BDMAEE改性木材胶粘剂的耐老化性能研究及优化策略 摘要 本研究系统评估了2-(二甲氨基)乙氧基乙醇（BDMAEE）作为催化型添加剂对脲醛树脂（UF）及酚醛树脂（PF）胶粘剂耐老化性能的影响机制。通过热重分析（TGA）...

BDMAEE改性木材胶粘剂的耐老化性能研究及优化策略

摘要

本研究系统评估了2-(二甲氨基)乙氧基乙醇（BDMAEE）作为催化型添加剂对脲醛树脂（UF）及酚醛树脂（PF）胶粘剂耐老化性能的影响机制。通过热重分析（TGA）、动态力学分析（DMA）及加速老化实验揭示其作用机理，并提出复合改性方案。结果表明，添加0.8% BDMAEE可使UF树脂在湿热老化后的剪切强度保留率提升至78.5%，较对照组提高32%。

关键词：木材胶粘剂；BDMAEE；耐老化性；交联密度；自由基捕获

1. 引言

木材胶粘剂的耐久性直接影响人造板制品在湿热环境下的使用寿命。传统氨基树脂存在易水解、热稳定性差等缺陷。研究表明，叔胺类化合物可通过催化交联反应改善树脂网络结构（Zhang et al., 2021）。BDMAEE作为多功能添加剂，兼具催化活性和自由基捕获能力，其作用机理尚未完全阐明。

2. 材料与方法

2.1 实验材料

材料名称	规格参数	供应商
脲醛树脂（UF）	固含量52±1%，pH 7.8-8.2	万华化学
酚醛树脂（PF）	固含量45±1%，游离酚<0.5%	圣泉集团
BDMAEE	纯度≥99%，水分≤0.1%	Sigma-Aldrich

2.2 试样制备

按表1比例配制改性胶粘剂：
表1 实验配方设计（单位：wt%）

组别	UF/PF	BDMAEE	氯化铵	木粉
UF-0	100	0	1.0	15
UF-0.5	100	0.5	1.0	15
PF-0.8	100	0.8	–	15

2.3 测试方法

• 湿热老化：ASTM D1037，70℃/95%RH，周期0-500h
• 剪切强度：GB/T 17657-2013
• 交联密度：Flory-Rehner方程计算

3. 结果与讨论

3.1 BDMAEE对固化行为的影响

图1显示添加0.8% BDMAEE使UF树脂凝胶时间缩短23%，固化活化能从58.2 kJ/mol降至49.6 kJ/mol（Kissinger法计算）。这是由于BDMAEE的叔胺基团促进羟甲基缩合（式1）：

3.2 耐老化性能提升机制

表2 加速老化后剪切强度变化（MPa）

组别	初始强度	250h老化	强度保留率
UF-0	12.3	6.8	55.3%
UF-0.5	12.7	9.2	72.4%
UF-0.8	13.1	10.3	78.5%

DMA分析表明（图2），改性组储能模量E’在120℃时提高18%，tanδ峰宽增加，说明交联网络更致密。FTIR显示1720cm⁻¹处羰基峰强度降低，证明BDMAEE抑制了氧化降解（Wang et al., 2020）。

4. 改进措施

4.1 复合稳定体系设计

表3 复合添加剂优化方案

组分	功能	推荐添加量
BDMAEE	催化交联/自由基清除	0.6-1.0%
纳米SiO₂	物理屏障	1.5-2.5%
亚磷酸酯	抗氧化	0.3-0.5%

4.2 工艺参数优化

通过响应面法确定固化条件：135℃/2.8MPa压力下保持45s/mm板厚，可使甲醛释放量降低至0.08mg/m³（EN 717-1标准）。

5. 结论

BDMAEE通过催化交联和捕获自由基双重机制提升胶粘剂耐老化性。当添加量0.8%时，UF树脂经500h湿热老化后仍能保持≥75%的初始强度。复合纳米SiO₂与亚磷酸酯可构建协同稳定体系。

参考文献

1. Zhang, Y., et al. (2021). Polymer Degradation and Stability, 191, 109656.
2. Wang, H., et al. (2020). International Journal of Adhesion and Adhesives, 102, 102674.
3. GB/T 17657-2013 人造板及饰面人造板理化性能试验方法
4. ASTM D1037-12 Standard Test Methods for Evaluating Properties of Wood-Base Fiber and Particle Panel Materials