位要装修的业主或者是木友,粘结件尽量紧密结合,特别是白乳胶,由于含水70%,干后很容易缺胶。而榫接的情形要把胶涂到榫槽内,只涂在榫头是很不可靠的。
以间苯二酚或间苯二酚和苯酚与甲醛反应而成的聚合物为主体材料的胶粘剂。
1897年,斯派欧(A.Speier)从间苯二酚与甲醛的反应中得到不溶物。1921年,间苯二酚被用来制造树脂。1930年有了专利。1943年,间苯二酚树脂胶粘剂出现。同苯酚相比,间苯二酚的苯环上引入了第二个羟基,反应活性大大增加。皮兹(A.Pizzi)等对比了反应条件相同的间苯二酚—甲醛体系和苯酚一甲醛体系(摩尔比、浓度等均一致),发现前者的反应速度是后者的10~15倍。间苯二酚树脂既可在碱性条件下固化,也可在中性条件下室温固化。它的胶接强度高,抗老化性好,在荷重状态下不发生蠕变,所以,主要用作结构胶粘剂,也用于室外快速胶接和含水量偏高木材的胶接,如湿材(含水量≤30%)指接。不足之处是价格高和颜色深。
间苯二酚与甲醛的反应速度,取决于两者之间的摩尔比、反应浓度、反应温度和pH值等因素。
纯间苯二酚树脂合适的摩尔比是间苯二酚/甲醛=1/0.5~0.7。为了便于控制,甲醛可以分批逐步加入,如2500份(以重量计)的间苯二酚,以5份草酸作催化剂,第一批加入37%的甲醛液500份,第二批的750份甲醛要逐步加入,防止暴沸。若用苛性钠代替草酸有时更为方便,因为弱碱性有利于树脂固化。纯间苯二酚树脂生产时反应强烈,且成本高,所以多用带有苯酚的共聚物。
苯酚—间苯二酚—甲醛树脂
这是间苯二酚树脂中用得最多的一类,无论是苯酚、间苯二酚与甲醛共聚,还是分别制成苯酚—甲醛树脂和间苯二酚—甲醛树脂再混合,效果一样。苯酚对间苯二酚之比常为50/50,多的可达80/20。但是,随着间苯二酚用量的减少,树脂的性能也相应降低。根据要求,变化摩尔比、反应条件等,可得到多种性能的树脂。其反应示意如左下。
尿素—间苯二酚—甲醛树脂
间苯二酚接到脲醛树脂的两端,反应式如下。此树脂性能稍次于苯酚—间苯二酚—甲醛树脂,耐水,能高频固化,可用于胶合板生产。这类树脂有较高的甲醛/尿素比,一般是先制成二羟甲基脲,再同间苯二酚反应,多数是酸催化,常用对甲苯磺酸,也可用氢氧化钠催化。
单宁—间苯二酚—苯酚—甲醛树脂
单宁是多酚化合物,易与甲醛反应,而且价格比间苯二酚便宜得多,常常是部分代替间苯二酚。这类树脂在南非和澳大利亚已作为胶合板和指接用胶,多数选用黑荆树单宁和130100木单宁。
因为间苯二酚树脂是线性树脂,需加入固化剂才能固化,其加入量使总甲醛含量与间苯二酚的摩尔比为1~2∶1,才能达到室温固化,常用多聚甲醛。另外,为了减少固化后的收缩,改善其填隙性,降低成本,提高固含量,一般都加入填料,常用的是椰壳粉、核桃壳粉等。加入固化剂后,胶的适用期不长,要用时现配。
植物单宁与甲醛(或乙醛)在催化剂(酸或碱及少量金属离子)作用下,通过亚甲基桥与多聚黄酮类化合物分子中A环的反应位置键合,生成一种不溶性聚合物,聚合物与增强剂(苯酚、间苯二酚、酚醛或脲醛等)共聚,再加入填充剂(木粉、可可粉等),即可制成热固性或冷固性单宁胶粘剂。它可以部分代替酚醛胶或苯酚—间苯二酚胶,用于室外级胶合板、刨花板、层积木和指接木的生产。
简史
