脲醛树脂的合成实验报告

脲醛树脂的合成实验报告 脲醛树脂的合成 脲醛树脂的合成 一(实验目的 学习脲醛树脂合成的原理和方法，从而加深对缩聚反应的理解。 二(实验原理 脲醛树脂是甲醛和尿素在一定条件下经缩合反应而成， 第一步加成，生成各种羟甲基脲的混合物。 第二步是缩合反应，可以在亚氨基和羟甲基间脱水缩合。 或者羟甲基与羟甲基间脱水缩合: 此外，还有甲醛与亚氨基间的缩合均可生成低分子量的线性和低交联度的脲醛树脂: 这样继续下去，得到线性缩聚物。其分子主链有以下的结构: 上述中间产物中含有易溶于水的羟甲基，故可作胶黏剂使用，当进一步加热，或者在固化剂作用下，羟甲基与氨基进一步缩合成复杂的网状体型结构。由于在最终产物中保留部分羟甲基，因而赋予胶层较好的粘结能力。 也可以在羟甲基与羟甲基间缩合脱水。此外，甲醛与亚氨基间的缩合均可生成低分子量的线型和低交联度的脲醛树脂，这样继续下去，的线型缩聚物。脲醛树脂的结构尚未完全确定，可认为分子主链上有以下结构: 上述中间产物含有易溶于水的羟甲基，故可做胶粘剂使用，当 进一步加热，或者在固化剂作用下，羟甲基与氨基进一步缩合交联成复杂的网状体型结构。 三(实验仪器和药品 仪器:三颈烧瓶，回流冷凝管，电动搅拌器，温度计及其套管 药品:甲醛(约37,)，环六亚甲基四胺，浓氨水，尿素，1,氢氧化钠溶液，氯化铵 四(主要反应试剂及产物的物理常数 五(实验步骤 在250mL的三颈烧瓶中，分别装上电动搅拌器，水冷凝管和温度计，并把三颈烧瓶置于水浴中。检查装置后，于三颈烧瓶内加入35mL甲醛溶液(约37,)，开动搅拌器，用环六亚甲基四胺(约1.2g)或浓氨水(约1.8mL)调至pH=7.5-8，慢慢加入全部尿素的95,(约11.4 g)。全部尿素溶解后(稍热至20-25?)，缓缓升温至60?，保温15min，然后升温至97-98?，加入余下尿素的5,(约0.6 g)，保温反应50 min，在此期间，pH为6-5.5。在保温40 min时开始检查是否达到终点，到终点后，移开火源，适当在水浴中加入少量冷水，降温至50?以下，取出5mL粘胶液留作粘结作用后，其余的产物用1,氢氧化钠溶液调至pH为7-8，出料密封于玻璃瓶中。 于5mL的 脲醛树脂中加入适量的氯化铵固化剂，充分搅匀后均匀涂在表面干净的两块平整的小木板条上，然后让其吻合，并于上面加压，过夜，便可粘结牢固。 六(注意事项 1(混合物(转 载于:wWw.xIeLw.com 写 论文 网:脲醛树脂的合 成实验报告)的pH值不应超过8,9，防止甲醛发生Cannizzaro反应。 2(制备脲醛树脂时，尿素与甲醛的摩尔以1:1.6-2为宜，可一次加入，但以二次加入为好，可以使甲醛有充分的机会与尿素反应，大大减少树脂中的游离甲醛。 3(为了保持一定的温度要慢慢加入尿素，因溶解吸收热可使温度降低5,10?。 4(在二次保温期间，如发现粘度骤增。出现冻胶就立即采用补救措施，出现这种现象的原因，?酸度太重，降低pH,4.0以下。?升温太快温度达到100?。 补救办法:(1)使反应降温。(2)加入适量的甲醛水溶液，稀释树脂，从 内部降温。(3)用NaOH把pH调到7。酌情确定出料或继续加热反应。 5(树脂是否制成，可用如下办法检验: ? 用棒蘸点树脂，最后两滴迟迟不落，末尾略带丝状，并缩回棒上，则表示已经成胶。 ?1份样品加2份水，出现浑浊。 ?取少量树脂放在两手指上不断相挨相离，在室温时，约1 min内觉得有一定粘度，则表示已经成胶。 6、常用固化剂有氯化铵、硝酸铵等，以氯化铵和硫酸铵为好。固化速度取决于固化剂的性质、用量和固化温度。若用量过多，胶质变脆;过少，则固化时间太长。故于室温下，一般树脂与固化剂的质量比以100:0.5-1.2为宜。加入固化剂后，应充分调匀。 七(实验数据及现象记录 m(尿素1)=11.0338g m(尿素2)=0.6048g 实验现象:1.加入全部尿素(93?)保温反应30min左右测得pH为7左右，45min 以后pH降到5-6。 2.反应55min时，用玻璃棒蘸取树脂，稍冷后有黏度。反应过程中 没有出现冻胶现象。 3.降温至80?时，发现黏度突然增高，迅速加入适量NaOH溶液调 节pH至7~8后恢复原来状态。继续降温出料。 4.取出的5ml样品加少量固化剂后涂抹于硬纸板上，不久硬纸板便 被紧紧黏住，难以分开。剩余样品由于固化剂的作用渐渐凝固。 八(实验讨论 本实验中温度和pH的控制对反应的影响很大 1. 温度:反应过程中升温过快，会使反应过于迅速，易产生冻胶现象。温度过低则缩聚反应缓慢，树脂聚合度低、黏度亦低、树脂固化过慢、降低胶层机械强度等。 2. pH:反应开始时应调节pH为7.5-8，不能太高，否则会使甲醛发生歧化反应，生成甲醇和甲酸。也不能太低，pH太低会使反应过快产生冻胶现象。 3. 反应到最后pH越来越低，酸性条件下，脲醛树脂会进一步缩聚，最终形成网状体型结构的固化物，所以 降温过程中应该及时调节pH，防止冻胶产 生。 