脲醛树脂的合成与应用
一）实验目的
1）学习脲醛树脂的合成原理及方法；
2）了解脲醛树脂的应用。
二）实验原理
脲醛树脂简介
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。
脲醛树脂合成机理比较复杂，一般认为分以下两步进行：
1)反应物为初期中间体尿素和甲醛在中性或微碱性介质中生成较稳
定的一羟甲基脲、二羟甲基脲等：
2)缩聚反应(树脂化)羟甲基脲中含有活泼的羟甲基，可进一步缩合生成聚合物．由于碱性条件下缩聚反应很慢，所以调节在微酸介质中，羟甲基脲和未反应的尿素、羟甲基与羟甲基之间进行亚甲基化反应，典型的反应有
还有甲醛和亚氨基之间的缩合，可生成低交联度的线型脲醛树脂，加热或加入固化剂能加速
反应的进行，羟甲基和氨基能进一步缩合，交联成体型网状结构。
三）实验步骤及现象
2)加入尿素5 g，，按2：1质量比，分二
次投料，慢慢加入第一批尿素溶液，等全部溶解后，缓慢升温到70℃，反应l5min．保温结束后，加入第二批尿素溶液，缓慢升温到90℃，保温反应
30 min，则加成反应结束．呈现粘稠
乳白色悬浮液。尿素在溶液中缓慢溶解，第二批尿素溶解速率大于第一批尿素；
至大约90度时，溶液渐变为白色悬浮液；
3）把白色悬浮液倒入纸杯中，加入5g填料，充分搅拌均匀填料充分浸润、分散；混合物粘稠度变高；
4)加入2mL磷酸，搅拌均匀后，静置10min，得到均匀的固体。加入磷酸后，混合物起泡；静置10分钟后呈固态
四）实验思考
1.制备脲醛树脂分几步进行？各步所要求的条件有何不同？
一、脲醛树脂的概述 脲醛树脂英文名：urea-formaldehyde resins 商品名：Beetle。 到线性脲醛低聚物。反应第一步生成一和二羟甲基脲，然后羟甲基与 95℃左 右反应，甲醛/尿素之摩尔比为 1.5～2.0 用酸催化，易导致凝胶。 二、脲醛树脂的特点 脲醛树脂一般为水溶性树脂，较易固化、耐光性好、长期使用不变色，热成型时也不变色、坚硬、耐刮伤、耐弱酸弱碱及油脂等介质。有一定的韧性、耐水性和电性能较差，耐热性也不高。 三、脲醛树脂的分类 A按填料种类分1表示a-纤维素；2表示玻璃纤维填料；3表示合成纤维填料；4表示矿物质及其他纤维填料；5表示其他类型填料 B按表观性状分P表示粉状压注料；T表示粉状半透明压注料；G表示粒状压注料；I表示粒状压塑料；F表示纤维状压注料。 C按主要用途分A表示一般用途；B表示餐具用，具有耐热水性；C表示电器用，具有优良的电性能（包括耐电弧性）；D表示抗高冲击场合用，E表示其他特殊用途。 D颜色色号由三位数组成，百位数代表色系100~199表示白色；
200~299白色黄（米）色；300~399表示绿色；400~499表示蓝色；500~599表示红色；600~699表示棕色；700~799表示灰（黑）色。 四、脲醛树脂的性质 （1）由于含有大量的羟甲基和酰氨基，能溶于水，并有较好的粘接性能。对许多种基材使用都很方便，并且能同其他许多种材料在一起使用。 （2）室温或加热100°C以上很快固化，而且可使用酸性催化剂来加速固化过程，以缩短生成周期。 （3）脲醛树脂固化后胶层没有颜色，也可以使用染料和颜料任意着色。 （4）耐溶剂性好，硬度高，耐热性好。 （5）毒性较小，但固化时会放出刺激性甲醛。 (6 ) 耐光性好，耐老化，脆性大，固化过程易产生内应力引起龟裂。（7）制造容易，价格便宜，使用方便。 五、脲醛树脂的用途及产品 （一）、用途： 1 2、用作木材胶粘剂（占脲醛树脂总量的80%以上）。
三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂的合成Synthesis of Urea Formaldehyde Resin Adhesive Modified by Melamine 目录 摘要 ........................................................................................................... 错误！未定义书签Abstract ................................................................................................... 错误！未定义书签引言 ........................................................................................................... 错误！未定义书签第１章绪论.......................................................................................................................... 1.1 尿素产品概述及其用途 ............................................................................................ 1.2 三聚氰胺的性能及用途 ............................................................................................ 1.3 脲醛树脂的发展现状 ................................................................................................ 1.3.1 脲醛树脂胶黏剂的优缺点 ..................................................................................... 1.3.2 脲醛树脂的合成工艺............................................................... 错误！未定义书签 1.3.3 游离甲醛的危害性 ................................................................................................. 1.3.4 降低游离甲醛含量的方法 ..................................................................................... 1.4 三聚氰胺改性脲醛树脂概述 ....................................................................................
