固化pH值与固化程度对脲醛树脂胶接人造板耐久力学性能及甲醛释放影响研究

人造板胶粘剂主要为脲醛树脂及其改性产品，这些树脂的固化普遍在偏离木材本身pH值较大的酸性条件下完成。固化后脲醛树脂的pH值及固化程度将对人造板的耐久力学性能与甲醛释放量产生重要影响。本课题拟制备不同pH值固化体系，以固化后的脲醛树脂及其胶接人造板为研究对象，采用热机械分析、热分析、气相色谱、红外光谱分析、化学分析及力学性能与甲醛释放量测试等方法手段，通过研究并构建脲醛树脂固化时pH值、固化后pH值以及固化程度对脲醛树脂分子结构、热机械特性及热解特性，人造板热解特性、化学成分、力学性能及甲醛释放量的影响关系，以及在加速老化实验和自然老化实验后，脲醛树脂及其胶接人造板各特性变化关系，揭示固化pH值与固化程度对脲醛树脂胶接人造板耐久力学性能及甲醛释放影响规律，为人造板等木质复合材料的科学生产与安全应用提供理论依据。

针对脲醛树脂/改性脲醛树脂胶接人造板的耐老化性及甲醛释放量与胶粘剂固化前后pH关系等，本课题开展了较为系统的研究。制备了多种低摩尔比脲醛树脂及多种低摩尔比改性脲醛树脂，选用多种单一固化剂及复配固化剂，采用化学分析、热分析、红外分析等方法对各个树脂（胶粘剂）体系的固化特性、热行为、pH变化规律等进行测试；应用各个树脂体系制备出一系列杨木胶合板，采用英国BS5669标准、法国V100和V63标准以及浸渍-干燥循环老化法等人工老化实验方法，对脲醛树脂及改性产品制备的胶合板进行试验，通过甲醛释放量和胶合强度测定，对胶合板耐老化性能进行了表征。课题系统研究了1）低摩尔比脲醛树脂固化特性，2）三聚氰胺改性低摩尔比脲醛树脂的固化特性、热性能及其制备胶合板的胶合强度、甲醛释放量、耐老化性能，3）多官能度化合物改性脲醛树脂的固化特性、热性能及其制备胶合板的胶合强度、甲醛释放量、耐老化性能，4）固化pH值对脲醛树脂及其制备胶合板性能耐老化性能影响，5）改性脲醛树脂在不同固化剂下制备胶合板的耐老化性能。得出主要结论如下：1）遴选出较好的人造板加速老化试验方法。英国标准BS5669三循环老化处理，胶合板力学强度下降30%左右。法国V100老化方法，胶合强度降低约75%。5次V63老化法循环处理，与BS5669三循环老化法结果接近，V63老化法循环法操作更简单、快速。浸渍-干燥循环老化法简单、快速、有效，3次循环处理能够较好地表征人造板老化效果。2）高温、高湿、酸性条件明显加速脲醛树脂及改性产品制备的胶合板老化性能。3）三聚氰胺改性可以提高脲醛树脂胶接胶合板耐老化性能。随三聚氰胺添加量增加（M/U=1%-20%），胶合板耐老化性增强。少量三聚氰胺（M/U=5%）添加，可以有效减小制备工艺条件对胶合板力学性能及甲醛释放量造成的影响，使胶合板各性能相对保持稳定。4）不同固化剂体系下，脲醛树脂胶粘剂固化后pH值相差较大，磷酸氢二铵为固化剂时pH值为3.72，过硫酸铵为2.69。使用氯化铵及其它复合固化剂时，脲醛树脂胶粘剂固化pH值在2.69-3.72之间变化。不同固化剂体系下，胶合板的胶合强度随固化pH值的增加呈提高趋势，甲醛释放量呈现非规律性变化。5）固化剂用量在1%~6%范围内，随着固化剂用量增加，胶合板胶合强度、甲醛释放量、耐老化性能呈下降趋势，树脂固化时间与固化后的pH值呈现非规律性变化。