九(思考题 1.反应开始时为什么要控制混合物的pH值为7.5~8, 答:如果pH过低，会导致后期网状结构反应过快，出现冻胶现象，如果pH超过8~9则甲醛易发生歧化反应生成甲酸和甲醇。 2.为什么要慢慢加入尿素 为了保持一定的温度,要慢慢加入尿素，否则一次加入尿素，由于溶解吸收热可使温度降低5,10?。需要迅速加热使其重新达到20-25?，这样得到的树脂浆状物有些浑浊，而且黏度增高。 3(试说明NH4C1能使脲醛树脂固化的原因。 固化剂是一种能将单体或低聚物转变成高聚物或网状交联聚合物的物质。固化是缩聚反应的继续,是树脂获得胶合强度的关键过程。脉醛树脂在固化过程当中,体系的pH值越低,分子量增长越迅速,固化速度越快,即缩聚脱水反应的速度与胶层中氢离子的浓度密切相关。 氯化铵固化机理可用反应式表示为 对于其它强酸性按盐甲醛反应具有类似的反应表达式。由式中可见氯化铵主要通过与甲醛反应产生盐酸,从而促进了脲醛树脂的固化。[1] 4. 使用固化剂时应注意什么, 固化速度取决于固化剂的性质、用量和固化温度。若用量过多，胶质变脆;过少，则固化时间太长。故于室温下，一般树脂与固化剂的质量比以100:0.5-1.2为宜。加入固化剂后，应充分调匀。 5.脲醛树脂粘合剂有很多优点，也有缺点，即耐水性差，胶层脆 性大，易老化，使用过程中会降解或水解产生对人体有害的甲醛 气体，应如何改进, 耐水性改进: 脲醛树脂的耐水性主要是指其胶接制品经水分或湿气作用后能 保持其胶接性能的能力。由于脲醛树脂分子中含有亲水性的羟甲 基(-CH2OH)、羰基、氨基(-NH2)和亚氨基(-NH-)等基团， 所以耐水性差。其制品在反复干湿的条件下尤其是在高温高湿条 件下，胶合性能迅速下降，使用寿命显著缩短，限制了制 篇二:脲醛树脂的合成 目录 1 目 的.........................................................................................................................1 2 综 述.........................................................................................................................2 2.1 脲醛树脂概 述......................................................................................................2 2.1.1 脲醛树脂的含 义.........................................................................................2 2.1.2 脲醛树脂的概 述.........................................................................................2 2.1.3 脲醛树脂的特 点...............................................................................3 2.1.4 脲醛树脂的组 成...............................................................................3 2.1.5 脲醛树脂的应用及用 途.............................................................................5 2.2 脲醛树脂的改 性..................................................................................................5 2.3 脲醛树脂的合成方 法..........................................................................................7 2.3.1 脲醛树脂的生产工艺流 程 ......................................................................7 2.3.2 脲醛树脂 的原料配比.......................................................................8 2.3.3 脲醛树脂的生产工 艺.......................................................................8 