脲醛树脂的合成与应用 一）实验目的 1）学习脲醛树脂的合成原理及方法； 2）了解脲醛树脂的应用。 二）实验原理 脲醛树脂简介 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1 / 11 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。 脲醛树脂合成机理比较复杂，一般认为分以下两步进行： 1)反应物为初期中间体尿素和甲醛在中性或微碱性介质中生成较稳定的一羟甲基脲、二羟甲基脲等：
酚醛树脂是由酚类化合物(如苯酚、甲酚、二甲酚、间苯二酚、叔丁酚、双酚A等)与醛类化合物(如甲醛、乙醛、多聚甲醛、糠醛等)在碱性或酸性催化剂作用下，经加成缩聚反应制得的树脂统称为酚醛树脂。酚与醛的反应是比较复杂的，由于苯酚与甲醛的摩尔比，所用催化剂的不同，加成与缩聚反应的速度和生成物也有差异。 一、碱性催化剂的反应 很多无机碱和有机碱都可用作碱性催化剂，常用的有氢氧化钠、氢氧化钡、氢氧化铵、氢氧化钙、乙胺等。1mol(有时高达2.5mol)甲醛在碱性催化剂条件下，加成反应占优势，而缩合反应进行较慢，生成的初期树脂为甲阶酚醛树脂，主要反应历程如下： 1、加成反应(羟甲基化) 苯酚与甲醛首先进行加成反应，生成1~3羟甲基苯酚 2、缩合反应(亚甲基化) 羟甲基酚进一步缩合形成初期树脂或称热固性酚醛树(resols)、甲阶树脂(A-stage resins)、一步树脂。 (1)、苯酚与羟甲基酚进行反应生成二(羟苯基甲烷) (2)、羟甲基酚之间进行反应 (3)、苯酚或羟甲基与二聚体或多聚体进行反应，多聚体之间进行反应。 二、酸性催化剂的反应 酸性催化剂是较强的酸，包括无机酸和有机酸，常用的有盐酸、硫酸、草酸、苯磺酸、石油磺酸、氯代醋酸等。在酸性催化反应中，一般采均用苯酚与甲醛的摩尔比大于1：0.9，生成的羟甲基与酚核的缩合速度远远超过甲醛与苯酚的加成速度，得到的树脂呈线型结构，是可熔的。因此称为热塑性酚醛树脂(novolak)或线型酚醛树脂。反应历程如下： 酸性催化下甲醛被活化亚甲基化反应速度大于羟甲基化反应速度生成线型热塑性酚醛树脂。 (1)、甲醛与水结合可形成亚甲基二醇(HOCH2OH)，在酸性介质中，亚甲基二醇生成羟甲基正离子；(+CH2OH)羟甲基正离子在苯酚的邻位和对位上进行亲电取代反应，生成邻羟甲基苯酚和对羟甲基苯酚
脲醛树脂胶粘剂合成大纲
概述 1．方案论证 工艺流程 2．试验配方 3．工艺控制游离甲醛控制 4．物料衡算能量衡算 经济衡算 5．经济衡算 概述 工艺流程的选择与论证 物料衡算和能量衡算 生产工艺流程及控制游离甲醛主要设备及原料 车间及相关建设工程
一、课题来源、目的与要求： 本课题研究低甲醛释放的脲醛树脂胶粘剂合成工艺条件。要求领会脲醛树脂的合成原理、结构与性能，学会制备加工小批量的试样，由此培养文献检索和收集资料能力、理论分析能力、设计试验方案的能力、实验操作能力、计算机应用能力、技术经济分析和组织工作能力、实验数据处理、撰写论文的能力、协同合作等各种能力。 要求通过查阅资料和小试，选择与论证合理的工艺流程，对生产工艺过程的物料及能量进行衡算，详细说明生产工艺流程及控制，进行主要设备的选型和工艺尺寸的计算、设备投资估算；对原料的消耗和定额、建设工程进行说明。 二、主要设计内容： 脲醛树脂因其原料来源方便、廉价、使用方法简单、初始粘结强度好等特点，在胶合板、刨
花板、中密度纤维板、人造板二次加工等木材加工行业得到广泛应用。然而脲醛树脂胶粘剂的耐水性差，胶层脆性大，使用过程中会因降解或水解释放出对人体有害的甲醛气体。所以，近几十年来，人们对脲醛树脂的合成机理及其所制成板的甲醛释放机理进行了研究。 采用二次缩聚工艺,可以增长线型分子的长度,使其水溶性增加，并可减缓加入尿素后的放热反应，使反应平稳易于控制。此种工艺一般是提高第一次尿素与甲醛的摩尔比。这样有利于形成二羟甲基脲和降低游离甲醛。根据化学平衡移动原理，低摩尔比的合成工艺中，尿素分次加入，有利于反应进行得更彻底、更充分。采用分次加入尿素工艺时，甲醛和尿素的摩尔比在加成反应阶段比较高，随着尿素的分次加入其摩尔比逐渐降低。第一次加入尿素时的摩尔比是获得稳定性高的脲醛树脂液的核心和关键。 通过降低尿素和甲醛的摩尔比，可控制游离甲醛含量，一般情况下，尿素与甲醛的摩尔比越小，游离甲醛含量越小。传统的UF树脂生产工艺中的尿素与甲醛的摩尔比一般为1∶1.16～
