脲醛树脂合成的影响因素及其在室内装饰中的应用

张瑞娟

（郑州工业应用技术学院，河南省郑州市 451150）

室内装饰墙面材料在室内装饰中起关键性作用，因此，墙面装饰材料好坏直观体现室内装饰效果，起到了绝热、防潮、防火、吸声、隔音等保护建筑物的功能，延长建筑物寿命，满足人们对装修的高标准需求［1-2］。使用不好的装修材料会影响室内空气质量。徐金梅等［3］采用脲醛树脂制成的胶制品在墙面装修中存在一些限制，最突出的问题就是在胶制品生产、加工过程中释放出游离甲醛，对人体健康带来一定威胁。段云海等［4］对室内空气污染物检测分析发现，室内苯超标54%，甲苯超标35%，对人体健康危害较大。在中、弱碱性条件下，尿素与甲醛通过缩聚反应得到脲醛树脂。该树脂成本较低，性能良好，是室内装饰墙面材料的主要胶黏剂，占木板工业用胶量的85%以上。结合脲醛树脂属性，本文主要综述了脲醛树脂在室内装饰中的应用情况。

1 脲醛树脂合成的影响因素

三聚氰胺和聚乙烯醇用量是影响脲醛树脂固体合成、液体合成及脲醛树脂胶制品合成的主要因素。

1.1 三聚氰胺和聚乙烯醇用量对脲醛树脂固体合成的影响

许善锋等［5］在核桃粕改性三聚氰胺脲醛树脂的制备与热降解性能研究中发现，采用核桃粕作为添加剂，与三聚氰胺改性脲醛树脂共聚于胶合板上，合成了核桃粕改性三聚氰胺脲醛树脂。随着三聚氰胺和聚乙烯醇用量的不断增加，脲醛树脂固体含量逐渐降低。在酸性条件下，羟基会与聚乙烯醇形成醚键，极大降低了脲醛树脂的反应活性，固体含量相对降低。由于三聚氰胺和聚乙烯醇用量较高时，脲醛树脂固化时间相对较长，因此，容易出现固化不稳定的现象。以核桃粕的黏度、游离甲醛含量、甲醛释放量等为指标，发现了核桃粕的最佳用量，研究了核桃粕和脲醛树脂的热降解行为。结果表明，核桃粕改性三聚氰胺脲醛树脂热压板的甲醛释放量为0.4 mg/L，达到E0级板材甲醛释放量的要求，板材黏接强度也得到相应提高。洪晓东等［6］研究了改性脲醛树脂的合成及性能，随着三聚氰胺、聚乙烯醇复合改性剂用量增加，脲醛树脂游离甲醛含量及固化时间随之降低，压缩强度有所增加。

1.2 三聚氰胺和聚乙烯醇用量对脲醛树脂液体合成的影响

金立维等［7］制备了E1级三聚氰胺改性脲醛树脂，并研究了三聚氰胺和聚乙烯醇用量对脲醛树脂溶液均匀性的影响。由于羟基脲衍生物在酸性条件下会与树脂中添加的三聚氰胺发生缩合反应，完全封闭了相对活泼的羟甲基，通过在该分子中引入相对稳定的环状结构，能够极大减少脲醛树脂中的亲水基团。在酸性条件下，三羟甲基脲与三聚氰胺的加成反应相对较快，增加了胶制品的均匀性。当聚乙烯醇用量不断增加时，液体溶解度逐渐降低，溶液会出现许多小颗粒，在很大程度上影响脲醛树脂液体合成效果。曹晓玲等［8］制备了脲醛树脂胶黏剂，并研究了其性能。发现，当三聚氰胺用量为尿素质量的4%时，合成的脲醛树脂胶黏剂综合性能较好，能够达到绿色环保要求。

1.3 三聚氰胺和聚乙烯醇用量对脲醛树脂胶制品合成的影响

随着三聚氰胺和聚乙烯醇用量的不断增加，脲醛树脂胶制品中游离甲醛含量降低。黄冠群等［9］采用正交试验法研究有机物对脲醛树脂胶黏剂中游离甲醛含量的影响，发现随着脲醛树脂中三聚氰胺用量的不断增大，树脂的存储稳定性越来越好，黏度也越来越好。当聚乙烯醇用量过多，随着聚乙烯醇用量的不断加大，胶制品溶解度变小，树脂稳定性降低，存储周期变短。在酸性条件下，聚乙烯醇能够与甲醛反应直接生成聚乙烯醇缩甲醛，即使在聚乙烯醇用量较低时，依然能够与脲醛树脂中的游离甲醛发生反应，使胶制品中的游离甲醛含量极大降低。