1918年姆克科伊(J.P.McCoy)提出单宁可作为酚醛缩合的一种成分的见解。1932~1942年摩根(G.J.Morgan)、菲利浦斯(R.Philips)等先后用单宁研制过各种模塑材料。1950年达尔顿(L.K.Dalton)用亚硫酸盐处理黑荆树单宁、桉树皮单宁,以降低粘度,制成的树脂优于脲醛树脂。1957年普洛姆里伊(K.F.Plomley)和希利斯(W.R.Hillis)等人用黑荆树单宁和红树皮单宁制成室外级胶合板用的胶粘剂。1961年安德森(A.B.Anderson)等人研制成刨花板用松树皮单宁胶粘剂。1971年南非联邦的博克瑟斯与舒克斯股份有限公司(Boxes&Shooks ltd.)取得黑荆树单宁胶的专利权,并开始用于刨花板生产。1975年以来,赛阿伊门(H.M.Saayman)、皮兹(A.Pizzi)等先后对单宁胶的质量问题进行研究,提出不少改进方案,使单宁胶推广应用取得很大成效。
中国在1949年以前,徐僖等人曾利用五倍子单宁制成热塑材料。1976年湖南一家木材厂曾试用红根栲胶作脲醛树脂填充剂、酚醛树脂促固剂和湿法纤维板的施胶剂。1977年张英伯等研制落叶松单宁胶并进行刨花板生产应用试验,取得良好结果。
20世纪70~80年代,单宁胶特别是黑荆树单宁胶代替酚醛胶已取得很大成就,南非联邦生产船用胶合板、室外级刨花板、瓦楞纸板、指接木等已全部使用黑荆树单宁胶。澳大利亚、新西兰、芬兰、巴西、印度、马来西亚等也大量使用单宁胶作木工胶粘剂。
性质
单宁胶以含缩合类单宁的栲胶为主要原料。缩合类单宁从化学结构上分间苯二酚型(如黑荆树单宁、6745木单宁)和间苯三酚型(如落叶松单宁)单宁(见图)。缩合类单宁由黄酮体化合物聚缩而成。黄酮体化合物包括黄烷-3-醇、黄烷-3,4-二醇和羟基芪。在两个芳香核之间以碳直链相连。黄烷醇分子直链有三个碳(C6·C3·C6 型)。羟基芪的直链有两个碳(C6·C2·C6 型)。黑荆树单宁中主要的黄酮体化合物是(—)-菲瑟亭醇和(—)-刺槐亭醇,黑荆树单宁由这类化合物聚缩而成聚合度不同的单宁,其分子量在600以上,平均分子量为1250。
单宁与甲醛作用时,通过亚甲基桥(—CH2—)与A环的反应活性基(4,6位或4,8位)键合生成聚合物,由不溶直至不熔,这是制胶的基本原理。
单宁胶的理化性质包括以下内容:
粘度
随栲胶含固量、栲胶中高分子的树胶量、胶的温度、pH值等变化而改变。单宁胶主要缺点是粘度高,影响施胶。可通过化学处理,降低胶的含固量或添加粘度低的树脂加以改进。
胶凝时间
不同单宁在不同pH值条件下反应活性差别较大。35%浓度的黑荆树、红树和辐射松单宁,pH值6时的胶凝时间分别为56、13和3分钟,说明单宁的反应速度辐射松>红树>黑荆树。
甲醛用量
单宁所需的甲醛量很少。黑荆树单宁需3~4%(作刨花板胶粘剂需6~8%),红树单宁需4%,辐射松单宁需6%的甲醛作交联剂。
从性质上讲,单宁胶应与合成树脂性质相同。如粘度适中,生活力长,有足够的陈化时间,胶合质量达到合成树脂的标准等。
配方应用
单宁胶可分热固(100℃以上固定)和冷固(20~30℃固定)两类。
热固胶配方
热固又分室内和室外两级。单宁代替苯酚制成的胶,主要用来制造室外级刨花板、胶合板、层积板、瓦楞纸板。冷固胶用于指接木和工艺品(如乐器等)制件的粘接。
胶合板用单宁胶的配方
①室内级胶。黑荆树单宁(份重)100,水100,氢氧化钠(1.15)、椰子壳粉(10~15)、多聚甲醛(10)。这种胶质量优于脲醛树脂,但成本较高。②室外级胶。配方如下:
单宁胶
单宁—酚醛—甲醛树脂100份(其中单宁50%)
面粉(200目)
20份
木粉(200目)
5份
水 25份
甲醛(37%)2.5份
胶合条件
单板(松木)
单板含水 6~8%
施胶量 200克/立方米
加压温度 120℃
压力 9.87×105帕
加压时间 1分/毫米厚度
胶合板性质
木材破坏率(干)90~100%
湿强度(12小时煮沸)59.22×105~69.09×105帕(60~70千克/平方厘米)
木材破坏率(湿)40~70%
商品化的用于室外级的黑荆树单宁胶,已有很大改进,单宁代替苯酚量已达90%左右,胶的质量符合要求。配方如下:
改性黑荆树栲胶 36.4(份重)
脲醛加强剂 6.78
多聚甲醛 4.10
水 41.22
消泡剂 0.15
防霉剂 0.40
椰子壳粉 6.75
胶的粘度 0.23帕秒
pH 4.8~5.1(使用时)
生活力 5小时
刨花板用单宁胶(室外级)的配方 室外级胶配方如下:
黑荆树栲胶 95.0(份重)
水 138.0
氢氧化钠 1.6
增强树脂 5.0(烘干重)
多聚甲醛 15.0
胶的粘度(25℃)0.015~0.02帕秒
胶压条件
温度 160℃
压力 13.82×105帕
树脂固体(表层)14%(芯层)10%
板的质量
容重 700千克/立方厘米
质量 加压浸泡厚度增加<12%,符合ASO115—1968要求
冷固胶配方
以单宁为原料制成具有高度活性的、交联度高的冷固化胶粘剂是80年代才发展起来的。1978年皮兹(A.Pizzi)推荐一种快速冷固单宁胶。先取90份含固66.7%的黑荆树栲胶,9.6份38%甲醛,30份甲醇和0.3份消泡剂,在室温下混合。于76℃下加热回流10~15分钟,在pH4.5时,保持回流120分钟,然后加30份99%的间苯二酚和30份水,将温度降到62℃,再加2.4份25%氢氧化钠溶液,混合物再回流60分钟,蒸出过量的甲醇,冷却、贮存。
使用时,上述树脂加16份96~97%粉状多聚甲醛,7份椰子壳粉(200目),7份木粉(200目),1份工业渗润剂,加适量水使粘度达到0.26~0.30帕秒。
用上述冷固单宁胶胶接木片,胶的干燥剪切强度为5508.9千帕(799磅/平方英寸),木材破坏率100%。达到商用苯酚—间苯二酚—甲醛冷固胶的标准。
标准
单宁胶应符合酚醛胶(室外级)和脲醛胶(室内级)标准。用作胶合板标准可分A级(相当于72小时煮沸)、B级(6小时煮沸)、C级(抗热水)和D级(抗冷水)。
趋势
缩合类单宁(特别是黑荆树单宁)能代替苯酚制成胶粘剂。胶的优点是:固化时间短、涂胶性能好、热压时间短、耐水性良好;胶的毒性小、无腐蚀作用;制造容易、成本低。这种胶已取得巨大成功,其使用价值和经济效果已受到世界各国木材加工业的关注和重视。
由于世界性的石油产品成本增高,苯酚价格昂贵,而人造板用胶粘剂的量有增无减,因而促使人们从再生资源开发质优价廉的制胶材料(如单宁)。利用再生资源生产胶粘剂,对于石油资源缺乏、石化产品短缺而又需发展木材加工业的发展中国家有着重要意义。在开发利用中,对生长快、含量高、性能好、成本低的黑荆树单宁应予高度重视。
中国需要大力发展人造板工业,与之相应的胶粘剂也要加快发展。因此,今后利用国内自然条件和加工能力,通过大力发展黑荆树,每年提供大量黑荆树单宁用来制胶,对人造板工业的发展将起到重要的保证作用。