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简析脲醛树脂人造板与甲醛危害和防治
摘要 本文简要论述了人造板凝胶脲醛树脂的性能以及其在室内分解和挥发产物甲醛对人体的危害及防治措施。
关键词 人造板 脲醛树脂 甲醛 危害 防治措施
1 引言
随着社会的进步和经济的发展,人们的物质和精神生活水平不断提高,居住条件和消费观念也在日益改变,越来越多的人已不再满足自己居室的现状,并致力于居室环境的装饰改造,尤其是新购住房,更是刻意精心装修装饰,以求居室环境的优雅、美观、舒适。对我们大多数的现代人来说,一天中平均有60%一80%的时间是在室内度过的,环境医学研究表明,人类4%的疾病与室内环境因素密切相关,室内环境条件的好坏,特别是室内环境的空气质量状况会直接影响到我们的身心健康。一般来说,室内装修造成的化学污染可持续3-15年。在对室内进行装修时,由于装修所用各类材料中往往含有多种对人体有害的化学物质,它们会持续不断而且缓慢地散发到空气中。例如以脲醛树脂为主要成分之一的人造板会缓慢的释放甲醛气体。在这样的新居中,人们往往首先会出现头痛、头晕、过敏性疲劳和眼、鼻、喉刺痛等不适感。这虽然不会马上危及生命,但却会极大地危害人们的身体健康。调查发现，由室内装修而产生的常见的有害化学物质有将近20种,其中数量最多、对人体危害最严重的有甲醛、苯及苯系物、氡和氨四种；其中甲醛危害最为普遍。
2 人造板
人造板是利用木材在加工过程中产生的边角废料，混合其他纤维经压制胶合而成的板材。胶合板、刨花板、纤维板、大芯板都是人造板。人造板与木材相比，有幅面大、变形小、表面平整光滑、无各向异性等优点，因而广泛的应用于建筑室内装修。人造板的主要成分是木材和胶合剂，而胶合剂一般是脲醛树脂。
（1）脲醛树脂的合成机理
脲醛树脂是将尿素和甲醛水溶液这两种组分,在弱碱性至中性介质中反应。经加成反应,主要生成一羟甲基脲和二羟甲基脲。将羟甲基化合物调至酸性,继续反应生成缩聚产物。达到工艺要求的缩聚度后,进行中和并冷却,终止反应：
甲醛与尿素在碱性条件下进行加成反应,生成羟甲基脲：

    尿素与甲醛的反应体系为体型缩聚反应体系,根据其反应机理,尿素与甲醛反应的摩尔越低,甲醛数量相对减少,成型缩合越困难,越容易造成缩聚不完全。结果胶体中存在过多的含有活性氨基、亚氨基或羟基的次甲基脲和羟甲基脲中间体,因此,含有活性基团的中间体化合物使能产生分子间的缔合并残存剩余化学键,根据胶体化学理论,高分子化合物的凝胶作用是胶体间或聚合物分子间的缔合和化学键的形成结果。尿素与甲醛的摩尔比随着降低,所带活性基团的中间体产物比例就越大,就越易产生凝胶作用。
树脂胶中存在游离甲醛，在使用脲醛树脂粘合剂时，需要进行固定。下面以氯化铵为例加以说明：

树脂中游离醛与加入的氯化铵发生反应,氯化铵与水反应及氯化铵热分解分别放出盐酸以上3个反应为可逆反应。使脲醛树脂胶ｐＨ值迅速下降,实现弱酸固化,分子量逐渐增大,最后形成体型网状结构树脂。
（2）尿素与甲醛的摩尔比（FU比）对脲醛树脂的性能影响
脲醛树脂的性能的好坏与二羟甲基的含量有直接的关系,在一定范围内ＦＵ比增加,二羟甲基生成就越多,脲醛树脂的交联度、胶合强度及其稳定性会相应提高。但会使树脂的固含量下降,游离甲醛含量升高,产品的毒性就增大。根据试验,游离甲醛含量、胶合强度随ＦＵ比的变化示于图1、2。