固化型脲醛树脂胶粘剂（系列） 1.木器用胶 [制品Ⅰ]该树脂胶粘剂因尿素与甲醛因摩尔比高（尿素：甲醛=1.19），所以固化快，胶接强度好，适用于木器的冷压粘接。使用时，固化剂用量为：热压用胶加入量一般为液体树脂质量的1%~5%，冷压用胶加入量一般为液体树脂质量的6%~8%。 [制品Ⅱ]加固化剂10%~12%（NH4Cl：NH3·H2O：尿素=1：3.2：5.5），固化条件110~115℃，压力2Mpa，时间4~6分钟，也可加入5%NH4Cl与胶调匀后于室温粘接使用。 [配方] [制法]根据脲醛树脂胶粘剂的工艺特点，确定如下工艺流程： 2.纤维板用胶 [配方]
[说明] 该脲醛树脂胶粘剂中加入了改性剂三聚氰胺（也可以采用苯酚改性），提高了胶粘剂的湿胶接强度。在室内应用时，改性剂用量一般为尿素总量的5%~10%。室外应用时改性剂的用量是70%~80%，可以满足纤维板的要求。 生产工艺流程 3.刨花板生产用胶配方 [制品Ⅰ]尿素与甲醛的摩尔比较低，故游离醛含量低，可以满足无臭刨花板的要求。使用时除加入固化剂外，还要加入一定量防水剂，以提高刨花板的防水性能。 [制品Ⅱ]用脲醛预缩液代替甲醛，生产工艺简化，胺的质量比采用甲醛的有所提高，故适用于各种用途的脲醛树脂胶的制造。 [配方] *脲醛预缩液是甲醛与尿素按一定摩尔比进行反应而得的低聚物，淡黄色透明液，甲醛含量43%，尿素含量17%，甲醇含量不大于6%，在-35~40℃条件下有良好的贮存稳定性。
[制法] 先将尿素、甲醛进行反应生成脲醛树脂，再加入六亚甲基四胺搅匀后，加石蜡乳液，再加固化剂溶液搅拌均匀，即为刨花板用脲醛胶。 生产工艺流程 4.胶合板生产用胶 [制品Ⅰ]产品为泡沫脲醛树脂胶，主要用于3类胶合板。由于加入了发泡剂，经发泡后体积可增大2~3倍。在涂胶时可减少树脂用量，防止低粘度树脂渗透透到木材孔隙中去，从而能避免表面缺胶，保证胶接质量，同时降低成本，适用期不小于3小时，密度在0.3~0.4g/cm3。[制品Ⅱ]产品为预压用胶，主要适应无垫板装卸新工艺，可提高生产效率及产品合格率，在配方中加PVA是为了增加胶的初粘性，以满足预压要求。 [制品Ⅲ]产品为拼缝用胶，粘度较低，固体含量高、固化快，加入了六亚甲基四胺，性能较好，可作为单板无条拼缝专用胶。 [制品Ⅳ]产品为普通胶合板用胶，固含量较低，成本也低。加或不加填充剂均可，主要用于压制普通胶合板。 [配方]
实验六三聚氰胺/甲醛树脂的合成 一、实验目的 1.了解三聚氰胺/甲醛树脂的合成方法及层压板制备； 2.了解溶液聚合和缩合聚合的特点。 二、实验原理 三聚氰胺(M)-甲醛树脂(F)以及脲醛树脂通常称为氨基树脂。三聚氰胺/甲醛树脂是由三聚氰胺和甲醛缩合而成。缩合反应是在碱性介质中进行，先生成可溶性预缩合物： 这些缩合物是以三聚氰胺的三羟甲基化合物为主，在PH值为8-9时，特别稳定。进一步缩合（如：N-羟甲基和NH-基团的失水）成为微溶并最后变成不溶的交联产物。如： 三聚氰胺一甲醛树脂吸水性较低，耐热性高，在潮湿情况下，仍有良好的电气性能，常用于制造一些质量要求较高的日用品和电气绝缘元件。 三、主要仪器与试剂 (1)仪器 三颈瓶(250mL，1个)，搅拌器(1套)，温度计(2支)，回流冷凝管(1支)，滤纸（若干张），恒温浴(1套)，滴管(数支)，量筒(5mL或10mL，1支)，培养皿（1个）。
(2)试剂 三聚氰胺(31.5g) ，甲醛水溶液(36%，50mL) ，乌洛托品(六亚甲基四胺，0.12g) ，三乙醇胺(0.15g，2-3滴) 。 四、流程图、实验步骤及现象 (1)流程图 (2)实验步骤及现象
五、讨论 1.三聚氰胺/甲醛树脂质量的主要因素 在三聚氰胺/甲醛树脂形成过程中，原料摩尔比、反应介质的pH值、原材料质量以及反应终点控制等，都是影响树脂质量的重要因素。 (一)摩尔比的影晌 三聚氰胺与甲醛的摩尔比影响反应速度和树脂性能。摩尔比低，生成的羟甲基少，未反应的活泼氢原子就多，羟甲基和未反应的活泼氢原子之间，缩合失去一分子水，生成亚甲基键(一步反应)。摩尔比高，生成的羟甲基多，羟甲基与羟甲基之间的反应是先缩合失去1分子水生成醚键，再进一步脱去1分子甲醛生成亚甲基键(两步反应)。所以摩尔比愈高，树脂稳定性愈好，但游离醛含量也随之增高。 (二)pH值的影响 三聚氰胺与甲醛反应时，介质pH值对树脂性能有很大影响，如反应开始就在酸性条件下反应，会立即生成不溶性的亚甲基三聚氰胺沉淀。 生成的亚甲基三聚氰胺已失去反应能力，因此，不能用它继续制胶。所以，开始反应时要将甲醛的pH值调至8.5-9.0，以保证反应过程中的pH值在7.0-7.5之间(因甲醛有康尼查罗反应pH值会下降)，即在微碱性条件下生成稳定的羟甲基三聚氰胺，进一步缩聚成初期树脂。因为三聚氰胺比较活泼，所以作为浸渍用树脂不宜在酸性介质下进行。 (三)原材料质量的影响 主要是甲醛中铁含量不能超过标准，铁含量高在树脂合成时，影响pH值的准确测定，在反应过程中用氢氧化钠调节甲醛的pH值时，Fe3+和OH-结合生成 Fe(OH) 3沉淀，在浸渍纸时，Fe(OH) 3 浮出来附着在纸表面，热压后造成板外观不
