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.東北林業大學生物質材料科學與技術教育部重點實驗室，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.東北林業大學生物質材料科學與技術教育部重點實驗室，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系，結果表明,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，檢測結果證明,甲醛的釋放量與時間相關,檢測數據見表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定的狀態,但釋放量仍處于較高水平，同時板材將會長期向周圍環境釋放甲醛。而對于劣質板材,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境釋放甲醛,污染室內空氣。

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，可取得改善室內環境的巨大社會效益。

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，經過大量試驗,篩選出了各組分之間適當的配比為10∶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,緩慢向人造板內部滲透，其活性基團遇甲醛反應生成穩定無毒的化合物，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）（結晶體）（水）

3 結果與分析

新型甲醛捕捉劑分別應用在3 mm與12 mm膠合板上的試驗結果（圖1）表明，膠合板經雙面涂飾捕捉劑后，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系

4 結論

本試驗研制出的新型甲醛捕捉劑，制備工藝簡單，成本低廉，性能穩定；經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污染物［J］.東北林業大學學報，2009，37(1)：72-75.

［2］萬才超，劉玉，焦月，等.熱壓工藝參數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］.林業技術開發，2013,27(1)：89-92.

［6］郭如振，高振華，張荔，等.生物質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)