脲醛树脂粘合剂的制备

脲醛树脂粘合剂的制备 第22卷第6期 2004年12月 河南 HENAN 科学 SCIENCE v0I.22No.6 Dec.2004 文章编号:1004—3918(2004)06—0768—03 脲醛树脂粘合剂的制备 杨霞,刘铁良, (1.河南化学研究所,河南郑州450002; 裴瑞杰2,王荣 2.南阳农业学校,河南南阳473003) 摘要:介绍了含游离甲醛低的粘结强度大的建筑行业用脲醛树脂粘舍荆的制备方法.研究了树脂合成过程中原 材料纯度,尿素和甲醛的摩尔比,反应温度以及反应时间等对粘度和 固含量等性能的影响.在一定酸度和 温度条件下,分批加入尿素进行阶段反应,得到一种胶液性能稳定,粘 接强度高的建筑板材用粘合荆. 关键词:脲醛树脂;粘合荆;低毒 中图分类号:TQ433.431文献标识码:A 脲醛树脂(UF树脂)粘合剂因其价格低廉,原料易得,粘接强度高,耐水性和抗老化性能优异,且产品无 色而被广泛应用于木材加工业J.用于制造胶合板和刨花板的大批量脲醛树脂胶粘剂的配方较为简单,而 用于制造层机大梁,拼花地板,户内拉门和家具装配作业的配方较为复杂.脲醛树脂的主要优点是在固化之 前是水溶性的,对许多种基材使用都很方便,并且能同其它许多种材料一起使用,树脂无色,可得到无色胶 层,也可以使用染料和颜料任意着色,耐溶剂性能好,硬度高,耐热性好,成本低.研究合成过程中原材料纯 度,尿素和甲醛的摩尔比,反应温度以及反应时间等对粘度和固含量等性能的影响,改善其胶合性能.UF 树脂粘合剂的突出缺点之一是游离甲醛含量高,在下游制品加工中释放出刺激性有毒气体,工厂劳动环境恶 化,污染环境,降低脲醛树脂毒性有如下途径:降低甲醛与尿素的摩尔比,改进合成工艺(如控制反应温度), 添加甲醛捕捉剂.提高脲醛树脂特征性能的基本措施包括合成工艺的改进,加人填料(滑石粉,碳酸钙,树 皮,面粉及木粉等),加人改性剂(PVA,三聚氰胺,酚类氧化淀粉等)_2j. 本文阐述了低毒性脲醛树脂粘合剂 的制备方法. 1实验部分 1.1原料和试剂甲醛,含量大于35%,工业品;尿素,纯度大于98%,开封化肥厂产品. 1.2合成工艺 在带有机械搅拌的500ml三颈反应瓶中加人100g37%的甲醛水溶液,用20%氢氧化钠水溶液调pH值 至7—8后,然后按尿素/甲醛摩尔比=1/1.3的比例加人尿素,按6:3:1的重量比次序分三次加人尿素,加 人第一批尿素时,在45—5O?保温50min,加人第二批尿素时,加热升温,使釜内液体温度在30min内均匀升 温到9O一95?,并保温40min.然后用10%甲酸水溶液调pH值位于5—6之间,随后观察胶液的混浊点:即 胶液滴人4O?热水容器内能形成不溶的白雾团时即是反应终点.再用10%氢氧化钠水溶液调节 pH=7—8,减压脱水后,冷却釜内液体温度在70~(2以下,加人第三批尿素和占尿素总量3%的三聚氰胺,继 续搅拌30min,自然冷却至室温. 脲醛树脂的技术指标如下: 游离甲醛:小于0.5%(亚硫酸钠法);固含量:61—66%;粘度:70—160s(涂一4杯,25?);pH值:7—8 (pH试纸);贮存期:大于6个月(室温,阴凉处). 2结果与讨论 2.1脲醛树脂的合成方法 甲醛与尿素的反应与配料比,酸碱度,温度,反应时间等因素有关,一般是在特定的条件下使甲醛与尿素 的缩合反应达到一定的分子量的线性分子缩聚物(平均分子量大约400).含有大量羟甲基,酰胺基等活性 端基.当使用脲醛树脂粘合剂加工胶合板刨花板等时,是往胶中加入规定量的固化剂,例如氯化铵等使脲醛 收稿日期:2004—06—16 作者简介:杨霞(1970一),女,河南长葛人,河南化学研究所助理实验师. 2004年l2月脲醛树脂粘合剂的制备?--——769,__—— 树脂含有的羟甲基,酰胺基等活性基团互相交联,或与纤维素上的羟基交联形成大分子网状结构固化成为一 体.研究结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明在UF摩尔比不变的前提下,尿素分多次投料对降低游离甲醛有利,尿素与甲醛反应的第 一 阶段是加成反应,甲醛摩尔数越高,有利于二羟甲基脲的生成,从而提高交联密度,对胶合强度及胶粘剂的 稳定性起重要作用,最后一批尿素的加入有利于捕捉树脂中未反应的甲醛. 低毒性刨花板用脲醛树脂生产工艺属于碱一酸一碱的工艺路线,分段反应控制反应温度.在加成反应 阶段,pH控制在7,8的范围内,其甲醛与尿素摩尔比在2以上,在酸性阶段,其pH控制在5,6之间,当反 应达到一定的混点后,即反应中点时,立即调pH7,8.在酸性阶段是本合成的关键,如果控制不好,粘度过 高,则影响树脂的贮存期及在水中的混匀性.第三阶段,即为真空脱水,当粘度达到一定要求后,停止脱水, 加人三聚氰胺和第二次尿素,以提高胶粘剂的耐水性,并搅拌溶解,冷却到室温. 2.2反应温度和时间对反应过程的影响 反应时间直接关系到树脂的聚合度和固含量,从而影响到其胶合性能,耐水性等其它性能.若反应时间 过短,缩聚反应不完全,固含量低,粘度低,游离甲醛含量高,胶层机械强度较低.向反,缩聚时间过长,树脂 的聚合度高,分子量过大,粘度过大,树脂水溶性变差,而且还会缩短树脂的贮存期,从而降低胶合质量.反 应温度也是反应过程中一个重要的 参数 转速和进给参数表a氧化沟运行参数高温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法口腔医院集中消毒供应 .