常规脲醛树脂生产工艺 脲醛树脂是国内外木材工业的主要粘合剂.由于它胶合强度高、固化快、操作性好、生产成本低、原料丰富易得等一系列优点而得到广泛应用.但是脲醛树脂所含的游离甲醛具有毒性,树脂中的游离甲醛含量越低,其毒性就越小.降低脲醛树脂中游离甲醛的含量有各种各样办法,其中最有效的方法是降低甲醛对尿素的摩尔比,但减少甲醛的用量,将会带来脲醛树脂生产工艺复杂化、终点控制难、树脂固化时间延长和树脂胶合强度和储存稳定性降低等缺点.所以寻找一种有效消除低甲醛/尿素(Ｆ/Ｕ)摩尔比带来弊病的方法是很有现实意义的.本研究采用低Ｆ/Ｕ摩尔比合成脲醛树脂,从树脂合成的原理出发,通过实验找出最适宜的加料次数、加料比、加料时间,并确定树脂合成过程中最适宜的ｐＨ值、反应温度和反应时间,从而制备出低含醛量、稳定性好的脲醛树脂. 脲醛树脂的生产工艺规程有以下内容： 1.原料的检验。主要是检验甲醛和尿素的质量是否符合要求。根据甲醛的浓度和尿素的纯度，计算工艺配方中甲醛和尿素的用量。 2.备料。在脲醛树脂生产时一般总是先加甲醛，用泵把甲醛打入计量罐内，经计量后送入反应锅内，没有计量罐的可以把甲醛称量后用真空泵抽入反应锅内。尿素一般用磅秤称量。 3.搅拌与升温。经过计量的甲醛加入反应锅后，开动搅拌器加碱调PH 值至规定值，同时开蒸汽升温，由于尿素和甲醛的反应整甲醛溶液的是放热反应，因此在加尿素后，加热至一定的温度后应立即关汽，靠反应自发热升温至规定的温度，并在规定的温度保温一段时间。蒸汽加热时关汽的温度随设备材料及反应液用量多少而定。一般小反应锅用量少，反应热小，关汽温度稍高，另外还和所用蒸汽压力有关，蒸汽压力大，则关汽温度应低些。 4．反应液介质的PH值反应液介质的PH值对脲醛树脂合成是很重要的条件因素，在规程中应明确地规定：在反应开始时PH值应该是多少，升温至规定温度后, PH值又应在什么范围内,当保温结束后，PH 应该是多少.当用酸或氯化铵调酸处理时，PH 值也要有一定的范围。 5．反应终点。反应终点是脲醛树脂质量的关键。反应终点一般用4号涂料杯测定树脂液从杯中流出的时间（s）。一般规定在某一温度下测定树脂液流出的时间（有一个比较窄的范围）；或者用树脂液在水中的混浊度表示，如规定取出的树脂液滴在20 ℃的水中出现混浊时为终点等。 6. 反应终点后的处理。反应终点到达后首先应立即中和，即在到达反应终点后立即加碱，使反应树脂液的PH 值升高至规定的数值，同时应开冷却水进行降温处理 7. 称量和保管。脲醛树脂制成后，冷却到规定的温度后可以放料，放料时应过磅计量，记录每一锅胶液的产量。成品脲醛树脂最好贮存在塑料桶内，避免与铁接触，存放在阴凉处。 生产脲醛树脂的工艺流程 新型环保甲醛生产的脲醛树脂，绿色环保，无毒无味。用新型环保甲醛在不加任何添加剂的情况下，做出的脲醛树脂胶可以达到E1级或E0级。新型环保甲醛生产的脲醛树脂是普通脲醛树脂的升级换代产品。 一.原料配比
影响脲醛树脂固化的主要因素 脲醛树脂胶调制是在加入一定数量的固化剂后确保脲醛胶的活性期大于从调胶至热压这段时间,并使所有胶层在热压时间内完成固化,保证人造板的胶合质量, 同时尽可能缩短热压周期,减少能源消耗,提高生产率。脲醛树脂添加固化剂后粘度显著增长直至凝胶,这段时间即为树脂适用期,以分表示。而适用期一段为胶凝时间的80%。胶凝时间测定法有2种:①手工测定法。只须使用恒温水浴、玻璃棒等极为简单化验设备。②凝胶计时仪法。胶凝时间既与固含量、粘度、游离醛含量及聚合度等树脂质量指标有关,又与环境温度、湿度等外界条件有关。尽管调胶时原胶质量及外界条件有所不同,只须在树脂胶添加不同种类和不同量固化剂,使达到能满足各种人造板生产需要的胶凝时间。 1 固化机理 固化剂以氯化铵为例试加说明: 树脂胶中存在游离甲醛,加入固化剂氯化铵即与树脂中游离醛发生反应,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 胶凝时间影响因素 2.1 温度和湿度 (1)调制后脲醛树脂的胶凝时间与环境温度、热压温度有关。环境温度越高,生活力越短,胶凝时间越短,反之亦然。其原因从反应机理得知温度会影响胶液pH 值降低的速度,从而影响胶液的活性期及胶凝时间。