在工业生产中，为了保证一定胶合强度,保证树脂的综合性能, FU比较高，因而用它粘合的人造板的游离甲醛含量都不低。
（3）环境对游离甲醛的影响
A 温度
由化学反应的机理知，温度越高，化合物越活跃。脲醛树脂对温度的敏感度高，随着温度的反复变化，很容易老化分解，释放出甲醛。甲醛是极易挥发的物质，在温度提高的情况下，从人造板中溢出。这是一个不可逆的过程。
B 湿度
在脲醛树脂的合成和游离甲醛的固定过程中，都有水的生成。根据平衡移动原理，空气中的水蒸汽必定使上述反应向生成甲醛的方向进行。甲醛挥发造成环境污染，脲醛树脂也老化破坏。人造板的耐水性不好。日常生活中，家居用水使室内湿度增大，也使甲醛污染日趋严重。
C 酸性物质
空气中含有的二氧化碳、二氧化硫等酸性气体，在与空气中的水分结合后，形成酸溶液。脲醛树脂中的甲醛的固定反应是可逆反应，在酸的作用下，必向生成甲醛的方向进行；同时，脲醛树脂也会加快水解。这使人造板的整体性能减弱，同时也造成环境污染。
D 氧化物的氧化时间
实验研究表明，在氧化物一定的情况下，随着氧化物被氧化，脲醛树脂中的甲醛含量逐渐增多。下面以氧化淀粉改性的脲醛树脂为例加以说明。

　上图表明了在氧化剂一定量的情况下,氧化时间对游离甲醛含量的影响。从图上我们可以看出,随着氧化时间的延长,淀粉被氧化的程度加大,脲醛树脂中游离甲醛的含量也相应增加，甲醛也不断溢出，导致脲醛树脂变质，人造板失效。
2 甲醛
（1）简介
甲醛是一种无色、具有刺激性且易溶于水、醇和醚的气体，可经呼吸道吸收。它有凝固蛋白质的作用，其35%~40%的水溶液通称为福尔马林，常作为浸渍标本的溶液。此溶液沸点为19.5℃，在室温时极易挥发，随着温度的上升挥发速度加快。甲醛为较高毒性的物质，在我国有毒化学品优先控制名单上甲醛高居第二位。甲醛已被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质。
（2）应用
甲醛因其化学性质活泼，价格便宜，而被广泛的应用于工业的各个领域；用甲醛合成脲醛树脂，进而制造人造板便是其中一种。
（3）危害
甲醛对人的眼睛、鼻子、呼吸道有刺激性。空气中含有0.6mg/m3时就会对眼睛产生刺激反应。人在含甲醛10ppm的空气环境里停留几分钟就会流泪不止。低浓度甲醛对人体影响主要表现在皮肤过敏、咳嗽、多痰、失眠、恶心、头痛等。刚住进用脲醛树脂人造板做装修的居室的人，有厌恶气味、头痛、头晕和咳嗽的反应。这样的居室内甲醛浓度有时高于0.5mg/m3。研究表明，甲醛制品中甲醛的释放期为3—15年。因而因装修带来的室内甲醛污染是长期的。
甲醛是原浆毒物，能与蛋白质结合，吸入高浓度甲醛后，会出现呼吸道的严重刺激和水肿、眼刺痛、头痛，也可发生支气管哮喘。皮肤直接接触甲醛，可引起皮炎、色斑、坏死。经常吸入少量甲醛，能引起慢性中毒，出现粘膜充血、皮肤刺激症、过敏性皮炎、指甲角化和脆弱、甲床指端疼痛,孕妇长期吸入可能导致新生婴儿畸形，甚至死亡，男子长期吸入可导致男子精子畸形、死亡，性功能下降，严重的可导致生殖能力缺失，全身症状有头痛、乏力、胃纳差、心悸、失眠、体重减轻以及植物神经紊乱等。
甲醛对中枢神经系统的影响是明显的。对使用尿醛树脂较多的家庭和不使用人造板材的家庭成员进行流行病学调查表明：生活在甲醛浓度为0.01～3.1mg/m3的人群，有头痛、头晕、失眠症状的人明显多于测不出甲醛的家庭。甲醛对人体皮肤有很强的刺激作用，空气中浓度为0.5～10mg/m3时，会引起肿胀，发红；低浓度甲醛能抑制汗腺分泌，使皮肤干燥。 当甲醛浓度为0.06～0.07mg/m3（0.05～0.06ppm）时，儿童发生气喘病；当甲醛浓度在0.12～1.2mg/m3时即（0.1～1ppm）能致使肝功能、肺功能异常、免疫功能异常。甲醛还会与空气中离子形成氯化物反应生成致癌物——二氯甲基醚。
根据大量文献记载，甲醛对人体健康的影响主要表现在嗅觉异常、刺激、过敏、肺功能、免疫功能异常等方面，而个体差异很大。大多数报道其作用浓度均在0.12mg/m3（0.1ppm）以上。总的来说，甲醛对健康危害主要有以下几个方面：
A 刺激作用 甲醛的主要危害表现为皮肤粘膜的刺激作用，甲醛是原浆毒物质能与蛋白质结合、高浓度吸入时出现呼吸道严重的刺激和水肿、眼刺激、头痛。 
B 致敏作用 皮肤直接接触甲醛可引起过敏性皮炎、色斑、坏死，吸入高浓度甲醛时可诱发支气管哮喘。
C 致突变作用 高浓度甲醛还是一种基因毒性物质。实验动物在实验室高浓度吸入的情况下，可引起鼻烟肿瘤，目前一般认为，非工业性室内环境甲醛浓度水平还不至于导致人体的肿瘤和癌症。 
3 防治措施
（1）防
A 室内装修采用低甲醛含量和不含甲醛的装修、装饰材料，选用符合国家标准、高质量的健康环保建材。  
B 使用人造板的锯口处，应涂以涂料，使其充分固化，这可形成稳定的保护层，以防止板材内的甲醛的散发。 
C 装修后不宜立即入住，应开窗、通风让室内污染空气散发，一般说装修数个月，室内甲醛浓度可降至0.08mg/m3以下，达到室内合格的标准。 
（2）治
A 用活性炭吸附 不含竹炭，竹炭吸附甲醛效果不佳。
B 土法 300克红茶泡热茶两脸盆水，放入居室中，并开窗透气，48小时内室内甲醛含量将下降90%以上，刺激性气味基本消除。
C 通风法去除甲醛 消除室内空气污染，最有效的方法是增加新风量。新风量是指室内新鲜空气的总量。长期处于新风量不足的室内易患“室内综合症”，出现头痛、胸闷、易疲劳的症状，还容易引发呼吸系统和神经系统等疾病。通过室内空气的流通，增加室内新鲜空气的总量，可以降低室内空气中有害物质的含量，从而减少此类物质对人体的危害。
D 利用植物除去甲醛 一般室内环境污染在轻度和中度污染、污染值在国家标准3倍以下的环境，采用植物净化能达到比较好的效果。 根据房间的不同功能、面积的大小选择和摆放植物。一般情况下，10平方米左右的房间，1.5米高的植物放两盆比较合适。下面推荐十种除甲醛植物高手： 鸭跖草，菊花，吊兰，月季，虎尾兰，龙舌兰，绿萝，龟背竹，芦荟，常春藤。

