全 文 ：第 ws卷 第 w期
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林 业 科 学
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三聚氰胺改性脲醛树脂浸渍预油漆纸的耐潮湿性能 3
张一帆 白雪岩
k东北林业大学 哈尔滨 txsswsl
摘 要 } 针对预油漆纸易受潮吸湿的问题 o本文以三聚氰胺与尿素 !甲醛共聚的改性浸渍树脂为对象 o研究经过
树脂浸渍后 o预油漆纸的耐潮性能及影响因素 ∀通过对浸渍纸恒温恒湿处理和定时观测 o发现树脂中三聚氰胺与
尿素的重量比为 tΒx时 o耐潮性能显著提高 ~纸中浸胶量为 vs h和 xs h时 o纸张的吸湿过程不同 o高浸胶量的纸吸
湿速度快 ~在不同的环境湿度下 o浸渍纸的吸湿率随湿度提高而增加 ∀文中还探讨了预油漆纸在不同湿度环境中
的使用和储存对策 ∀
关键词 } 尿素 p三聚氰胺 p甲醛共聚树脂 o浸渍 o预油漆纸 o耐潮湿性能
中图分类号 }×±vuv1t 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kusswlsw p styu p sw
收稿日期 }ussv p sz p ux ∀
基金项目 }国家林业局/ |w{0项目k|| p w p uwl和黑龙江省工业攻关项目kŠ≤st„utxul资助 ∀
3 东北林业大学木工专业 ||级陈辛庚 !黄继丰同学参加了本论文的试验工作 o在此一并致谢 ∀
Ρεσεαρχη ον Μοιστυρε2Ρεσιστανχε οφ Φινιση ΦοιλΙµ πρεγνατεδ ωιτη ΥΜΦ Ρεσιν
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k Νορτηεαστ Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Ηαρβινtxsswsl
Αβστραχτ } ׫¬¶³¤³¨µ¤¬°¨ §¤··«¨ ³µ²¥¯ °¨ ²©·«¨ ©¬±¬¶«©²¬¯ ¥¨¬±ª ¤¨¶¬¯¼ ¤©©¨¦·¨§º¬·«§¤°³o·²²®·«¨ °¨ ¤¯°¬±¨ °²§¬©¬¨§∏µ¨¤
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Κεψ ωορδσ} ˜µ¨¤p °¨ ¤¯°¬±¨ p©²µ°¤¯§¨«¼§¨ ¦²2¦²±§¨±¶¨§µ¨¶¬±oŒ°³µ¨ª±¤·¬²±oƒ¬±¬¶«©²¬¯o ²¬¶·∏µ¨2µ¨¶¬¶·¤±¦¨
预油漆纸k¶¼±·«¨·¬¦√¨ ±¨ µ¨或©¬±¬¶«©²¬¯l o是将表面印有珍贵木纹或其它图案的优质装饰纸 o经水性树脂
浸渍 o再涂布表层涂料等工艺加工制成的一种纸质装饰材料 ∀它是天然薄木装饰材料的理想替代产品 o具有
装饰图案逼真 !光泽柔和 !触感温暖 !耐磨 !抗污染 !使用方便 !造价低廉等特点 o是一种新兴的人造板表面装
饰材料 o广泛用于家具和建筑装修业 ∀
预油漆纸用浸渍树脂主要为脲醛树脂 o脲醛树脂的优点是浸渍性好 !价格低 o但疏水性差 ∀在潮湿条件
下 o如果预油漆纸储存不善 o会产生卷曲变形 o严重受潮时 o会对贴面产生不利影响 ∀为提高脲醛树脂的耐水
性 o可对脲醛树脂进行改性 o改性分共聚和共混两大类 ∀常用的共聚方法是分别用聚乙烯醇 !苯酚 !间苯二酚
和三聚氰胺改善脲醛树脂的结构 o形成共聚树脂k李东光 oussul ∀聚乙烯醇改性后粘度较大 o不适宜浸渍用 ~
苯酚和间苯二酚有颜色不宜用在表面装饰 ~三聚氰胺改性脲醛树脂结果比较理想 o而且易于掌握 o是提高耐
水性最有效的一种方法 ∀
本文以三聚氰胺与尿素 !甲醛共聚的改性浸渍树脂为对象 o考察改性树脂浸渍纸的耐潮性以及浸胶量 !
