园艺绿化用胶粘剂的合成与粘接性能研究

王瑜，李福全

摘要：为了开发出环保型高性能园艺绿化用胶粘剂，考察了各种条件因素对园艺绿化用胶粘剂的游离甲醛、游离苯酚含量和粘接强度的影响。结果表明，当胶粘剂中NaOH用量为4%、木质素取代率为40%、反应温度和时间分别为80 ℃和1.5 h、甲醛/木质素比例为10%时，胶粘剂具有较低的游离甲醛、游离苯酚和较高的胶合强度。在此基础上，进一步研究表明，尿素添加有助于提升胶粘剂的胶合强度，且随着尿素添加量升高，胶粘剂的胶合强度先增大后减小，在尿素添加量4%时取得最大值。

关键词：胶粘剂；影响因素；游离苯酚；游离甲醛；胶合强度

中图分类号：TQ433.4+31文献标志码：A文章编号：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

在園林绿化建设过程中，不同的基础设施都或多或少用到胶粘剂材料[1]，而随着节能环保要求的提高和人们对健康关注度的提升，用于园林绿化的胶粘剂除需要满足相应性能指标要求外[2-6]，还需要具有良好的环保性。因此，具有良好耐水性、耐候性的酚醛树脂胶粘剂[7-9]在园艺绿化中受到了普遍关注，并具有良好的市场应用前景，但是其胶接强度和环保性有待进一步提升，为了开发出环保型高性能园艺绿化用胶粘剂，考察了工艺参数对园艺绿化用胶粘剂的游离甲醛、游离苯酚含量及粘接强度的影响，将利于新型高性能园艺绿化胶粘剂的开发，并推动其在更广泛领域的应用。

1试验材料与方法

1.1试验材料

试验原料包括工业级汽爆木质素、分析纯氢氧化钠、分析纯苯酚、分析纯甲醛、分析纯硫酸、分析纯无水乙醚、分析纯尿素、工业纯酚醛树脂、市售杨木板和自制蒸馏水。

1.2试样制备

（1）将熔融苯酚与氢氧化钠充分混合均匀后，加入总量37%的甲醛，在58 ℃水浴中进行反应60 min，升温至88 ℃后加入总量37%的甲醛，继续88 ℃恒温反应1.5 h，减压脱水后备用。

（2）木质素酚化改性酚醛树脂。将一定量汽爆木质素、苯酚和质量分数2%的氢氧化钠与水搅拌均匀后，在88 ℃水浴中恒温反应2 h后冷却至室温。然后加入80%体积的甲醛，在58 ℃反应1.5 h，继续升温至设定温度，保持设定时间反应，然后将产物在68 ℃脱水形成酚醛树脂胶粘剂。

1.3测试方法

采用PHS-3C型PH计对胶粘剂进行游离甲醛含量测定[11]，参照标准为GB/T 14074—2006；采用溴量法测定游离苯酚含量[12]，参照标准为GB/T 14074—2006；以厚度2mm的杨木板为原材料，将胶粘剂涂覆表面，压制成三合板[13]，采用AG-120kN型万能材料试验机进行胶合强度测试，参照标准为GB/T 14074—2006。

2试验结果与分析

2.1木质素取代率

图1为木质素取代率对园艺绿化用胶粘剂性能的影响，其中，NaOH用量为4%、甲醛/木质素比例（SEL）=10%，反应温度和时间分别为80 ℃和1.5 h。从游离苯酚测试结果看，随着木质素取代率增加，胶粘剂中的游离苯酚含量先减小，后增加而后又减小，在木质素取代率为40%时取得最大值；从胶合强度测试结果看，随着木质素取代率增加，胶粘剂的胶合强度先减小，后增加而后又减小的趋势，在木质素取代率为40%时取得改性胶粘剂胶合强度的最大值1.11 MPa。对比GB/T 14732—2006标准分析可知，在木质素取代率为40%时，胶粘剂的游离苯酚含量和胶合强度较大，且满足标准要求，游离苯酚含量≤6%、游离甲醛含量≤0.3%、胶合强度≥0.7[14-16]，为适宜的添加量。

2.2反应温度

图2为反应温度对园艺绿化用胶粘剂性能的影响，其中，NaOH用量为4%、SEL=10%，反应时间为1.5 h、木质素取代率为40%。从游离甲醛含量测试结果看，随着反应温度升高，胶粘剂的游离甲醛含量先减小后增加，在反应温度为85 ℃时候取得最小值；从游离苯酚含量测试结果可知，随着反应温度升高，胶粘剂的游离苯酚含量先减小后增大，在反应温度为80 ℃时取得最小值；从胶合强度测试结果看，随着反应温度升高，胶粘剂的胶合强度先增大后减小，在反应温度为80 ℃时取得最大值。结合反应温度对游离苯酚含量、游离甲醛含量和胶合强度的测试结果可知，当反应温度为80 ℃时胶粘剂具有较高的胶合强度和较低的游离苯酚含量，为适宜的反应温度。

