脲醛树脂1

关于脲醛树脂那些事,第八组潘伟鹏 翁松涛 莫志萍 戚业明 黄飞武 廖志豪 蔡定辉,精化142,脲醛树脂(urea-formaldehyde resins)的定义： 别称脲甲醛树脂。英文缩写UF，商品名Beetle，是尿素CO(NH2)2与甲醛CH2O在催化剂(碱性或酸性催化剂)作用下,缩聚成初期脲醛树脂,然后再在固化剂或助剂作用下,形成不溶、不熔的末期热固性树。平均分子量约10000。脲醛树脂的结构单元： -(CH2-N-CO-N-CH2)-,或,结构式：,状态： 一般为水溶性树脂，加工成型时发生交联，制品为不溶不熔的热固性树脂。固化后，颜色比酚醛树脂浅，呈半透明状，耐弱酸、弱碱，绝缘性能好，耐磨性极佳，价格便宜，它是胶粘剂中用量最大的品种.特别是在木材加工业各种人造板的制造中,脲醛树脂及其改性产品占胶粘剂总用量的90%左右。,脲醛树脂的历史：1844年，Tollens B 合成出脲醛树脂。1896年在C.Goldschmidt等的研究后首次使用1924年，英国氰氨公司研制1928年始出售产品30年代中期产量达千吨1957年，中国开始工业化生产脲醛树脂,1962年成为胶合板生产的主要胶粘剂80年代世界年产量已超过1.5Mt国外80 年代开发出粉状脲醛树脂后, 在美、英、法、日等许多国家内获得越来越广泛应用, 使之逐渐发展成为合成胶粘剂的第一大胶种,占胶粘剂总用量的一半左右。,在80 年代,国内有55 %的甲醛用于生产脲醛树脂,年需求增长率为68 %。1985 年胶粘剂产量为1718 万/T，主要用于木材业建筑业、轻工及纺织行业需求呈逐年快速增长的趋势。其中3040 %的脲醛树脂用于建筑轻工和纺织, 6070 %用于木材业。2001年西欧的消费量为2500kt,美国消耗800kt,印尼消耗750kt，中国内地消耗达到1000kt,脲醛树脂的合成,第一个阶段：羟甲基脲生成，为加成反应阶段第二个阶段：树脂化，为缩聚反应阶段。,尿素与甲醛在中性或弱碱性介质（PH78）中进行羟基化反应。当甲醛与尿素的摩尔比（F/U）1时生成稳定的一羟基甲基脲；H2N-CO-NH2+CH2OH2N-CO-NHCH2OH然后再与甲醛反应生成二羟甲基脲H2N-CO-NHCH2OH+CH2OHOH2CHN-CO-NHCH2OH还可以生成少量的三羟甲基脲、四羟甲基脲，但是到目前为止还未分离出四羟甲基脲。一羟甲基脲、二羟甲基脲和三羟甲基脲的反应速度比为9：3：1。,1、加成反应阶段,羟甲基脲中含有活泼的羟甲基（-CH2OH），可进一步缩合生成聚合物。由于在碱性条件下缩聚反应很慢，只有在微酸介质（PH46）中，生成的一羟甲基脲和二羟基脲在高温下羟甲基脲怀未反应的尿素、羟甲基与羟甲基之间进行亚甲基化反应，形成各种缩聚物的中间体。反应基本上有5种形式，典型的有以下反应,2、缩聚反应阶段,一羟甲基脲与相邻分子胺基上的氢缩合脱水形成亚甲基键。H2N-CO-NHCH2OH+H2N-CO-NHCH2OHH2N-CO-NHCH2NH-CO-NHCH2OH+H2O相邻两分子的羟基甲基发生缩合形成二亚甲基醚键并放出水。HOCH2NH-CO-NHCH2OH+HOCH2NH-CO-NHCH2OHHOCH2NH-CO-NHCH2NH-CO-NHCH2OH+H2O相邻两分子的羟甲基发生脱水和脱甲醛反应形成甲基健：HOCH2NH-CO-NHCH2OH+HOCH2NH-CO-NHCH2OHHOCH2NH-CO-NHCH2NH-CO-NHCH2OH+H2O,典型的反应,中间体形成后，进一步缩聚形成以亚甲基和二亚甲基为主体或少量以醚键连接的线型或支链型的低聚物，是各种相对分子质量的混合物，平均分子质量700左右，可溶于水，由于脲醛树脂的低聚物含有羟甲基、胺基和亚胺基等活性基团，因此，随着时间的延续还会继续反应形成更大的分子。