甲醛捕捉劑的制備與應用效果評價*

劉亞蘭 吳蘊忱 張志軍

（1.東北林業(yè)大學生物質(zhì)材料科學與技術(shù)教育部重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150040；2.黑龍江省木材科學研究所，哈爾濱 150040）

甲醛捕捉劑的制備與應用效果評價*

劉亞蘭1吳蘊忱2**張志軍1

（1.東北林業(yè)大學生物質(zhì)材料科學與技術(shù)教育部重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150040；2.黑龍江省木材科學研究所，哈爾濱 150040）

通過隨機檢測市售膠合板與細木工板，驗證甲醛的釋放量與時間的關(guān)系，結(jié)果表明,人造板材會不斷向周圍釋放游離甲醛；利用酰肼類與無機鹽類化合物等復配成新型甲醛捕捉劑，并用于降低膠合板、細木工板等人造板中甲醛釋放量，對3 mm膠合板的降解效果最為明顯，從E2級的5.4 mg/L降至0.28 mg/L，我國的E1級規(guī)定是≤0.5 mg/L。

甲醛捕捉劑；甲醛；人造板

1 甲醛釋放量研究概述

室內(nèi)甲醛的主要來源是裝飾、裝修材料和家具等，尤以人造板材為重，常見的幾種人造板包括膠合板、細木工板、纖維板、刨花板等；這些人造板中的甲醛釋放周期為3～15年，室內(nèi)裝修后僅靠通風難以從根本上消除甲醛的危害[1-2]。對隨機購買的膠合板和細木工板甲醛釋放情況進行檢測:將兩種不同的人造板按照標準制成試樣，在室溫條件下分別放置0、7、15和30天之后，用干燥器法測試樣品的甲醛釋放量，檢測結(jié)果證明,甲醛的釋放量與時間相關(guān),檢測數(shù)據(jù)見表1。

表1 室溫下人造板甲醛釋放量隨時間的變化

試件在制成后,立即進行甲醛釋放量的測定，結(jié)果表明，試樣在室溫下隨著時間的變化，甲醛在不斷的釋放，前期釋放量大，后期釋放量逐漸減少，釋放量呈遞減趨勢。在放置30天后,甲醛釋放量逐漸達到平衡穩(wěn)定的狀態(tài),但釋放量仍處于較高水平，同時板材將會長期向周圍環(huán)境釋放甲醛。而對于劣質(zhì)板材,僅依靠室溫下長時間放置,板材的甲醛釋放量很難降低到國家標準要求的限量,板材也會長期以較高的釋放量向周圍環(huán)境釋放甲醛,污染室內(nèi)空氣。

為降低板材的甲醛釋放量，劉長風等[3]研究的酰氨基取代肼用于脲醛樹脂中，在脲醛樹脂中用量為樹脂量的5%時，可消除脲醛樹脂98%的游離甲醛；匙偉杰等[4]以聚丙烯酰胺和水合肼為原料，合成了聚丙烯酰肼，然后和有機胺類、無機胺類化合物復配作為甲醛清除劑，有效降低了膠合板的甲醛釋放量，但制備時間較長；高偉等[5]用多元醇、有機過氧化物及胺基磺酸鹽等復配成甲醛捕捉劑，能有效降低氨基樹脂中的游離甲醛；郭如振[6]Hoong Y B[7]將乙酰乙酰胺加入脲醛樹脂中，有效降低了膠合板制作時的甲醛釋放量，但成本較高，使用受到限制。

控制室內(nèi)甲醛氣體危害的研究主要分為兩個方面：一是控制甲醛的產(chǎn)生源頭；二是對空氣中游離的甲醛氣體進行治理,使其在空氣中的濃度減小,以降低對人體的危害。因此，研制價格低廉、合成方便，既可控制源頭，又可以控制空氣中游離甲醛的新型甲醛捕捉劑，是解決人造板中游離甲醛釋放問題的有效方法之一，可取得改善室內(nèi)環(huán)境的巨大社會效益。

2 試驗材料與方法

2.1 材料與儀器

酰肼類，硼酸鈣和氯化鈣，離子交換水；3 mm厚膠合板和12 mm厚膠合板試件各10個。儀器有分光光度計，GDTQ一201S型甲醛分析儀等。

2.2 試驗方法

2.2.1 試件制備

將制備好的新型甲醛捕捉劑涂于3 mm和12 mm厚的膠合板試件的表面，采用雙面涂飾；然后在室溫下風干，按GB/T17657-1999規(guī)定的干燥器法測定膠合板的甲醛釋放量。

