人造板的甲醛释放及其控制技术

1. 人造板的甲醛释放及其控制技术 木质科学与装饰工程学院 吴章康教授

2. 主要内容 • 1、甲醛的基本性质与来源 • 2、甲醛对人和动物的影响 • 3、甲醛释放量的限制 • 4、人造板的甲醛散发 • 5、控制人造板甲醛释放的技术措施

3. 1、甲醛的基本性质与来源 • 1.1 甲醛的基本性质 • 蚁醛（福尔马林），分子式HCHO，分子量30.03，熔点－118℃，沸点－19℃。 • 1.1.1 物理性质 • 常温下，为无色的刺激性气体。 • 1.1.2 化学性质 • 甲醛是一种反应性很强的化合物。

4. 甲醛与尿素生成脲醛树脂； • 甲醛与苯酚缩合生成酚醛树脂。

5. 1.2 甲醛的来源 • 1.2.1 自然界 • 大气对流层中的甲醇。 • 1.2.2 室外空气 • 汽车排放的尾气。 • 1.2.3 室内空气 • 家具和室内装饰材料。

6. 2、甲醛对人和动物的影响 • 甲醛对人和动物具有毒害作用和致癌作用。 • 2.1 对人体的影响 • 2.1.1 急性毒作用 • 表现为对眼睛、皮肤、粘膜的刺激作用，引起眼痛、流泪、皮炎等症状。 • 气态甲醛：眼刺激阈0.06mg/m3，嗅觉刺激阈0.06~0.22mg/m3，上呼吸道刺激阈0.12mg/m3。

7. 2.1.2 长期慢毒性 • 1）对免疫系统的影响 • 嗅觉功能减退，嗅敏度降低；慢性呼吸道疾病增加。 • 2）遗传毒性 • 甲醛浓度1.24mg/m3， 3.71mg/m3，甲醛对细胞 DNA有明显的损伤作用。

8. 3）长期接触甲醛的职业人员 • 胶合板厂工人一般都有明显的呼吸道炎症。 • 解剖实验室人员，患有眼炎(88%)、鼻炎(74%)、喉炎(29%)等多种疾病。 • 2.1.3 致癌作用 • 有研究表明：长期接触甲醛，肺癌发病率增加1.6倍。对265家公司的考察结果：肺癌与甲醛水平没有直接联系，而鼻癌和结肠癌与甲醛暴露水平有明显相关性。

9. 2.2 对动物的影响 • 对动物的实验表明，当甲醛浓度为3ppm时，出现对猴子鼻粘膜的刺激作用，而老鼠的体重增加速率放慢了。 • 甲醛使得小鼠的免疫器官即胸腺、脾脏重量显著下降，对小鼠的细胞免疫和巨噬细胞吞噬功能具有明显的抑制作用。 • 当吸入甲醛19.26mg/m3连续2年，50％大鼠诱发出鼻腔癌。

10. 3、甲醛释放量的限制 • 3.1 工作场所与室内环境中的限制 • 3.1.1 工作场所最大允许的甲醛浓度 • 各国限定范围为１-３ppm。例如：德国、丹麦和波兰为１ppm，英国、荷兰和瑞典为２ppm，美国和澳大利亚为３ppm，俄罗斯为0.5 ppm 。 • 我国《工业企业设计卫生标准》GBZ1-2002和《工作场所有害因素职业接触限值》GBZ2-2002规定，车间内的甲醛气体浓度不得超过0.5mg/m3。

11. 3.1.2 居住环境最大允许的甲醛浓度 • 德国：居住室内允许甲醛浓度的最大极限值0.1ppm；若短时间置身甲醛环境中，允许甲醛浓度的最大极限0.06ppm；若长时间置身甲醛环境中，允许甲醛浓度的最大极限0.02ppm。 • 我国的室内空气质量标准规定甲醛一次最高允许浓度为0.05mg/m3。

12. 我国有关调查发现：宾馆新装修后的甲醛浓度峰值达0.85mg/m3。一般住宅新装修后的甲醛浓度峰值0.20mg/m3，个别的达到0.87mg/m3。新家具内的甲醛浓度达2.31mg/m3，使用两年的家具内甲醛浓度0.26～0.69mg/m3。我国有关调查发现：宾馆新装修后的甲醛浓度峰值达0.85mg/m3。一般住宅新装修后的甲醛浓度峰值0.20mg/m3，个别的达到0.87mg/m3。新家具内的甲醛浓度达2.31mg/m3，使用两年的家具内甲醛浓度0.26～0.69mg/m3。