为此,在不同生产季节应考虑选择不同种类及不同量的固化剂,以提高胶合质量。当氯化铵溶液加入量小于3%时,胶凝时间迅速缩短。此外,在热压工艺中热压温度对胶凝时间也会造成一定的影响,调胶后若胶凝时间较长可适当提高热压温度,加速树脂固化,缩短生产周期。反之,若调胶后胶凝时间过短,可适当降低热压温度,以防树脂提前固化而影响产 品质量。但热压温度过高易造成板坯局部提前固化而引起分层鼓泡;而热压温度过低,热传递效率降低延长固化时间, 导致板中水分过多。固化不全,同样会产生分层鼓泡。 (2) 操作环境湿度大,固化速度慢。其原因在环境湿度大的条件下,加速胶液中羟甲基团及次甲基醚键水解速度而放出甲醛,有碍于树脂固化,因而延长了胶凝时间。 2.2 原胶及木材pH值 (1) 原胶pH值。脲醛树脂胶为酸固化胶种,脲醛树脂加固化剂量弱酸性(pH4.5～6)条件下,对人造板胶合强度最为理想,且缩短胶凝时间。随着原胶pH 值升高延长了胶凝时间。固化后胶层pH值过低或过高都不利胶层固化。若胶层pH<3.5,虽反应激烈能加速固化,但胶层易老化。若pH值>5时,胶层固化不完全。在脲醛树脂中,pH值决定着反应机理和反应速度,由于在树脂液中存在游离醛,脲的反应活性点及羟甲基等使胶凝时间与pH值成一定的线性关系。不同pH值的胶液具有不同脲醛反应的活化能,活化能愈小则反应愈易进行。在偏酸性条件下,pH值低的胶液其活化能较低,缩合反应易于进行,则胶凝时间也较短。 (2) 木材pH值和碱缓冲容量。木材中的酸性物质会促进脲醛树脂固化,而碱性物质则不利脲醛树脂固化。但绝大多数树种木材属于酸性物质,pH值在4～6之间,总缓冲容量为0.146mmol,但大青杨、春榆、色木、家榆等树种木材属碱性
脲醛树脂合成的基本原理 脲醛树脂合成过程中的变化非常复杂，对于反应机理至今人们不十分清楚。现有两种理论即传统理论和糖醛理论按照两种理论可合成不同结构和性能的 脲醛树脂 一、应用传统理论合成体型结构的脲醛树脂 传统理论认为，脲醛树脂的合成主要分为两个阶段，第一个阶段羟甲基脲生成，为加成反应阶段；第二阶段树脂化，为缩聚反应阶段。 1、加成反应阶段 尿素与甲醛在中性或弱碱性介质（PH 7~8）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+CH2O →H2N-CO-NHCH2OH 然后再与甲醛反应生成二羟甲基脲 H2N-CO-NHCH2OH + CH2O →HOH2CHN-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。 2、缩聚反应阶段 羟甲基脲中含有活泼的羟甲基（-CH 2 OH），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（PH 4~6）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，典型的反应有：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。 H 2N-CO-NHCH 2 OH+H 2 N-CO-NHCH 2 OH → H 2 N-CO-NHCH 2 NH-CO-NHCH 2 OH + H 2 O 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。 HOCH 2NH-CO-NHCH 2 OH + HOCH 2 NH-CO-NHCH 2 OH → HOCH 2NH-CO-NHCH 2 NH-CO-NHCH 2 OH+H 2 O
酚醛树脂合成原理介绍 ( 一)合成反应酚醛树脂的合成反应分为两步，首先是苯酚与甲醛的加成反应，随后是缩合及缩聚反应。即： 1、加成反应在适当条件下，一元羟甲基苯酚继续进行加成反应，就可生成二 ( 一)合成反应 酚醛树脂的合成反应分为两步，首先是苯酚与甲醛的加成反应，随后是缩合及缩聚反应。即： 1、加成反应 在适当条件下，一元羟甲基苯酚继续进行加成反应，就可生成二元及多元羟甲基苯酚： (2)缩合及缩聚反应 缩合及缩聚反应，随反应条件的不同可以发生在羟甲基苯酚与苯酚分子之间，也可发生在各个羟甲基苯酚分子之间，包括：