环境相对湿度对耐潮性的影响 o探讨改性树脂耐潮性的期望值及预油漆纸在潮湿环境下的储存与使用对策 ∀
t 材料与方法
111 原料
三聚氰胺改性脲醛树脂 !脲醛树脂和三聚氰胺树脂 o均为自制 ∀各项指标见表 t ∀
表 1 浸渍树脂各项技术指标
Ταβ .1 Τηε διφφερεντ τεχηνολογψ θυαλιτιεσ οφ τηειµ πρεγνατεδ ρεσινσ
浸渍树脂
Œ°³µ¨ª±¤·¬²± µ¨¶¬±
固体含量
≥²¯¬§¦²±·¨±·Πh
粘度k涂 p w杯l
∂¬¶¦²¶¬·¼kus ε o¶l ³‹
溶水倍数kus ε l
≥²¯∏¥¯¨ °∏¯·¬³¯¨²© º¤·¨µ
改性树脂 ²§¬©¬¨§µ¨¶¬± w| ? t tt ∗ tu {1x ∗ |1s s1x ∗ t
脲醛树脂 ˜µ¨¤©²µ°¤¯§¨«¼§¨ µ¨¶¬± xt ? t tv ∗ tx z1x ∗ {1s p
三聚氰胺树脂 ¨¯¤°¬±¨ ©²µ°¤¯§¨«¼§¨ µ¨¶¬± xw ? t tv ∗ tx {1x ∗ |1s u ∗ v
原纸为印刷木纹图案的装饰纸 o定量 {s ª#°pu o吸水性k®¯ °¨°测定法l顺纹 uy °°#kts °¬±lpt o横纹 uw
°°#kts °¬±lp t ∀固化剂为氯化铵 ∀
112 试件制作
将各树脂中加入适量的固化剂调制成浸渍液 o手工浸纸 o在烘箱中 txs ε 条件下干燥 |s ¶o然后裁制成规
格为长ktss ? tl°° !宽ktss ? tl°°的试件 ∀考虑到本试验不作后续涂料涂饰 o故模拟涂饰烘干工艺将试件
在温度ktwx ? ul ε 条件下再次干燥 |s ¶∀
113 测试方法
上胶量 !挥发物含量 !预固化度的测定依据 ≠Π× ttwv p |v标准进行 ∀
吸湿率的测定是把已称重的试件分别放置在调温调湿箱中 o在规定的时间取出称重 ∀吸湿率的计算公
式如下 } Ω≤k h l € k Ω¥ p Ω¤lΠΩ¤ ≅ tss h ∀其中 Ω≤ 为吸湿率k h l oΩ¤为吸湿前重量kªl oΩ¥为吸湿后重
量kªl ∀
114 贴面方法
基材为中密度纤维板 o胶粘剂为聚醋酸乙烯酯乳胶 o试验热压机温度 tts ∗ tus ε o压力 s1x °¤∀
u 结果与讨论
浸渍纸的各项技术指标测定结果如下 }浸胶量控制在 vs h ∗ vx h和 xs h ∗ xx h两个等级内 o挥发物含
量为 u h ∗ v h o预固化度 zs h以上 o根据李庆章kt|{|l和试验中的摸索 o证明作为试件的浸渍纸可以达到预
油漆纸要求的参数 ∀用它来作耐潮性研究 o可以明确地反应出浸渍用改性树脂的性能 o同时 o因预油漆纸表
面涂料是以三聚氰胺树脂和丙烯酸酯为主要成分 o耐潮湿性能明显好于背面的浸渍树脂 o所以浸渍纸也可以
间接表现出预油漆纸成品在潮湿环境下的状况 ∀
图 t 三种浸渍树脂吸湿率随时间的变化
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²©·«µ¨¨¬°³µ¨ª±¤·¨§³¤³¨µº¬·«·¬°¨
211 三聚氰胺改性脲醛树脂浸渍纸的耐潮性