加热或加入固化剂能加速反应的进行，最后形成体型网状结构,1，把计量的甲醛放入装有搅拌装置，回流器以及夹套加热或冷却的搪瓷反应釜中。2，在不断搅拌下，把烧碱液加入甲醛内，调整PH值等于7-8，并在30分钟内升温到25-30（以搪瓷反应釜内的温度为准）。3，在不断搅拌下，把尿素（粉碎成粉末状）总用量的50加进反应釜，并在30分钟内升温至60（掌握使其每10分钟升温10）。4，当反应釜的温度达到60，第二次加入尿素总量的25，同样不断搅拌，并控制如前升温速度，控制在30分钟内，使温度升至90。,脲醛树脂合成的工艺,5，最后加入尿素的剩余部分，在90摄氏度保温30分钟。6，恒温后即用甲酸调整PH值至5，调酸后应注意其自然放热反应，如有这种情况要迅速降温，以免影响胶料的质量。7，调酸后的10-分钟内，用常温清水检验胶料是否达到反应终点，到达终点的胶液滴入清水内即起白雾状。如已到反应终点，立即降温至75左右，再用烧碱液调整PH值为6.8-7，并恒温成胶。这个恒温阶段也是脱水阶段，脱水时间长短根据对胶浓度的要求而定，也可以经喷雾干燥成粉状树脂。8，成料后立即把胶料冷却至35-40，然后放进胶桶，如暂不使用，应密封桶盖，放置阴凉室内保存。,脲醛树脂的用途,脲醛树脂主要用于制造模压塑料，制造日用生活品和电器零件，还可作板材粘合剂、纸和织物的浆料、贴面板、建筑装饰板等。由于其色浅和易于着色，制品往往色彩丰富瑰丽。脲醛树脂的用途相当广泛，除用作模塑料、层压塑料、泡沫塑料外，还可用于制作水溶性粘合剂，以粘接木材；用作织物的防缩防绉处理剂；用作纸张的罩光漆，以提高纸张的湿强度。,脲醛树脂应用,可用于耐水性和介电性能要求不高的制品，如插线板、开关、机器手柄、仪表外壳、旋纽、日用品、装饰品、麻将牌、便桶盖，也可用于部分餐具的制造。,脲醛树脂新应用,由脲醛树脂制备发泡材料 ,就是其中的一种新应用开发 .所谓脲醛树脂泡沫就是在脲醛树脂中加入表面活性剂、硬化剂、填充剂和稳定剂后借助机械搅拌或化学起泡形成的多孔泡沫状固体 ,其隔热隔音性能优良 ,同时这种泡沫材料也具有吸水性优越、质地松脆的特性 ,有可能应用于农业、园艺、保温、隔音等领域 .,脲醛树脂新应用,使用脉醛树脂白色填料制造的纸张有很高的吸油性和不透明度；由腮醛树脂制得的模塑制品无色无臭可任意着色，如电器元件、餐具、化妆品、照相器材等；由腺醛树脂生产的涂料用于自行车、冰箱及汽车、木器等的涂敷,市场销售现状与展望,1市场销售现状 脲醛树脂胶的消费主要集中在亚洲、西欧和北美等。,我国部分生产企业,随着我国经济的高速发展，脲醛树脂的需求量越来越大，市场也对它提出了越来越多的要求。特别是近年来，脲醛树脂的发展，可谓是突飞猛进，从工艺设计到操作流程到控制甲醛释放都取得了重大的进步。由原来的粗放式生产，转变为精细操作，由原来高甲醛释放的辣眼胶，转变成微量甲醛释放的环保胶，由原来防潮性差，变成了今天耐水泡、耐沸水煮的防水胶。脲醛树脂逐渐从一种廉价质差、高污染的怪圈中蜕变出来。这其中凝聚了业内人士的不懈努力，新技术、新材料的应用更是这场变革的主要推动力。,脲醛树脂的研究,环保型脲醛树脂耐水性能的改进 改性低毒树脂稳定性研究耐老化