三种农林剩余物改性低摩尔比三聚氰胺改性脲醛树脂性能研究

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为了有效利用生物质资源,提高生物质资源的利用率,拓宽生物质资源的应用领域,本文选取了核桃壳(WS)核桃粕(WD)和茶叶(Tea)为添加剂,探究了WS、WD、Tea改性三聚氰胺改性脲醛树脂(MUF)性能的研究。在研究了超微粉碎WS、WD、Tea与甲醛溶液反应活性基础上,并将WS、WD、Tea添加到MUF树脂合成的第三阶段进行共缩聚。跟踪分析树脂预固化基本性能,表征了WS、WD、Tea对树脂预固化期间树脂黏度、p H值、凝胶时间的影响,评价了WS、WD、Tea对树脂胶合强度和甲醛释放量的影响;探讨了WS、WD、Tea改性MUF树脂热降解性能的影响机理,为WS、WD、Tea改性MUF树脂提供理论依据。主要结论如下:(1)WS、WD、Tea与甲醛反应活性受反应温度和反应时间的影响,当反应溶液的p H=8时,WS、WD、Tea与甲醛反应最佳温度为90℃,反应时间时为0.5-1.5h。Tea与甲醛的反应活性最优、WD次之、WS最差。(2)WS、WD、Tea的添加量分别与WS+Urea、WD+Urea、Tea+Urea的质量比为0.15、0.10、0.15时,制备的核桃壳三聚氰胺改性脲醛树脂(WS+MUF)、核桃粕三聚氰胺改性脲醛树脂(WD+MUF)、茶三聚氰胺改性脲醛树脂(T+MUF)各项基本性能达到最优,制备的胶合板甲醛释放量分别减少了69.43%、71.05%和75.43%,WD+MUF、T+MUF树脂制备的胶合板湿胶合强度分别提高了38.60%和24.00%。WS、WD、Tea对MUF树脂凝胶时间和固化有一定的抑制作用,可能会导致树脂在制备胶合板时热压时间的增长,但有利于延长树脂的适用期和储存寿命。(3)WS、WD、Tea、MUF0、WS+MUF、WD+MUF、T+MUF的热降解可划分为三个热降解阶段:失水阶段、快速热解阶段和炭化阶段。升温速率的增加,最大热降解转化速率和热降解峰值温度随之增加。在树脂合成过程中分别引入WS、WD后,树脂热降解炭残留量减小,耐高温成分降低;在树脂合成过程中引入Tea后,树脂热降解炭残留量增大,耐高温成分增多。(4)使用Kissinger方程和Flynn-Wall-Ozawa方程计算了WS、WD、Tea、MUF0、WS+MUF、WD+MUF、T+MUF热降解活化能。在树脂合成过程中分别引入WS、WD后,树脂的热降解活化能降低,在树脂合成过程中分别引入Tea后,树脂的热降解活化能增加,树脂热稳定性增强。Tea改性MUF树脂能够增强树脂网络结构,能够获得较优的改性效果。
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