園藝綠化用膠粘劑的合成與粘接性能研究

王瑜，李福全

摘要：為了開發出環保型高性能園藝綠化用膠粘劑，考察了各種條件因素對園藝綠化用膠粘劑的游離甲醛、游離苯酚含量和粘接強度的影響。結果表明，當膠粘劑中NaOH用量為4%、木質素取代率為40%、反應溫度和時間分別為80 ℃和1.5 h、甲醛/木質素比例為10%時，膠粘劑具有較低的游離甲醛、游離苯酚和較高的膠合強度。在此基礎上，進一步研究表明，尿素添加有助于提升膠粘劑的膠合強度，且隨著尿素添加量升高，膠粘劑的膠合強度先增大后減小，在尿素添加量4%時取得最大值。

關鍵詞：膠粘劑；影響因素；游離苯酚；游離甲醛；膠合強度

中圖分類號：TQ433.4+31文獻標志碼：A文章編號：1001-5922（2023）12-0038-04

Study on synthesis and adhesive properties?of horticultural and greening adhesives

WANG Yu1，LI Fuquan2

（1.Sichuan Academy of Medical Sciences & Sichuan Provincial Peoples Hospital，Chengdu 610072，China;2.Chongqing University of Technology，Chongqing 400054，China）

Abstract：In order to develop environmental friendly high performance horticultural and greening adhesive，the effects of various conditions on the content of free formaldehyde and phenol and the bonding strength of horticultural and greening adhesive were investigated.The results showed that when the amount of NaOH in the adhesive was 4%，the lignin substitution rate was 40%，the reaction temperature and time were 80 ℃ and 1.5 h，respectively，and the formaldehyde/lignin ratio was 10%，the adhesive had lower free formaldehyde，free phenol，and higher adhesive strength.On this basis，further research showed that the addition of urea helps to improve the bonding strength of the adhesive，and with the increase of the amount of urea added，the bonding strength of the adhesive first increased and then decreased，reaching a maximum value when the amount of urea added was 4%.

Key words：adhesive;influencing factors;free phenol;free formaldehyde;bond strength

在園林綠化建設過程中，不同的基礎設施都或多或少用到膠粘劑材料[1]，而隨著節能環保要求的提高和人們對健康關注度的提升，用于園林綠化的膠粘劑除需要滿足相應性能指標要求外[2-6]，還需要具有良好的環保性。因此，具有良好耐水性、耐候性的酚醛樹脂膠粘劑[7-9]在園藝綠化中受到了普遍關注，并具有良好的市場應用前景，但是其膠接強度和環保性有待進一步提升，為了開發出環保型高性能園藝綠化用膠粘劑，考察了工藝參數對園藝綠化用膠粘劑的游離甲醛、游離苯酚含量及粘接強度的影響，將利于新型高性能園藝綠化膠粘劑的開發，并推動其在更廣泛領域的應用。

1試驗材料與方法

1.1試驗材料

試驗原料包括工業級汽爆木質素、分析純氫氧化鈉、分析純苯酚、分析純甲醛、分析純硫酸、分析純無水乙醚、分析純尿素、工業純酚醛樹脂、市售楊木板和自制蒸餾水。

1.2試樣制備

（1）將熔融苯酚與氫氧化鈉充分混合均勻后，加入總量37%的甲醛，在58 ℃水浴中進行反應60 min，升溫至88 ℃后加入總量37%的甲醛，繼續88 ℃恒溫反應1.5 h，減壓脫水后備用。

（2）木質素酚化改性酚醛樹脂。將一定量汽爆木質素、苯酚和質量分數2%的氫氧化鈉與水攪拌均勻后，在88 ℃水浴中恒溫反應2 h后冷卻至室溫。然后加入80%體積的甲醛，在58 ℃反應1.5 h，繼續升溫至設定溫度，保持設定時間反應，然后將產物在68 ℃脫水形成酚醛樹脂膠粘劑。

1.3測試方法

采用PHS-3C型PH計對膠粘劑進行游離甲醛含量測定[11]，參照標準為GB/T 14074—2006；采用溴量法測定游離苯酚含量[12]，參照標準為GB/T 14074—2006；以厚度2mm的楊木板為原材料，將膠粘劑涂覆表面，壓制成三合板[13]，采用AG-120kN型萬能材料試驗機進行膠合強度測試，參照標準為GB/T 14074—2006。

2試驗結果與分析

2.1木質素取代率

圖1為木質素取代率對園藝綠化用膠粘劑性能的影響，其中，NaOH用量為4%、甲醛/木質素比例（SEL）=10%，反應溫度和時間分別為80 ℃和1.5 h。從游離苯酚測試結果看，隨著木質素取代率增加，膠粘劑中的游離苯酚含量先減小，后增加而后又減小，在木質素取代率為40%時取得最大值；從膠合強度測試結果看，隨著木質素取代率增加，膠粘劑的膠合強度先減小，后增加而后又減小的趨勢，在木質素取代率為40%時取得改性膠粘劑膠合強度的最大值1.11 MPa。對比GB/T 14732—2006標準分析可知，在木質素取代率為40%時，膠粘劑的游離苯酚含量和膠合強度較大，且滿足標準要求，游離苯酚含量≤6%、游離甲醛含量≤0.3%、膠合強度≥0.7[14-16]，為適宜的添加量。