2.3.4 脲醛树脂的质量指 标.......................................................................9 2.3.5 工艺特 点.........................................................................................9 3 环保型脲醛树脂的综合性研 究.............................................................................10 3.1 实验部 分..............................................................................................................10 3.1.1 试剂与仪 器.................................................................................................10 3.1.2脲醛树脂的合成机理及改性机 理..............................................................10 3.1.3 合成工 艺...................................................................................................10 3.1.4 分析方 法.....................................................................................................11 3.2 结果与讨 论........................................................................................................11 3.2.1 尿素与甲醛的摩尔比对脲醛树脂胶粘剂性能的影 响.............................11 3.2.2聚乙烯醇用量对脲醛树脂胶性能的影 响..................................................12 3.2.3 三聚氰胺用量对脲醛树脂胶性能的影 响.................................................13 3.2.4 三聚氰胺加入顺序对脲醛树脂胶性能的影 响.......................................13 3.2.5 温度、pH值及反应时间对脲醛树脂胶粘剂性能的影响.......................13 3.3 结论...................................................................................................... ................14 参考文 献...................................................................................................... ..............15 脲醛树脂胶粘剂( UF胶)是市场需求量最大的胶粘剂之一,由于其原料价廉易得、制造工艺简单、初黏度大、 黏结强度高等优点, 被广泛应用于木器加工、 人造板材的生产及室内装修等行业。但随着人们对室内环境意识的日益提高及 UF胶应用领域的扩大, 脲醛树脂胶粘剂存在的主要问题也暴露了出来:耐水性差、 耐老化性差, 尤其是游离甲醛含量偏高,对人的健康不利,会刺激眼睛、 皮肤和呼吸道粘膜,被认为是致癌物质。国内外专家指出,要想保证UF胶在胶粘剂行业的主导地位,应采取先进工艺,生产出低毒、 耐水性好、 综合性能优良、 符合环保要求的UF胶.。 本实验将从合成脲醛树脂胶的主要影响因素入手, 在结合传统合成工艺基础上,通过控制脲醛比、加入三聚氰胺、 PVA作为改性剂和甲醛捕捉剂, 在中低温条件下, 实现树脂的合成, 减少能源 消耗, 并且得到综合性能良好、 符合环保要求的脲醛树脂胶粘剂。 2.1 脲醛树脂概述 2.1.1 脲醛树脂的含义 尿素与甲醛反应得到的聚合物。又称脲甲醛树脂。英文缩写UF。加工成型时发生交联，制品为不溶不熔的热固性树脂。固化后的脲醛树脂颜色比酚醛树脂浅，呈半透明状，耐弱酸、弱碱，绝缘性能好，耐磨性极佳，价格便宜，但遇强酸、强碱易分解，耐候性较差。 