2.3反应时间

图3为反应时间对园艺绿化用胶粘剂性能的影响，其中，NaOH用量为4%、SEL为10%，反应温度为80 ℃、木质素取代率为40%。从游离甲醛含量测试结果看，随着反应时间延长，胶粘剂的游离甲醛含量先减小后增加，在反应时间为1.5 h时候取得最小值；从游离苯酚含量测试结果可知，随着反应时间升高，胶粘剂的游离苯酚含量先减小后增大，在反应时间为1.5 h时取得最小值；从胶合强度测试结果看，随着反应时间升高，胶粘剂的胶合强度先增大后减小，在反应时间为2 h时取得最大值，且与反应时间为1.5 h时差别不大。结合反应时间对游离苯酚含量、游离甲醛含量和胶合强度的测试结果可知，当反应时间为1.5 h时胶粘剂具有较高的胶合强度、较低的游离苯酚含量和游离甲醛含量，为适宜的反应时间。

2.4氢氧化钠用量

图4为氢氧化钠对园艺绿化用胶粘剂性能的影响，其中，SEL=10%、木质素取代率为40%、反应温度和时间分别为80 ℃和1.5 h。从游离甲醛含量测试结果看，随着氢氧化钠用量增加，胶粘剂的游离甲醛含量逐渐减小，在氢氧化钠用量为5%时候取得最小值；从游离苯酚含量测试结果可知，随着氢氧化钠用量升高，胶粘剂的游离苯酚含量先减小后增大，在氢氧化钠用量为3%时取得最小值，且与氢氧化钠用量为4%时差别不大；从胶合强度测试结果看，随着氢氧化钠用量升高，胶粘剂的胶合强度先增大后减小，在氢氧化钠用量为4%时取得最大值。结合氢氧化钠用量对游离苯酚含量、游离甲醛含量和胶合强度的测试结果可知，当氢氧化钠用量为4%时胶粘剂具有较高的胶合强度、较低的游离苯酚含量和游离甲醛含量，为适宜的氢氧化钠用量。

2.5甲醛/木质素比例

图5为甲醛/木质素比例对园艺绿化用胶粘剂性能的影响，其中，NaOH用量为4%、木质素取代率为40%、反应温度和时间分别为80 ℃和1.5 h。从游离甲醛含量测试结果看，随着甲醛/木质素比例增加，胶粘剂的游离甲醛含量先增加后减小，在甲醛/木质素比例为5%时取得最小值；从游离苯酚含量测试结果可知，随着甲醛/木质素比例升高，胶粘剂的游离苯酚含量逐渐减小，在甲醛/木质素比例为12%时取得最小值；从胶合强度测试结果看，在甲醛/木质素比例10%时取得最大值。结合甲醛/木质素比例对游离苯酚含量、游离甲醛含量和胶合强度的测试结果可知，当甲醛/木质素比例为10%时胶粘剂具有较高的胶合强度、较低的游离苯酚含量和游离甲醛含量，为适宜的甲醛/木质素比例。

2.6尿素添加量

图6为尿素添加量对园艺绿化用胶粘剂性能的影响，其中，NaOH用量為4%、木质素取代率为40%、反应温度和时间分别为80 ℃和1.5 h、甲醛/木质素比例为10%。从游离甲醛含量测试结果看，随着尿素添加量增加，胶粘剂的游离甲醛含量先减小后增大，在尿素添加量为4%时取得最小值；从游离苯酚含量测试结果可知，随着尿素添加量升高，胶粘剂的游离苯酚含量逐渐增大，在尿素添加量为4%时游离苯酚含量与尿素添加量为2%时相差不大；从胶合强度测试结果看，随着尿素添加量升高，胶粘剂的胶合强度先增大后减小，在尿素添加量4%时取得最大值。结合尿素添加量对游离苯酚含量、游离甲醛含量和胶合强度的测试结果可知，当尿素添加量为4%时胶粘剂具有较高的胶合强度、较低的游离苯酚含量和游离甲醛含量，为适宜的尿素添加量，这主要是因为在胶粘剂中添加一定量的尿素后，尿素会与胶粘剂中的甲醛发生反应，且由于反应产物的耐水性较差[17-20]，在制备胶合板时会影响其粘接性能，因此，胶粘剂的胶合强度会受到一定影响。

3结语

（1）在木质素取代率为40%时，胶粘剂的游离苯酚含量和胶合强度较大，且满足标准要求，游离苯酚含量≤6%、游离甲醛含量≤0.3%、胶合强度≥0.7，为适宜的添加量;

（2）随着反应温度升高，胶粘剂的胶合强度先增大后减小，在反应温度为80 ℃时取得最大值;

（3）随着尿素添加量升高，胶粘剂的游离苯酚含量逐渐增大，在尿素添加量为4%时游离苯酚含量与尿素添加量为2%时相差不大；随着尿素添加量升高，胶粘剂的胶合强度先增大后减小，在尿素添加量4%时取得最大值。

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