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朱林晖等:降低PVF胶粘剂游离甲醛含量的研究
1873
降低PVF胶粘剂游离甲醛含量的研究
朱林晖',张从旺',唐尧基,黄仁和',丁马太2,3
(1.山东科技大学化学与环境工程学院,山东青岛266510;
2.龙岩学院化学与材料工程系,福建龙岩,364000:3.厦门大学材料学院,福建厦『门361005)
摘要:通过聚乙烯醇与甲醛缩合反应温度、时间、1h;冷至室温即得尿素改性PVF胶粘剂。
pH值以及改性剂的研究,获得了制备粘接强度不下2.2.4复合改性PVF胶粘剂的制备
降、游离甲醛含量只有0,26%、优质环保聚乙烯醇缩
PVA、淀粉和水以5:1:30质量比于三颈瓶热至
甲慾(PVF)胶粘剂的最佳工艺条件。
90C左右,恒温搅拌约30min;降至60℃,用6mol/L
关键词:聚乙烯醇缩甲醛胶;游离甲醛;粘接强度
盎酸调节pH为2;再升至85℃,加人甲醛溶液反应
中图分类号:TQ433.9
文献标识码:A1.5h;继加入与PVA的质量比为1:9的50%尿素溶
文章编号:1001-9731(2010)11-1873-03
液,85℃反应1h;降至60C,用NaOH溶液调节pH为
引言
7;冷至室温即得淀粉/尿素复合改性PVF胶粘剂。
主要性能测试方法
VF胶粘剂俗称107胶,因价格低廉、性能优良2.3.1固含量的测定
而被广泛应用于建筑装饰、木材加工等领域。近年来,
烘干称量法:在准确称重的坩埚内倒入2.0g左右
随着工业文明的发展及人们生活水平的提高,PVF胶胶液,准确称重后于250℃加热至恒重,计算不挥发物
粘剂游离甲醛含量越来越备受关注。此前,不少人曾
为此多方尝试,但在降低其游离甲醛含量的同时,却也含量。
2.3.2粘度的测定
使得其粘接强度明显降低门。本文旨在探索既能降低
游离甲醛含量、又能确保粘接强度不下降的制备PVF
NDJ-7型旋转粘度计,室温测定
粘接强度的测定
胶粘剂的最佳缩合反应工艺条件;进而,通过改性剂改
于胶粘剂中加人4%(质量分数)建筑用沙并混
性,制得优质环保的PVF胶粘剂。
匀;以标准制样机制备50mm×50mm的砂芯试样,烘
2实验
干;测定试样的压缩强度,检测胶粘剂对沙子的粘接性
2.1原料与试剂
能
聚乙烯醇(PVA):17-99,工业品;甲醛溶液
4游离甲醛含量的测定
36.5%),工业品;玉米淀粉:市售,食品级。其余试剂
令准确计量的过量 NAHSO与准确计量样品中
均为分析纯
残留的HCHO充分反应;继以准确计量的过量碘氧化
2.2胶粘剂的制备
戏留的 NAHSO2;再用标准Na2S2O3溶液回滴残留的
2.2.1PVF胶粘剂的制备
碘;最后,根据以上各计量,计算出游离甲醛的含量
将质量比为1:10的一定量PVA和水加人三颈反应的化学方程式为:
瓶中,90C搅拌约30min,使完全溶解;降至60C,用
HCHO+ NAHSO
HCHOH+ Naz SO
6mol/L盐酸调节pH为一定值;再升至85℃,缓慢加
NAHSO +12+H2O=HI+Nal+H2 SO,
人甲醛溶液并恒温搅拌约60min,使充分反应;再降至
I2+ 2NA2 O; 2NA1-+ Na2 S, O
60℃,用NaOH溶液调节pH为7~8,即得无色透明
具体步骤为:准确称取约0.2g胶样于250mIL碘
的PVF胶液。
量瓶中,加人0.15mol/L的 NAHSC2溶液10mL,室温
2.2.2淀粉改性PVF胶粘剂的制备
放置1h;加入0.1mol/L.的碘液20mL,用0.1mol/L
按照文献[2]方法制备淀粉粘合剂;然后令其与的Na2S2O)标准溶液滴定至淡黄色;加入1mL淀粉指
2.2.1中所制备的PVF胶粘剂按4:14质量比混匀,示剂,继续滴定至蓝色消失为止。在完全相同的条件
即得淀粉改性PVF胶粘剂。
下作一空白试验。游离甲醛含量x(%)按下式计
2.2.3尿素改性PVF胶粘剂的制备
算
令2.2.1中所制备的PVF胶粘剂与50%的尿素
%)=0.03003
C(
100
溶液按40:1质量比于三颈瓶中热至85℃,恒温搅拌
2m
基金项目;山东科技大学科学研究“春蕾计划”资助项目(2009BWZ005)
收到初稿日期:2010-03-02
收到修改稿日期:2010-09-14
通讯作者:朱林晖
作者简介:朱林晖(1976-),女,博土,副教授,硕土生导师,主要从事高分子材料合成与应用研究。
1874
2010年第11期(41)卷
式中,V为试样滴定时消耗Na2S2O3标准溶液的(PVA)在40%~70%之间较为合适的,故本实验选取
体积(mL);。为空白滴定时消耗Na2S2O。标准溶液m(甲醛)/m(PVA)为60%。
的体积(mI-);C为Na2S2O)标准溶液的浓度(mol/3.2缩合反应条件单因素实验
L);m为试样的质量(g);0.03003是每毫摩尔甲醛相
以正交实验所得的最优条件为基础,依据缩合反
当的克数。
应时间、溶液pH、缩合温度各因素对PVF胶粘剂游离
3结果与讨论
甲醛含量的影响趋向,逐一对其进一步考察
3.2.1缩合反应时间的影响
3.1缩合反应条件正交实验
固定m(甲醛)/m(PVA)为60%,pH=2,温度为
缩合反应条件对产品游离甲醛含量有较大影响。85℃,考察不同缩合反应时间对编合产物游离甲醛含
为了寻求最佳的缩合工艺条件,选取甲醛与聚乙烯醇量的影响,结果如图1所示。随着缩合时间的延长,胶
的投料质量比m(甲醛)/m(PVA)、缩合反应的pH粘剂游离甲醛含量先减少后增加,呈曲线变化。反应
值、温度(T)及时间()作为考察因素,设计了如表1所时间为90min时,游离甲醛含量为最低。这是因为缩
示的4因素3水平正交实验。以x(%)优选指标,结合反应时间过短,反应不完全,大量甲醛未及参加反
果见表2(k1~ん表示同一因素各水平X(%)的平均应,致使缩合产物游离甲醛含量较高;但由于醇醛缩合
值,R为极差)
反应是可逆的,反应时间过长,倒反而会导致PVF胶
表1LL9(3)]正交实验表
分子链上部分已缩合的甲醛离解,使得游离甲醛含量
Table 1 Scheme of[L9(31)] orthogonal experiment反而升高,同时也使得缩合产物的耐水性和粘接力下
因素
降。可见,最佳反应时间为90min。
水平
m(甲慾)/m(PVA)(%)」pHT(C)「(min)
120
表2正交实验数据表
Table 2 Data of the orthogonal experiment
因亲
PO 50
实验「m(甲醛)/m(PVA
H
图1缩合反应时间对游离甲醛含量的影响
(C)「(min)(%
Fig 1 Effect of condensation time on free formalde-
1.35
859010.42
hyde content
3.2.2缩合反应pH值的影响
固定m(甲醛)