等等。 缩合反应不断进行的结果，将缩聚形成一定分子量的酚醛树脂，由于缩聚反应具有逐步的特点，中间产物相当稳定因而能够分离而加以研究。多年来研究分析通常认为，影响酚醛树脂的合成、结构及特性的主要因素为如下四点： (1)原料的化学结构； (2)酚与醛的摩尔比； (3)反应介质的酸、碱性； (4)生产操作方法。 酚醛树脂机理(二)合成3热塑结构(5) 时间:2009-03-12来源:酚醛树脂网作者:admin 点击: 31次 酚醛树脂泛指酚(苯酚、甲酚、二甲酚、间苯二酚等)与醛(甲醛、乙醛、糠醛等)合成的树脂，其中以苯酚与甲醛合成的苯酚甲醛树脂最为重要，它的产量占酚醛类树脂的首位，应用也最广
酚醛树脂泛指酚(苯酚、甲酚、二甲酚、间苯二酚等)与醛(甲醛、乙醛、糠醛等)合成的树脂，其中以苯酚与甲醛合成的苯酚甲醛树脂最为重要，它的产量占酚醛类树脂的首位，应用也最广泛。合成酚醛树脂的催化剂有酸、碱两大类，前者多用盐酸、草酸，有时也用磷酸、硫酸等其他酸；后者多用氨水、氢氧化钠，有时也用氢氧化钡、氧化镁、苯胺等作为辅助催化剂。近年来对采用金属盐类作为酚醛树脂合成的催化剂，有了更多的研究和应用。此外还有用酶、其他有机酸作为催化剂的报道。据酚醛树脂网(专家介绍，酚醛树脂在合成反应阶段分子量逐步增长，合成终点维持在线型及带支链的结构，相对分子质量一般均低于1000，特殊应用场合要高一些，甚至高于4000。酚醛树脂在应用于各种制品的成型过程必须要发生交联反应，使之形成三向网络大分子结构，相对分子量可谓无限大。三向网络结构可促进制品使用性能更加理想。促进交联的助剂包含固化剂和固化促进剂，六亚甲基四胺是最常用的固化剂，而固化促进剂可采用对甲苯磺酰氯和苯磺酰氯。表2-3 Novolak中各种异构体的含量 关于Novolak的软化点，据酚醛树脂网(专家介绍，除与反应延续时间有关外还受起始的苯酚/甲醛摩尔比影响。如表2-4：表2-4 软化点与苯酚/甲醛摩尔比对照表
常规脲醛树脂生产工艺公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-
常规脲醛树脂生产工艺 脲醛树脂是国内外木材工业的主要粘合剂.由于它胶合强度高、固化快、操作性好、生产成本低、原料丰富易得等一系列优点而得到广泛应用.但是脲醛树脂所含的游离甲醛具有毒性,树脂中的游离甲醛含量越低,其毒性就越小.降低脲醛树脂中游离甲醛的含量有各种各样办法,其中最有效的方法是降低甲醛对尿素的摩尔比,但减少甲醛的用量,将会带来脲醛树脂生产工艺复杂化、终点控制难、树脂固化时间延长和树脂胶合强度和储存稳定性降低等缺点.所以寻找一种有效消除低甲醛/尿素(Ｆ/Ｕ)摩尔比带来弊病的方法是很有现实意义的.本研究采用低Ｆ/Ｕ摩尔比合成脲醛树脂,从树脂合成的原理出发,通过实验找出最适宜的加料次数、加料比、加料时间,并确定树脂合成过程中最适宜的ｐＨ值、反应温度和反应时间,从而制备出低含醛量、稳定性好的脲醛树脂. 脲醛树脂的生产工艺规程有以下内容： 1.原料的检验。主要是检验甲醛和尿素的质量是否符合要求。根据甲醛的浓度和尿素的纯度，计算工艺配方中甲醛和尿素的用量。 2.备料。在脲醛树脂生产时一般总是先加甲醛，用泵把甲醛打入计量罐内，经计量后送入反应锅内，没有计量罐的可以把甲醛称量后用真空泵抽入反应锅内。尿素一般用磅秤称量。 3.搅拌与升温。经过计量的甲醛加入反应锅后，开动搅拌器加碱调PH 值至规定值，同时开蒸汽升温，由于尿素和甲醛的反应整甲醛溶液的是放热反应，因此在加尿素后，加热至一定的温度后应立即关汽，靠反应自发热升温至规定的温度，并在规定的温度保温一段时间。蒸汽加热时关汽的温度随设备材料及反应液用量多少而定。一般小反应锅用量少，反应热小，关汽温度稍高，另外还和所用蒸汽压力有关，蒸汽压力大，则关汽温度应低些。 4．反应液介质的PH值反应液介质的PH值对脲醛树脂合成是很重要的条件因素，在规程中应明确地规定：在反应开始时PH值应该是多少，升温至规定温度后, PH值又应在什么范围内,当保温结束后，PH 应该是多少.当用酸或氯化铵调酸处理时，PH 值也要有一定的范围。 5．反应终点。反应终点是脲醛树脂质量的关键。反应终点一般用4号涂料杯测定树脂液从杯中流出的时间（s）。一般规定在某一温度下测定树脂液流出的时间（有一个比较窄的范围）；或者用树脂液在水中的混浊度表示，如规定取出的树脂液滴在20 ℃的水中出现混浊时为终点等。 6. 反应终点后的处理。反应终点到达后首先应立即中和，即在到达反应终点后立即加碱，使反应树脂液的PH 值升高至规定的数值，同时应开冷却水进行降温处理 7. 称量和保管。脲醛树脂制成后，冷却到规定的温度后可以放料，放料时应过磅计量，记录每一锅胶液的产量。成品脲醛树脂最好贮存在塑料桶内，避免与铁接触，存放在阴凉处。 生产脲醛树脂的工艺流程
