我国人造板产业持续发展,2015年,产量接近2.87亿立方米,比上年增长4.8%。人造板所用胶黏剂主要为脲醛(UF)树脂,占木材胶黏剂总消耗量的70%以上。UF树脂具有原料充足、价格低廉等优点,但其胶接人造板存在甲醛释放和防水性差的问题。近年来,国家、地方、行业、企业相继发布了新的环保标准,使人造板甲醛释放限量进一步降低。研究降低UF树脂胶接人造板的甲醛释放,提高湿强度,同时保持成本优势一直是UF树脂研究领域的一个重要方向,也是主要目标。本课题在前期工作的基础上,研究低摩尔比(1.05)高醚含量UF树脂及三聚氰胺改性脲醛(UMF)树脂的合成工艺、结构和性能。具体研究树脂合成工艺、三聚氰胺加入点等因素对树脂基本性能的影响以及在新工艺下合成的高醚UMF树脂的结构及其胶接人造板的性能。树脂合成工艺分别采用常规和高醚工艺,其中常规工艺为传统的碱-酸-碱三步合成法;高醚工艺采用2.7的较高甲醛/尿素(F/U)初始摩尔比,并在pH为3.0的较强酸性条件下进行缩聚反应,此条件可增加树脂中亚甲基醚键的含量。UMF树脂中三聚氰胺加入量为尿素用量的5%,分别在加成反应初期,第一次缩聚反应末期和第二次缩聚反应末期加入。基于以上因素和变量共合成了7种不同结构与性能的UF及UMF树脂。分别采用13C核磁共振(13C NMR)和热重(TG)分析表征了树脂的化学结构和热稳定性。压制了三层结构胶合板并测试了板材力学性能及甲醛释放量。经研究发现:1.在采用2.7的初摩尔比,并在pH为3.0的酸性条件下进行缩聚反应,可同时增加树脂中的线性及环状亚甲基醚键的含量。与常规树脂相比,高醚树脂固化时间、适用期和贮存期均较长,游离甲醛含量较低,耐水性较好,1.05摩尔比的高醚UF树脂胶接胶合板的湿剪切强度可达到0.75MPa,符合国家标准对II类胶合板的要求,但其胶接人造板的甲醛释放量较高。2.三聚氰胺在碱性加成阶段初期加入时羟甲基化较充分,产物缩合增加了树脂中线性亚甲基醚键含量,树脂中不存在游离或低取代三聚氰胺。由于三聚氰胺与甲醛的充分结合,导致尿素与甲醛羟甲基化程度下降,缩合生成亚甲基数量减少,因此树脂中剩余羟甲基含量增加。合成的UMF树脂胶合强度和耐水性较高;在酸性缩聚阶段末期加入时合成的UMF树脂胶接人造板的甲醛释放量较低。3.三聚氰胺在UF树脂合成反应末期加入时,没有明显改变体系中亚甲基醚键总量和羟甲基总量。但I类羟甲基含量增加,II类羟甲基含量减少。43%-46%的三聚氰胺以游离态或低羟甲基化物的形式存在于液体树脂中,没有参与树脂的主体结构形成。4.高醚UMF树脂的胶合强度和耐水性随三聚氰胺加入点的后移而逐步降低,但对胶接人造板的甲醛释放量影响不大。在1.05摩尔比下,当三聚氰胺在加成反应初期加入时,采用高醚工艺合成的UMF树脂胶接胶合板湿剪切强度最高可达1.06MPa。综上所述,本文中合成的高醚UF及UMF树脂具有较常规树脂不同的结构和性质,在人造板生产实践中,可通过改变固化剂种类,优化热压工艺,充分利用这类树脂的特性,发挥其优势,对生产实践将具有重要的现实意义和实用价值。