将三聚氰胺改性脲醛树脂浸渍纸与脲醛树脂 !三聚氰胺树脂
浸渍纸同时放在温度 uy ε !相对湿度 |s h的条件下进行吸湿处
理 o得到浸渍纸的吸水率随时间变化的规律曲线如图 t ∀图中可
以看到浸渍纸吸水率随时间延长而增加 o在开始阶段 t ∗ u «o吸
湿速度快 ou «吸水率可达到平衡时的 ws h ∗ xs h o然后逐渐缓
慢 ouw «左右浸渍纸含水率与环境湿度平衡 ∀
在图 t中 o虽然改性树脂中三聚氰胺与尿素的重量比仅为 tΒ
x o但浸渍纸的吸水率曲线却位居脲醛树脂和三聚氰胺树脂浸渍
纸吸水率曲线的中间 o显示出良好的耐潮湿性能 ∀这是由于改性
树脂采用了三聚氰胺与尿素 !甲醛共聚的工艺方法 o三聚氰胺在
特定的介质环境中与甲醛起加成反应 o生成羟甲基三聚氰胺 o它
又与羟甲基脲进一步缩聚 o形成三聚氰胺改性脲醛树脂k杜官本
等 oussul o其结构式如下 }
vyt 第 w期 张一帆等 }三聚氰胺改性脲醛树脂浸渍预油漆纸的耐潮湿性能
‹’‹u ≤ ‘‹≤’ ‘‹ ≤‹u ‘‹
≤
‘
≤
‹u‘ ‘
‘
≤ ‘‹ ≤‹u ‘ ≤’
共聚交联的结果提高了分子的聚合度 o封闭了大量吸水性基团如 ) ≤‹u ’‹等 ∀因此说明改性后树脂中
的亲水基团减少 o耐潮性明显提高 ∀从本研究的试验结果得知 }采用共聚法生产三聚氰胺改性脲醛树脂 o如
果合成工艺过程处理得好 o可以用少量三聚氰胺 o以低廉的成本 o实现浸渍纸耐潮性能的提高 ∀
212 浸胶量对吸湿率的影响
预油漆纸浸胶量一般不超过 ys h o而浸胶量低于 us h的纸通常是在造纸过程中完成 o也称预浸纸 ∀本
试验针对浸渍生产的情况 o将浸胶量分别为 vs h ∗ vx h的低浸量和 xs h ∗ xx h的高浸量 o对不同浸胶量的
浸渍纸在温度 uy ε !相对湿度 |s h的条件下吸湿的情况作了比较 o结果如图 u ∀高浸胶量的浸渍纸在潮湿环
境下 o吸湿率增长较快 o与环境湿度平衡的时间也较短 ~而低浸胶量的浸渍纸则吸湿速度缓慢 o但最终平衡
时 o两种纸吸湿率是基本相同的 ∀为了验证试验的可靠性 o在同样条件下考察了脲醛树脂和三聚氰胺树脂浸
胶量对吸湿率的影响 o也有同样的结果k图 vl ∀这说明在一定范围内 o浸胶量对浸渍纸的吸湿量无影响 o而
对吸湿过程有一定影响 ∀分析认为 }在浸胶量 vs h ∗ xx h范围内 o无论纸中浸胶量大小 o纸张内部的纤维已
被树脂所浸透 o在树脂完全固化 o形成体型结构的过程中 o树脂与纸产生了化学交联 o其反应生成物为树脂类
的复合材料 ∀这种材料也同样具有改性树脂的亲水基团 o所产生的吸水现象是树脂的亲水基团与空气中水
分结合的结果 o并且 o经过一段时间吸湿后 o也会与环境湿度相平衡 ∀纸的浸胶量是靠设备计量辊的挤压力
控制的 o浸胶量高的纸张内部空隙中容纳的树脂多 o树脂在烘干时产生三维膨胀 o因此能够与外界环境接触
的表面积大 ∀在湿空气压力作用下 o树脂与水的结合能量大 o所以吸水速度快 o这是低浸胶量纸所不及的 ∀
但是无论纸张中树脂的表面积大小 o完全固化后生成同样的复合材料 o其结构本身决定了最终有相同的平衡