禄树晖等［10］对尿素-甲醛的成环化反应进行研究，在脲醛树脂合成初期，将脲醛衍生物脲化，再合成脲醛树脂。采用傅里叶变换红外光谱研究了pH值、反应温度、反应时间及催化剂种类对脲醛环化反应中脲醛含量的影响。发现引入脲醛环等环状结构物可有效提高脲醛树脂胶黏剂的耐水性能；在75 ℃以上，反应产物中可形成一定量的脲环状结构物。在pH值为8左右，温度为85 ℃，不用催化剂，反应时间尽量长的情况下，由尿素和甲醛环化反应生成的Uron环的相对值最大。在脲醛树脂合成中引入Uron环结构物质能够提高脲醛树脂的耐水性，由其制成的胶制品耐水性也相对较高，可用作室内胶制品材料。

2 脲醛树脂在室内装饰中的应用

2.1 脲醛树脂在室内装饰板材方面的应用

由脲醛树脂制成的板材在装修市场使用率高达85%以上，应用到室内装饰板材具有质轻、方便加工、韧性强等优点，通过不同的工艺可以提升自身环保性、黏合强度以及耐水性。采用普通木材时，存在内部结构不均匀，容易受到外界湿度变化而出现含水量增加的现象，容易引起板材膨胀或收缩。采用脲醛树脂制成的板材顺纹抗压强度大，具有实用价值。

韩书广等［11］研究甲醛与尿素的摩尔比对制备改性脲醛树脂的影响，发现甲醛与尿素摩尔比在1.1～1.6，合成的脲醛树脂游离甲醛含量相对较高，无法满足环保需求。随着甲醛与尿素摩尔比不断升高，游离甲醛含量逐渐增加，制成的胶制品黏合强度也不断增大，符合木板制作的黏合强度国家标准。

脲醛树脂除了符合板材黏合强度标准外，还要符合环保标准。王兴全［12］研究甲醛与尿素摩尔比对脲醛树脂中甲醛含量的影响时发现，当甲醛与尿素摩尔比较低时，甲醛含量较低，用于人造板生产，符合板材环保产品标准，低游离甲醛含量树脂胶的应用是降低室内装饰墙面甲醛释放的关键。

脲醛树脂在刨花板制造中体现出自身的耐水性。刘明等［13］将脲醛树脂/聚异氰酸酯胶黏剂应用在刨花板中，发现引入脲醛树脂可以显著提高刨花板的耐水性、静曲强度和内结合强度。

2.2 脲醛树脂在室内装饰墙面方面的应用

脲醛树脂受到聚乙烯醇用量影响，缩聚反应快，可以在墙面沙土改良中得到广泛应用。王博等［14］研究聚乙烯醇与有机物混合对沙土改良，发现聚乙烯醇用量对脲醛树脂合成性能影响较大，因此，在室内装饰墙面方面考虑聚乙烯醇用量对树脂性能的影响。脲醛树脂在很大程度上能够根据产品的需要进行设计，在合成脲醛树脂时，加入聚乙烯醇能够快速溶解，保证形成的胶黏剂与沙土混合用于砌筑墙面时，快速凝结，容易控制。

脲醛树脂中含有的多酚，保障了墙面防腐性能。梁坚坤等［15］对糠醇、苯酚及间苯二酚与尿素-甲醛的缩聚反应进行研究，系统地阐述了缩聚反应中的竞争关系：（1）随着反应时间延长，大量亚甲基桥键形成，部分醚键转变为桥键，类似于在酸性条件下观察到的树脂生成过程。在脲醛树脂的合成过程中，存在着大量的竞争反应，其产物的分布与其热力学性质密切相关，但对化学平衡没有影响。（2）苯酚-甲醛-尿素在碱性条件下的缩聚反应，主要是羟基甲基脲与羟基苯酚的自缩聚反应，但在弱酸条件下反应程度较低，羟基甲基脲具有较少的自缩聚结构，甚至无缩聚反应发生，强酸条件下苯酚-脲醛的共聚较自缩聚效果好，使合成的脲醛树脂具有良好防腐性能。

脲醛树脂不仅凝结速度快、防腐性能好，而且在保温方面应用效果良好。张化腾等［16］对三聚氰胺改性脲醛树脂泡沫保温材料性能进行研究，发现该泡沫材料具有良好的阻燃性能，适合作为外墙外保温隔热材料。采用三聚氰胺和脲醛树脂合成三聚氰胺改性脲醛树脂泡沫塑料，可以提高脲醛树脂泡沫塑料的硬度。在脲醛树脂泡沫塑料中引入三聚氰胺有效提高了其抗压强度、耐热性和阻燃性能。

3 结束语

脲醛树脂原料丰富，具有工艺简单、成本低、黏结性好的优势，是室内装饰墙面设计工艺中的主要胶黏剂。通过调整三聚氰胺和聚乙烯醇用量，可将制备的脲醛树脂中甲醛含量降低到国家标准以下，符合环保要求。由脲醛树脂制成的板材在装修市场使用率高达85%以上，应用到室内装饰板材具有质轻、方便加工、韧性强等优点。脲醛树脂受到聚乙烯醇用量影响，缩聚反应快，可以在墙面沙土改良中得到广泛应用。脲醛树脂中含有的多酚，保障了墙面防腐性能。脲醛树脂不仅凝结速度快、防腐性能好，还在保温方面具有良好应用效果。