13. 人造板及其制品中甲醛释放限量GB18580-2001 3.2 人造板甲醛释放的限制

14. 4、人造板甲醛散发 • 采用氨基树脂胶粘剂生产的人造板，无论在生产或使用过程中，都可能散发一定数量的甲醛。 • 人造板中的甲醛来源：极少量来自于木材原料；而主要来自木材胶粘剂。

15. 4.1 生产过程的甲醛释放 • 包括物料干燥、粉尘燃烧和热压过程。 • 干燥过程：木材中的木素热解生成甲醛；木素或半纤维素分解产生的甲醇可能转化为甲醛； • 热压过程：板坯排出的气体中含有大量甲醛；尤其是压板张开时，甲醛释放量急剧上升。

17. 4.2 使用过程的甲醛释放 • 板材中的游离甲醛以及热压过程中形成的不稳定甲醛聚合物； • 未完全网状化的树脂（羟甲基）； • 完全网状化的树脂（通过水解作用）。

18. 5、控制人造板甲醛释放的技术措施 • 通常情况下，影响脲醛树脂胶人造板产品甲醛释放量的工艺因素有：原料材种，胶粘剂的摩尔比及缩聚工艺，固化剂的种类与用量，添加剂的种类与用量，板坯含水率，热压工艺条件，堆放条件，以及后期处理等。因此，人造板生产企业完全可以在一定程度的甚至是相当大的范围内人为地降低人造板产品的甲醛释放量。

19. 5.1 胶粘剂 • 5.1.1 胶粘剂合成 • 1、摩尔比 • 随着甲醛与尿素的摩尔比增加，树脂中的游离甲醛和树脂使用中的甲醛释放量均增加。

20. 摩尔比对树脂中游离甲醛的影响

21. 低摩尔比带来的问题 • 树脂的固化时间延长； • 树脂的耐水性下降； • 胶合强度下降； • 初粘性降低； • 树脂的贮存稳定性差，贮存期短。

22. 2、投料次数 • 对于相同摩尔比的情况，采用二次或多次缩聚反应，可以降低树脂中的游离甲醛含量。

23. 5.1.2 调胶 • 加入甲醛捕捉剂，吸附释放的甲醛，或与甲醛发生不可逆的化学反应。 • 甲醛捕捉剂的种类 • 氨或含氨基化合物：尿素，三聚氰胺、双氰胺等； • 含蛋白质的天然化合物：淀粉、大豆粉、小麦粉、木粉等； • 无机化合物：硅石、膨润土等。

24. 5.1.3 无醛胶 1、蛋白质胶粘剂的改性。 2、酚醛树脂胶的甲醛释放量极低。 3、异氰酸酯胶几乎无甲醛释放。 4、无醛胶和脲醛树脂胶的混合使用。

25. 5.2 热压工艺 • 热压过程中的甲醛释放: • UF=0.044A+0.54B+0.79C-(11.6±0.74) • A—热压温度℃，B—板坯含水率％，C—树脂中游离醛含量％。 • 5.2.1 热压温度 • 提高热压温度和延长热压时间，可以降低板材的甲醛释放量； • 5.2.2 板坯含水率 • 板坯含水率越低，甲醛释放量越小。

26. 5.3 后期处理 • 5.3.1 氨处理 • 1、原理：氨与甲醛发生反应；氨与板材中的游离酸反应，抑制树脂的酸性水解。 • 6CH2O+4NH3=C6H12N4+6H2O-339kj • 2、技术措施 • 1）FD-EX法； • 2）RYAB法。

27. 1）FD-EX法 • 吸收室：35℃氨气处理； • 脱吸室：鼓风机吹净室内与板面的氨气； • 固定室：游离氨与甲酸反应生成甲酸铵，继而与甲醛结合。

29. 2）RYAB法 • 上罩内导入氨气或氨与空气的混合气体；下罩内抽吸为真空。 • 处理后，可使甲醛释放量降低57％～71％。

30. 5.3.2 尿素处理 • 1、原理 • 尿素和甲醛发生化学反应；热的尿素溶液分解产生氨离子，氨离子与甲醛发生化学反应。 • 2、处理方法与效果 • 人造板堆放前，用热的尿素溶液喷洒板材表面（每1L水中加入100g 尿素，每m2板材喷洒400g溶液），板材甲醛释放量约降低30％～50％。

31. 5.3.3 封闭处理

32. 6 小 结 • 1、甲醛是室内空气污染的主要成分，来自于家具与室内装修材料；甲醛对人体和动物具有较大的危害性，有关法规已给予一定的限制； • 2、人造板产品的甲醛散发主要来自木材胶粘剂：树脂中残留的游离甲醛，树脂固化反应不完全或完全固化但发生酸解而释放出甲醛。 • 3、控制人造板甲醛释放的技术措施包括胶粘剂、热压工艺和后期处理三个方面。

33. THANK YOU!