2.1.2 脲醛树脂的概述 脲醛树脂urea-formaldehyde resins商品名Beetle。又称尿素甲醛树脂，简称UF，平均分子量约10000。尿素与37%甲醛水溶液在酸或碱的催化下可缩聚得到线性脲醛低聚物，工业上以碱作催化剂，95?左右反应，甲醛/尿素之摩尔比为1.5,2.0，以保证树脂能固化。反应第一步生成一和二羟甲基脲，然后羟甲基与氨基进一步缩合，得到可溶性树脂，如果用酸催化，易导致凝胶。产物需在中性条件下才能贮存。线性脲醛树脂以氯化铵为固化剂时可在室温固化。模塑粉则在130,160?加热固化，促进剂如硫酸锌、磷酸三甲酯、草酸二乙酯等可加速固化过程。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。 脲醛树脂成本低廉，颜色浅，硬度高，耐油，抗霉，有较好的 绝缘性和耐温性，但耐候性和耐水性较差。它是开发较早的热固性树脂之一。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，80年代世界年产量已超过1.5Mt。 制作塑料制品所用的脲醛树脂的数量仅占总产量的10%左右。在甲醛与尿素的摩尔比较低的情况下制得的脲醛树脂，与填料(纸浆、木粉)、色料、润滑剂、固化剂、稳定剂(六亚甲基四胺、碳酸铵)、增塑剂(脲或硫脲)等组分混合， 再经过干燥、粉碎、球磨、过筛，即得脲醛压塑粉。压制脲醛塑料的温度140,150?、压力25,35MPa，压制时间依制品的厚度而异，一般为10,60min。塑料制品主要是电气照明设备和电话零件等。 脲醛树脂一般为水溶性树脂，较易固化，固化后的树脂无毒、无色、耐光性好，长期使用不变色，热成型时也不变色，可加入各种着色剂以制备各种色泽鲜艳的制品。 脲醛树脂坚硬，耐刮伤，耐弱酸弱碱及油脂等介质，价格便宜，具有一定的韧性，但它易于吸水，因而耐水性和电性能较差，耐热性也不高。 2.1.3 脲醛树脂的特点 脲醛树脂主要用于和醇酸树脂配制氨基醇酸烘漆，以提高漆膜的硬度和干性。它与不干性醇酸树脂配合可制成酸固化氨基漆作为木材家具罩光之用。但耐候性、耐水性、保光性稍差。可占环氧树脂和醇酸树脂配制不同性能的底漆和室内用漆。主要特点包括: 1.价格便宜，原料充足。 2.脲醛树脂分子结构上含有极性氧原子，所以对物面附着力好。可以用于底漆，中间层涂料，以提高面漆之间的结合力。 3.由于用酸性催化剂时可在室温固化，可用于双组分木器涂料。 4.以脲醛树脂固化的漆膜，挠曲性较好。 5.脲醛树脂的粘度较大，酸值较高，贮藏稳定性较差。[1] 2.1.4 脲醛树脂的组成 (1)树脂用作压塑粉的脲醛树脂要求采用反应程度较浅的缩聚物，此时树脂粘度小，便于浸渍填料，并可保证在较长的生产周期和进行干燥后仍有适当的流动性，在工业上多采用尿素与甲醛在低温下的缩合物(一、二羟甲基脲的混合 篇三:脲醛树脂的合成 脲醛树脂的合成 一、实验目的 学习脲醛树脂合成的原理和方法，加深对缩聚反应的理解。 二、实验原理 脲醛树脂是由尿素与甲醛经加成聚合反应制得的。第一步是加成反应。反应式如下: O NH2CNH2+HOCH HOCH2NH CONH2O+HOCH2NHCNHC 一羟甲基脲 脲醛树脂分子链上会含如下结 构:HOH2CNHNCH2OCH22CH22OHCNCH2OH二羟甲基脲 第二步是缩合反应，形成长链分子，略。 由于最终产物中保留有部分羟甲基，因而赋予胶层有粘结能力。 三、仪器药品 1、实验仪器: 搅拌电机、三口瓶、冷凝器、温度计、水浴 2、实验药品: 尿素、甲醛(36,水溶液)、5,NaOH、NH4C1(固化剂) 四、实验步骤 在三口烧瓶上装置电动搅拌器、温度计、回流冷凝管。并把三口烧瓶置于水浴中。检查装置后，于瓶内放10ml甲醛水溶液，用环六亚甲基四胺(约0.3g)调节瓶内甲醛pH=7.5,8(或用5,NaOH调节)。开动搅拌器，先加入3.8g尿素进行反应。缓慢升温至60?，保温15min，继续升温到85?，加入最后0.2g尿素，在85?，反应50分钟。在此期间，pH应为5.5~6，(若不是，以NaOH溶液调节)。在保温40min时，开始检查是否到达终点(后有注释)。到达终点后，关闭电热套，水浴中换些冷水，使其降至50?以下。取出3ml左右做粘胶剂，其余产物用5%NaOH调节至pH为7~8，上交于回收瓶中。 2、层压板制备: (1)将3ml左右的产物置于表面皿中，加入0.15g NH4Cl，搅拌均匀后涂在表面干净的小条木板上，加压，过夜，看看自己做的效果如何。 注:用下列方法检验终点: 1，用玻璃棒沾点树脂液体，最后两滴迟迟不落，末尾略带丝状，并缩回玻璃棒，则成胶，是终点 2，沾少量液体放手指上不断相挨相离，约1分钟左右有粘度，也是终点。 思考题 1，制备脲醛树脂所用的原料是什么, 2，制备脲醛树脂的初始阶段的反应会生成一羟甲基脲和二羟甲基脲，写出其反应式