含水率 ∀对预油漆纸来说 o不同浸胶量的产品 o它的性能 !质量和用途有区别 o例如浸胶量 vs h左右时 o产品
的柔韧性好 o适用于人造板家具上带有过渡圆边 !线形 !弯曲等造型的包复装饰 ~而浸胶量 xs h左右的预油
漆纸质地挺括 !涂膜饱满 o适用于家具平面的装饰 ∀因此 o考察不同浸胶量预油漆纸的耐潮性 o可有助于解决
预油漆纸储存 !使用中的实际问题 ∀
图 u 浸胶量对改性树脂浸渍纸吸湿率的影响
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图 v 浸胶量对脲醛树脂和三聚氰胺甲醛
树脂浸渍纸吸湿率的影响
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³¤³¨µ¬°³µ¨ª±¤·¨§º¬·« ˜ƒ ¤±§ ƒ213 不同湿度下的吸水率
我国地域辽阔 o气候条件相差很大 o预油漆纸储存 !使用中因地区 !季节不同所面临的吸水受潮问题各不
相同 ∀据有关气象资料 o国内部分城市气象相对湿度统计情况见表 u ∀
wyt 林 业 科 学 ws卷
表 2 部分城市相对湿度统计表
Ταβ .2 Τηε ρελατιϖε ηυµιδιτψστατιστιχσταβλε οφ σοµε χιτιεσ
城市
≤¬·¼
各月份相对湿度
• ¨¯¤·¬√¨ °²¬¶·∏µ¨ ¦²±·¨±·
²©¤√¨ µ¤ª¨ °²±·«Πh
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年平均
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城市
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北京 …¨ ¬­¬±ª vv xy x{ yx w| wu xv 上海 ≥«¤±ª«¤¬ y{ zx {z {w zy yy zz
石家庄 ≥«¬­¬¤½«∏¤±ª ws xw xu zw ys xt x{ 合肥 ‹ ©¨¨¬ ys z| zs z| zz zy zw
沈阳 ≥«¨ ±¼¤±ª wy xy yt zw xx y{ ys 武汉 • ∏«¤± yv zz {u z{ {u yt zx
哈尔滨 ‹¤µ¥¬± yw xx yw zw xy zv yw 长沙 ≤«¤±ª¶«¤ y{ {v {{ {y {x y{ {t
济南 ¬±¤± vz xt xx zw x{ wx xy 广州 Š∏¤±ª½«²∏ yt z{ z| {x zs xv zw
西安 ÷¬. ¤± ws x| yx yz z| xy yv 重庆 ≤«²±ª´¬±ª zz {t {v zw {z {y {s
兰州 ¤±½«²∏ vy vw xy xt yw w{ w| 南宁 ‘¤±±¬±ª zt zy {t {y z| zs z{
本研究根据上述资料选取了几个有代表性的气候条件即相对湿度为 ys h !{s h !|s h o温度 us ∗ uz ε o
观察改性树脂浸渍纸在这些条件下的吸水率变化情况 o见图 w ∀结果表明 }在温度 uy ε !相对湿度 ys h时浸