实验表明,尿素与甲醛生成羟甲基脲的反应是放热反应,羟甲基化 越完全则树脂中游离醛含量越少,反应温度过高会发生急剧的缩聚反应,造成次品,而温度过低则缩聚反应 缓慢会造成树脂聚合度低,粘度亦低,树脂固化过慢降低胶层机械强 度等不良后果,通常采用中低温合成工 艺(70—90?),从而避免生产UF树脂用时过长等问题. 表1反应温度与产品性能的关系 TablelRelationbetweenreactiontemperatureandproductproperties 2.3尿素与甲醛摩尔比(UF比)对树脂性能的影响 脲醛树脂是在羟甲基脲衍生物的基础上,经失水缩聚而形成.因此,羟甲基衍生物(即一羟甲基脲及二 羟甲基脲)的形成,特别是二羟甲基脲的形成,显得非常重要.可以说,羟甲基含量越高胶粘剂对木材的粘附 性能就越好.而二羟甲基脲的形成及其数量以及树脂中羟甲基的含量,与尿素和甲醛摩尔比有关,反应在其 某些宏观性能上也会有一些差异.甲醛摩尔数增加时,树脂的粘度提高,固含量下降.实验结果表明,UF 摩尔比越高,树脂中游离甲醛含量就越高,产品毒性越大.为了降低产品毒性,可将UF摩尔比逐渐降低,在 兼顾产品毒性较低,粘接强度较高的同时通常控制1.4—1.2:1为宜,因为如果UF摩尔比降至1.1:1时,由 于树脂中游离脲含量过高,板材的物理力学性能急剧下降,耐老化和耐水性能均有不同程度的降低. 表2UF比与产品性能的关系 Table2RelationbetweenUFratioandproductproperties 2.4甲醛和尿素纯度对脲醛树脂性能的影响 在保持其它条件不变的情况下分别用 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 纯,化学纯已及工业级不铜纯度的甲醛和尿素合成脲醛树脂, 甲醛纯度降低,树脂的粘度和固含量均略有下降,这可能是因为甲醛中少量的甲醇等杂质有阻碍缩聚反应的 作用.尿素的纯度越低,树脂的胶合强度也越低.尿素中游离胺对脲醛树脂物理化学性能的影响最夭.游 离胺含量越高,贮存过程中树脂粘度增长越快,稳定性越差,配成脲醛胶后胶接强度降低越快.硫酸盐的含 量越多,反应液放热越快,当含量达到一定程度后,溶液液很快沸腾,并变得不透明而成为乳白色,同时所得 树脂的胶接强度也越低,贮存时胶接强度降低得越快.尿素中缩二醛含量对脲醛树脂粘合剂的粘合强度也 有较大影响,缩二醛含量越多,所得树脂胶贮存时胶接强度降低越快. ?--—— 770?--——河南科学第22卷第6期 3结语 本文中制备脲醛树脂的方法,所得胶液性能稳定,初始粘度高,粘接强度大,由于其游离醛含量低,可使 用于冷,热加工,在热压加工过程中,如果再配以甲醛吸收剂(可在胶内加面粉,豆粉或轻质碳酸钙等物质), 使甲醛的释放量最低,基本做到无臭生产,保护了环境及工人的身体 健康,在简化的脲醛树脂的合成工艺中, 甲醛的纯度越高,产物的粘度和固含量越高.尿素和甲醛的摩尔比增 加(甲醛的摩尔数增加)时,树脂的粘度 提高,固含量却下降.此外反应温度高的,反应速度要快一点.反应时 间达到1小时后,反应趋于完成.反 应平衡时反应温度高的树脂的粘度值要比温度低的树脂的粘度值 略高一点,而二者的平衡固含量基本相同, 说明反应温度高的树脂分子量可能要比反应温度低的树脂略高一 点. 参考文献: [1]吕守茂,丁亚玲.改性脲醛树脂新进展[J].化学与粘 合,2000,3:130—133. [2]李德臣,李薇.低毒脲醛树脂粘合剂工业生产方法[J].中国胶粘 剂,2000,9(1):20—23 Preparationofurea-formaldehyderesinadhesive YANGXia,LIUTie—liang, (1.HenanInstituteofChemistry,Zhengzh0u450002,China; PEIRui—jie2,WANGRong 2,NanyangAgricultureSchool,Nanyang473003,China) Abstract:Apreparationmethodofurea——formaldehyderesinadhesivewithlowfreeformaldehydecontentand highadhesivestrengthwaspresented.Effectsofpurityofrawmaterials,molar ratioofureaandformaldehyde, reactiontemperaturesandreactiontimeonthepropertiesofurea—formaldeh yderesinadhesivewerestudied. Afteradditionofformaldehyde,ureawasaddedinthreeportionsrespectivelyatproperpHvalueand temperaturetoreact,thenadhesivewithstableadhesiveperformanceandgoodproductqualityforconstruction wasobtained, Keywords:urea—formaldehyderesin;adhesive;lowtoxicity