目录1 目的............................................................................ (1) 2 综述............................................................................ (2) 脲醛树脂概述............................................................................ .. (2) 脲醛树脂的含义............................................................................ . (2) 脲醛树脂的概述............................................................................ . (2) 脲醛树脂的特点............................................................................ (3)
脲醛树脂的组成............................................................................ (3) 脲醛树脂的应用及用途............................................................................ .5 脲醛树脂的改性............................................................................ . (5) 脲醛树脂的合成方法............................................................................ .. (7) 脲醛树脂的生产工艺流程 (7) 脲醛树脂的原料配比 (8) 脲醛树脂的生产工艺 (8) 脲醛树脂的质量指标 (9)
. 配方：模压木制品用脲醛树脂胶黏剂 /g 用量组分用量/g 组分适量 960 氢氧化钠（30%）工业甲醛（36%）适量甲酸（20%）尿素（含氮量46.6%） 370 40℃时，加入占总量，加热至将甲醛投入反应器，搅拌，用氢氧化钠溶液调PH 值为7.5制备 90℃下反应。加入剩余的尿素，在内将温度升至90℃，保持20min3/4的尿素，在50-60min97℃。当黏度达到要92℃保温30min，之后逐渐升温至，于40min。用甲酸调PH值为5.3-5.6时停真空脱水，当脱水量达到甲醛含水量的65%求后，立即用氢氧化钠溶液调PH值为7.5-8。。当降温至50℃时放料。PH止脱水。降温，同时用氢氧化钠溶液调值为7-8本胶在家具的生产过程中主要用作锯末的黏结材料。以本胶、锯末、装饰纸为原料，制用途 作桌面、凳椅面、建筑组合件等模压木制品，生产工艺简单，生产成本低，而且美观、牢固、耐水性能优良。 脲醛胶全称脲醛树脂胶粘剂别名：脲醛树脂，脲醛树脂胶 脲醛胶是尿素与甲醛在催化剂（碱性催化剂或酸性催化剂）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，形成不熔、不溶的末期树脂胶粘剂。 等的研究C.Goldschmidt首次合成，1896年前后在UF脲醛树脂（树脂）于1844年由B.Tollens 树脂缩合中间并能在常温固化胶合木材的Kanrit Leim UF后首次使用，1929年IG公司开发了名叫体，引起人们的重视。 目前，由于脲醛树脂胶粘剂制造简单、使用方便、成本低廉、性能良好，已成为我国人造板生以上。90%产的主要胶种，占人造板用胶量 脲醛树脂胶的改性工艺技术徐振明湖北达雅化工技术发展有限公司 要：指出了传统脲醛树脂粘合剂存在的不足之处，详细论述了改性脲醛树脂胶的工艺配摘 方。 PVA 改性剂粘合剂关键词：脲醛 Modified Technology of urea-formaldehyde Resin Agent .. . Abstract: The shortages of the traditional urea-formaldehyde
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............................................................................