渍纸的吸水率变化不大 o最大值不超过 x h ∀在这种气候环境下 o储存 !使用不会影响预油漆纸的各种性能 ∀
在我国北方和内地部分地区 o即使在夏季 o室内的相对湿度通常不超过 ys h o因此 o预油漆纸可以很方便地
加工使用 o储存也基本不需要空调设施 ∀
图 w 不同湿度下改性树脂浸渍纸
吸湿率随时间的变化
ƒ¬ªqw ׫¨ ¦«¤±ª¨ ²©¤¥¶²µ¥¨§ °²¬¶·∏µ¨ µ¤·¬²²©·«¨ °²§¬©¬¨§
µ¨¶¬±º¬·«·«¨ ·¬°¨ ¬±·«¨ ¦²±§¬·¬²±¶²©§¬©©¨µ¨±·µ¨ ¤¯·¬√¨ «∏°¬§¬·¼
当温度 us ε !相对湿度 {s h时 o浸渍纸的吸水率明显提
高 ouw «内可与环境湿度平衡 o吸水率达到 tu h左右 ∀此时
纸张外观蔫软发潮 o如马上实施热压贴面 o高温高压下可以使
预油漆纸迅速排湿 ∀如果采用辊压贴面 o最好是对基材进行
预热后再覆面 o有利于预油漆纸中水分的挥发 ∀以上两种方
式贴面后都不影响装饰效果 ~但是这种条件下 o产品不宜长期
存放 o储存期不超过 u ∗ v个月 ∀
在温度 uy ε !相对湿度 |s h时 o浸渍纸的吸水率进一步
大幅度提高 o各阶段吸水量超过相对湿度 {s h时的一倍 o此
时浸渍纸湿软 !卷曲 o甚至带有微小的雾珠 o说明 {s h ∗ |s h
相对湿度是预油漆纸吸水率变化最敏感的环境范围 ∀而在我
国南方地区 o每年都有一段时间 o气候的相对湿度处于这一范
围之中 o因此 o预油漆纸在潮湿季节的生产使用中 o要特别注
意防潮 o密封包装 o当天未使用完的产品要及时包好 o以保证
贴面后的质量 ∀产品储存库要设调温调湿装置 o储存期不超过 t ∗ u个月 ∀
v 结论
预油漆纸在放置中会吸收空气中的水分 ouw «后与环境湿度相平衡 ~采用三聚氰胺 !尿素与甲醛共聚制
成的改性脲醛树脂 o当三聚氰胺与尿素的重量比为 tΒx时 o浸渍纸耐潮性明显提高 o可达到脲醛树脂和三聚
氰胺树脂浸渍纸吸水率的中间值 ~在浸胶量 vs h ∗ xx h范围内 o浸胶量对浸渍纸的最终吸水率无影响 o但是
对吸水过程有影响 o高浸胶量的纸初期吸水速度快 o与环境湿度平衡的时间短 ∀
改性脲醛树脂浸渍纸在不同湿度条件下吸水率差别很大 o当空气相对湿度在 ys h时 o吸水率低于 x h o
可以保证储存 !使用安全 ∀当相对湿度在 {s h时 o吸水率可达到 tu h o虽不影响使用 o但产品必须密封储存 o
储存期不应超过 u ∗ v个月 ∀当相对湿度为 {s h ∗ |s h时 o吸水率将大幅度上升 o甚至超过 ux h o会对产品
产生破坏性影响 ∀因此 o应储存在有空调设施的室内 o储存期不超过 t ∗ u个月 ∀
参 考 文 献
杜官本 o杨 忠 o廖兆明等 q尿素 p三聚氰胺 p甲醛共聚树脂应用进展 q林产工业 oussukwl }tw
李东光 q脲醛树脂胶粘剂 q北京 }化学工业出版社 oussu }uyu p uzs
李庆章 q人造板表面装饰 q哈尔滨 }东北林业大学出版社 ot|{| }utu p uus
xyt 第 w期 张一帆等 }三聚氰胺改性脲醛树脂浸渍预油漆纸的耐潮湿性能