参考文献：
1 涂料胶粘技术研究网 脲醛树脂产生凝胶原因及处理
2 涂料胶粘技术研究网 脲醛树脂的胶凝时间影响因素及其控制
3 涂料胶粘技术研究网 环保型脲醛树脂粘合剂的研究
4 涂料胶粘技术研究网 低毒脲醛树脂生产工艺的研究
5 涂料胶粘技术研究网 脲醛树脂合成的基本原理
6 涂料胶粘技术研究网 影响改性脲醛树脂性能的因素分析
7 涂料胶粘技术研究网 MF脲醛胶合工艺研制成功
8 北方环境 室内装修化学污染及其控制与防护
9 燕赵环保网 漫谈室内装修中甲醛的危害及其预防措施
10 彭刚 室内环境污染与环保材料的发展
11 金坛质量信息网 浅谈几种室内有害气体
12 云南佳盛科技有限公司 认识室内空气污染物甲醛
13 罗道成，易平贵等 建筑和装饰材料的室内污染与环境危害
14 论文天下论文网 家庭装修室内空气污染对居民健康影响
15论文天下论文网 建筑装饰材料挥发性有机物及去除设备研究现状
16 鼎鼎室内环保有限公司 如何除甲醛，消除甲醛危害
17鼎鼎室内环保有限公司 除甲醛植物
18 华夏户外网 甲醛基本知识及对人体健康影响
19 陈红，郝维昌，王天民 生态环境材料概念的一些思考
20 冯 芳，张占恩，张丽君．建筑和装饰材料导致室内污染的研究
21 曹素忱，王载兴，叶秋云．无机化学 高等教育出版社