2.2反應溫度

圖2為反應溫度對園藝綠化用膠粘劑性能的影響，其中，NaOH用量為4%、SEL=10%，反應時間為1.5 h、木質素取代率為40%。從游離甲醛含量測試結果看，隨著反應溫度升高，膠粘劑的游離甲醛含量先減小后增加，在反應溫度為85 ℃時候取得最小值；從游離苯酚含量測試結果可知，隨著反應溫度升高，膠粘劑的游離苯酚含量先減小后增大，在反應溫度為80 ℃時取得最小值；從膠合強度測試結果看，隨著反應溫度升高，膠粘劑的膠合強度先增大后減小，在反應溫度為80 ℃時取得最大值。結合反應溫度對游離苯酚含量、游離甲醛含量和膠合強度的測試結果可知，當反應溫度為80 ℃時膠粘劑具有較高的膠合強度和較低的游離苯酚含量，為適宜的反應溫度。

2.3反應時間

圖3為反應時間對園藝綠化用膠粘劑性能的影響，其中，NaOH用量為4%、SEL為10%，反應溫度為80 ℃、木質素取代率為40%。從游離甲醛含量測試結果看，隨著反應時間延長，膠粘劑的游離甲醛含量先減小后增加，在反應時間為1.5 h時候取得最小值；從游離苯酚含量測試結果可知，隨著反應時間升高，膠粘劑的游離苯酚含量先減小后增大，在反應時間為1.5 h時取得最小值；從膠合強度測試結果看，隨著反應時間升高，膠粘劑的膠合強度先增大后減小，在反應時間為2 h時取得最大值，且與反應時間為1.5 h時差別不大。結合反應時間對游離苯酚含量、游離甲醛含量和膠合強度的測試結果可知，當反應時間為1.5 h時膠粘劑具有較高的膠合強度、較低的游離苯酚含量和游離甲醛含量，為適宜的反應時間。

2.4氫氧化鈉用量

圖4為氫氧化鈉對園藝綠化用膠粘劑性能的影響，其中，SEL=10%、木質素取代率為40%、反應溫度和時間分別為80 ℃和1.5 h。從游離甲醛含量測試結果看，隨著氫氧化鈉用量增加，膠粘劑的游離甲醛含量逐漸減小，在氫氧化鈉用量為5%時候取得最小值；從游離苯酚含量測試結果可知，隨著氫氧化鈉用量升高，膠粘劑的游離苯酚含量先減小后增大，在氫氧化鈉用量為3%時取得最小值，且與氫氧化鈉用量為4%時差別不大；從膠合強度測試結果看，隨著氫氧化鈉用量升高，膠粘劑的膠合強度先增大后減小，在氫氧化鈉用量為4%時取得最大值。結合氫氧化鈉用量對游離苯酚含量、游離甲醛含量和膠合強度的測試結果可知，當氫氧化鈉用量為4%時膠粘劑具有較高的膠合強度、較低的游離苯酚含量和游離甲醛含量，為適宜的氫氧化鈉用量。

2.5甲醛/木質素比例

圖5為甲醛/木質素比例對園藝綠化用膠粘劑性能的影響，其中，NaOH用量為4%、木質素取代率為40%、反應溫度和時間分別為80 ℃和1.5 h。從游離甲醛含量測試結果看，隨著甲醛/木質素比例增加，膠粘劑的游離甲醛含量先增加后減小，在甲醛/木質素比例為5%時取得最小值；從游離苯酚含量測試結果可知，隨著甲醛/木質素比例升高，膠粘劑的游離苯酚含量逐漸減小，在甲醛/木質素比例為12%時取得最小值；從膠合強度測試結果看，在甲醛/木質素比例10%時取得最大值。結合甲醛/木質素比例對游離苯酚含量、游離甲醛含量和膠合強度的測試結果可知，當甲醛/木質素比例為10%時膠粘劑具有較高的膠合強度、較低的游離苯酚含量和游離甲醛含量，為適宜的甲醛/木質素比例。

2.6尿素添加量

圖6為尿素添加量對園藝綠化用膠粘劑性能的影響，其中，NaOH用量為4%、木質素取代率為40%、反應溫度和時間分別為80 ℃和1.5 h、甲醛/木質素比例為10%。從游離甲醛含量測試結果看，隨著尿素添加量增加，膠粘劑的游離甲醛含量先減小后增大，在尿素添加量為4%時取得最小值；從游離苯酚含量測試結果可知，隨著尿素添加量升高，膠粘劑的游離苯酚含量逐漸增大，在尿素添加量為4%時游離苯酚含量與尿素添加量為2%時相差不大；從膠合強度測試結果看，隨著尿素添加量升高，膠粘劑的膠合強度先增大后減小，在尿素添加量4%時取得最大值。結合尿素添加量對游離苯酚含量、游離甲醛含量和膠合強度的測試結果可知，當尿素添加量為4%時膠粘劑具有較高的膠合強度、較低的游離苯酚含量和游離甲醛含量，為適宜的尿素添加量，這主要是因為在膠粘劑中添加一定量的尿素后，尿素會與膠粘劑中的甲醛發生反應，且由于反應產物的耐水性較差[17-20]，在制備膠合板時會影響其粘接性能，因此，膠粘劑的膠合強度會受到一定影響。

3結語

（1）在木質素取代率為40%時，膠粘劑的游離苯酚含量和膠合強度較大，且滿足標準要求，游離苯酚含量≤6%、游離甲醛含量≤0.3%、膠合強度≥0.7，為適宜的添加量;

（2）隨著反應溫度升高，膠粘劑的膠合強度先增大后減小，在反應溫度為80 ℃時取得最大值;

（3）隨著尿素添加量升高，膠粘劑的游離苯酚含量逐漸增大，在尿素添加量為4%時游離苯酚含量與尿素添加量為2%時相差不大；隨著尿素添加量升高，膠粘劑的膠合強度先增大后減小，在尿素添加量4%時取得最大值。

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