苯酚-甲醛（PF）树脂在涂料、塑料、胶黏剂等方面存在广泛的应用，生产耐候、耐热的木材制品时，PF树脂为首选胶黏剂，但因其存在耐磨性较低、成本比较高、内应力大易老化龟裂、热压温度高、热压时间长等缺点，使其应用受到一定限制。为此，研究者采用多种途径对其进行化学改性。常用改性剂有：三聚氰胺、尿素、木质素、高分子弹性体、间苯二酚、生物质焦油等。试验证明：尿素的加入可以有效提升酚醛树脂的胶黏强度、固化速度、贮存稳定性等性能，降低其固化温度、游离甲醛含量等，本文对添加尿素的合成工艺及最优添加量进行探索及确定，同时考察了改性后产品的性能，论证了改性工艺的可行性。

　　用水浴加热对苯酚进行预热，使其成流动状态，取适量苯酚于三口烧瓶中，同时加入质量分数为50%的NaOH水溶液，开启搅拌器低速搅拌，混合均匀后，使用数显温度计随时观测体系温度，用滴加方式缓慢加入甲醛溶液，保持其滴加速度在设定值，同时保持反应温度在60~90℃，持续反应4~6 h。当树脂黏度达到一定的要求后，迅速停止加热，降温得到纯酚醛树脂原液。

　　将尿素完全溶解至适量去离子水中，边溶解边加入按1.2制备的纯酚醛树脂原液，低速搅拌20 min至体系清澈透明完全溶解。

　　改性后的水性岩棉胶用酚醛树脂按企业标准Q/YXTL 117—2019检测，技术检验测试指标见表1。

　　尿素改性酚醛树脂的传统工艺广泛采用3种办法来进行：第一种是使尿素、苯酚和甲醛三者共混，在一定合成条件下发生共聚反应；第二种是苯酚先与甲醛反应，待反应进行到某些特定的程度时，加入尿素，生成尿素-苯酚-甲醛共聚树脂；最后一种是先将尿素与甲醛反应制成羟甲基脲后再加入酚醛树脂中参与合成。上述3种方法均为在加成缩聚反应过程中即添加尿素，让尿素参与聚合反应，形成高分子聚合物。

　　前期试验采用传统工艺添加尿素，但改性效果不理想；结合脲醛树脂的合成反应，尝试在合成好纯酚醛树脂原液后，冷拼添加尿素进行改性试验。对比纯酚醛树脂原液、传统工艺加入尿素改性以及冷拼法工艺加入尿素改性对水性岩棉胶用酚醛树脂性能的影响，结果见表2。

　　由表2可知：添加尿素改性对酚醛树脂的固含量有提升的影响，而用冷拼法添加尿素的方式，改性树脂的固含量最高；游离甲醛量是判定产品环保性能的首要因素，尿素分子结构可以与甲醛发生反应，进而达到降低游离甲醛的作用；游离苯酚含量可以判定反应进行的程度，也是酚醛树脂环保性能的一项指标，能够正常的看到尿素对游离苯酚含量的降低效果非常明显，根本原因是尿素与苯酚可反应生成水杨酰胺，可提高苯酚的反应程度；水溶性酚醛树脂的黏度随分子量的增大而增大，黏度也是树脂较为重要的一个指标，它对树脂的使用起指导作用，尿素的加入对树脂黏度也有比较大的影响。由以上数据可知：冷拼法添加尿素改性剂的工艺得到的树脂各项性能最佳。

　　确定尿素添加工艺后，进行尿素加量确定试验，在相同条件下分别加入不同量的尿素进行性能对比，见表3。

　　由表3可知：随着尿素加量的升高，固含量也不断增大；游离甲醛量开始时迅速下降，当尿素加量达8％后，下降速度变缓，12％时，游离甲醛量降低至0.66％，其后游离甲醛量基本保持不变；游离苯酚量也随着尿素加量的增多而呈降低趋势。能够准确的看出尿素的加入可以大幅度降低酚醛树脂的游离醛/酚含量。试验根据结果得出：12%为最优改性尿素添加量，8％~12％为最优改性尿素添加量区间。

　　分别在100℃、130℃、150℃、180℃下对比纯酚醛树脂原液、传统工艺加入尿素改性以及冷拼法工艺加入尿素改性的固化行为，结果见表4。

　　由表4可知：传统工艺下的酚醛树脂胶黏剂在180℃才能实现有效固化，而新工艺下的树脂胶在130~150℃就能实现有效固化。

　　酚醛树脂的固化是一个使其从可溶、可熔、可加工状态转变为网状结构的过程，表现出凝胶化和完全固化的两个阶段，这一转变为不可逆化学过程。而酚醛树脂只有在形成交联网状结构之后才具有优良的使用性能，如力学性能、电绝缘性能、保温性能、隔热性能等。而在较低温度下的有效固化能够为岩棉纤维之间的黏结力和均匀性提供有效保障，提升岩棉制品的尺寸稳定性、压缩强度、燃烧性能等。

　　改性后的水性岩棉胶用酚醛树脂按企业标准Q/YXTL 117—2019进行仔细的检测，对比国内同种类型的产品A和B，结果见表5。

　　由检测结果能看出：冷拼法制备的水性岩棉胶用酚醛树脂具有固含量高、水溶性好、贮存稳定性优良、游离酚/醛低等优势，综合性能优于国内同类产品。

　　综合尿素对酚醛树脂的固含量、游离甲醛含量、游离苯酚含量等的影响，尿素加量为8％～12％时，改性酚醛树脂的性能最佳。

　　上述尿素改性剂添加工艺改变了传统工艺中在酚醛树脂合成阶段投入尿素参与缩聚反应所制成的P-U-F改性酚醛树脂的做法，采用纯酚醛树脂原液合成后冷拼后添加尿素改性剂的新工艺。

　　采用冷拼后添加尿素改性剂的新工艺：1）岩棉制品高温固化阶段参与反应，实现对游离甲醛的二次捕捉，高温下生成脲醛树脂可逐步加强其胶黏性，提高岩棉制品的性能。2）降低固化反应温度，提高固化反应速度。传统工艺下的酚醛树脂胶黏剂在180℃才能实现有效固化，而新工艺下的树脂胶在150℃就能实现固化，在较低温度下的固化能够为岩棉纤维之间的黏结力和均匀性提供有效保障。其中，黏结剂的均匀性至关重要，强度测试样品的破坏状态清楚表明其断裂界面处于黏结剂不足的层面。最低界面的强度即是材料的强度，因此，黏结剂均匀性在某些特定的程度上决定了岩棉制品的强度。

　　采用冷拼法添加尿素改性剂制备水性岩棉胶用酚醛树脂，在尿素加量为12%时，水性岩棉胶用酚醛树脂的综合性能最佳。与传统工艺相比，冷拼后添加尿素改性剂的新工艺简单易操作，节约能源，更为环保。改性后的水性岩棉胶用酚醛树脂性能优异，黏结性强，游离酚/醛低，水溶性好，为岩棉制品的后期加工提供了强黏结力、强机械性能、不堵枪、更环保等基础保障；最后以水性岩棉胶为主，辅助少量其他添加剂配制成岩棉用黏结剂混合液，使岩棉在固化过程中交织形成三维网状结构，高温压制得到岩棉制品，实现该产品的应用。