2.2.2 新型甲醛捕捉劑的復配及物理性能指標

新型甲醛捕捉劑由酰肼類與無機硼酸鈣類化合物組成,將各類化合物按一定比例溶于水中制成新型甲醛捕捉劑。為了獲得最佳捕捉效果，經(jīng)過大量試驗,篩選出了各組分之間適當?shù)呐浔葹?0∶5∶100，該新型甲醛捕捉劑為水溶性無色透明液體，固體含量10%±0.5%，pH值7～8，比重1.05。2.2.3新型甲醛捕捉劑的反應機理

新型甲醛捕捉劑是一種在室溫條件下與甲醛發(fā)生反應的有機和無機化合物的水溶液,即酰胺類、酰肼類和無機銨鹽類的水溶液及其混合物。涂在人造板表面后,緩慢向人造板內(nèi)部滲透，其活性基團遇甲醛反應生成穩(wěn)定無毒的化合物，從而抑制了甲醛的逸出，甲醛的釋放量得到控制。

新型甲醛捕捉劑與甲醛在液——液之間和液——氣之間進行反應，反應迅速，不分解，使甲醛的刺激性氣味迅速消失。其反應方程式為

-NH2+HCHO→-N=CH2+H2O

（新型制劑）（甲醛）（結(jié)晶體）（水）

3 結(jié)果與分析

新型甲醛捕捉劑分別應用在3 mm與12 mm膠合板上的試驗結(jié)果（圖1）表明，膠合板經(jīng)雙面涂飾捕捉劑后，隨著涂飾量的增加，捕捉效果非常明顯，甲醛釋放量完全能夠達到美國和日本小于0.3 mg/L的要求；低于我國國家標準1.5 mg/L的要求。對于甲醛釋放量較高的低等級膠合板，適當增加涂飾量可使其達到使用要求。

圖1 甲醛釋放量與涂飾量的關(guān)系

4 結(jié)論

本試驗研制出的新型甲醛捕捉劑，制備工藝簡單，成本低廉，性能穩(wěn)定；經(jīng)新型甲醛捕捉劑處理后，3 mm厚膠合板的甲醛釋放量可由5.4 mg/L降至0.28 mg/L，從E2級直接降到E1級以下，達到了日本JAS最嚴格的綠色環(huán)保標準（即≤0.3 mg/L），也低于國家標準GB18580-2001E1級≤1.5 mg/L的要求，降解甲醛效果明顯，綜合性能指標達到國內(nèi)領先水平。

［1］劉亞蘭，姚永明，李堅.納米TiO2與活性炭纖維復合降低室內(nèi)污染物［J］.東北林業(yè)大學學報，2009，37(1)：72-75.

［2］萬才超，劉玉，焦月，等.熱壓工藝參數(shù)對三聚氰胺飾面刨花板甲醛釋放量的影響［J］.森林工程，2014，30(2)：71-74.

［3］劉長風，趙慧，邵紅，等.兩種消醛劑的臺成和應用研究［J］.沈陽化工學院學報，2004，18(2)：93-96．

［4］匙偉杰，李彥濤，樊守貞，等.甲醛清除劑的研制［J］.河北省科學院學報，2003，20(4):243-244．

［5］高偉，羅建舉.甲醛捕捉劑在膠合板涂飾中的應用［J］.林業(yè)技術(shù)開發(fā)，2013,27(1)：89-92.

［6］郭如振，高振華，張荔，等.生物質(zhì)甲醛捕捉劑的應用與進展［J］.粘接，2010(4):64－69．

［7］HoongYB，Paridah MT，Loh Y F，et al.Acacia mangiumtannin as formaldehyde scavenger for low molecular weight phenolformaldehyde resin in bonding tropical plywood［J］.Journal of AdhesionScienceandTechnology，2010，24(8－10):1653－1664.

第1作者簡介：劉亞蘭（1961-），女，博士，教授。

（責任編輯：潘啟英）

TS653,TQ433.4+31

A

1001-9499（2017）02-0054-02

吳蘊忱（1961-），男，高級工程師。

2016-12-06

*國家948項目(2014-4-47)