家具材料总复习 概论部分思考题： 1.家具材料的概念和主要作用。 概念：在家具设计和制造的范畴里，家具材料是指用于家具主体结构制作、家具表面覆面装饰、局部粘接和零部件紧固的与家具相关的各种材料总称。 主要作用：家具设计中，对材料性能的把握和对材料语言的理解和诠释，是家具设计风格产生和家具实体制作实现的必要基础和充分条件。 进行家具设计时，首先应该考虑的就是材料因素，要根据家具的功能选择适宜的材料，并利用不同材料的特性，将其有机地组合在一起，使其各自的性能和美感得以体现和深化。 2.家具材料的选择原则主要有哪些？ 功能协调性原则、装饰美学性原则（材料种类、颜色、透明性）、加工适应性原则、经济实用性原则、环境友好原则（安全、无毒、无污染） 3.家具材料的分类主要包括哪几种方法？ 答：按家具材料的化学性质分类、用途和主辅作用（结构材料，表面装饰材料和辅助材料）、软硬程度（软质材料，半硬质材料和硬质材料）、来源（天然--主要指木材、竹材、藤材、石材、及其他天然纤维装饰织物，这些材料在具有古典风格以及田园风格的家具制造中采用较多，也在不同风格的家具包覆材料中有广泛应用、人工--主要包括塑料、化学纤维、金属、玻璃、以及合成树脂胶粘剂等，该类材料在具有现代风格的塑料家具、金属家具、玻璃家具以及各种形式的软体家具制造中以及家具表面涂饰中被广泛采用） 4.家具材料的一般性质主要指哪几个方面？ 答：物理--密度（表示和评价家具材料的重要指标）、孔隙率、吸湿吸水性、导热性、耐热耐寒性 力学性质--强度（抗压、抗拉、抗弯曲、抗剪切、耐磨损、抗冲击）、弹性（决定缓冲性能）、塑性 装饰性--指由材料的质感、色彩纹理以及形状尺寸所表现出的综合视觉效果 化学稳定性--受外界环境条件作用时，不易发生化学变化（如腐朽、老化、锈蚀等）的性能 成型加工及表面加工性能 5.家具材料的吸湿吸水性对强度有何影响？ 根据干缩湿涨、纤维饱和点等方面进行回答 6.什么是绿色家具材料？从材料的使用功能、加工性能、表现力以及对环境的协调性等方面分析一下，在目 前常用的各种家具材料中，你认为哪一种最有发展前景。 答：在家具设计上，符合人体工程学原理，具有科学性，减少多余功能，在正常和非正常使用情况下，不会对人体产生不利影响和伤害；在家具材料选用上，符合有关环保标准要求，遵循材料利用绿色化的原则，实现家具用材的多样化、天然化、实木化、绿色化、环保化；在家具生产中，对生产环境不造成污染(清洁生产)、节能省料，并尽可能延长产品使用周期，让家具更耐用，从而减少再加工中的能源消耗；在家具包装上，其材料是洁净、安全、无毒、易分解、少公害、可回收；在家具使用中，没有危害人类健康的有害物质或气体出现，即使不再使用，易于回收和再利用 o.绿色设计是绿色家具的核心 o.绿色材料是绿色家具的基础 o.绿色生产是绿色家具的关键 人造板部分思考题： 1.人造板的主要性能特点？ 答：幅面尺寸和厚度范围大，尺寸稳定变形小，质地均匀、利用率高，表面平整光洁，易于进行各种形式的机械加工和表面装饰加工，物理力学性能良好； 采用人造板生产的板式家具结构简单大方、造型新颖时尚，可以满足当代人快节奏、多变化的生活方式对家具产品的时代潮流需求； 人造板在许多性能上优于天然木材，这种板材既保持了天然木材的一些基本特点，又克服了木材的一些固有的天然缺陷 2.常用的家具用人造板主要包括哪些品种？ 答：胶合板、刨花板、中密度纤维板、细木工板和各种类型的贴面装饰人造板 3.什么是胶合板的构成原则？简述单板层积材和集成材的主要结构特点以及用途。 答：对称原则：以胶合板的对称中心向两侧分布的对应层，其单板的树种、厚度、纤维方向、层数、制造方法和含水率等都必须相同，以避免产生应力和翘曲变形。 层间纹理排列原则：相邻层单板纤维纹理方向互相垂直。
酚醛树脂与缩聚反应集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
酚醛树脂与缩聚反应 酚醛树脂是世界上人工合成的第一类树脂材料，它具有良好的耐酸性能、力学性能、耐热性能，而且由于它原料易得，合成方便，目前仍被广泛应用。在高中教材里，酚醛树脂作为缩聚反应的典例，阐述了单体分子聚合成高分子的一种形式。与加聚反应不同，单体分子在发生缩聚反应时，生成的不仅仅是高分子化合物，还有小分子物质（如水）生成。也正是因为单体间缩去小分子物质，才成为有机物彼此连接成链状或体型的直接诱因。 一、酚醛树脂的生成和缩聚反应原理 缩聚反应是指单体间相互反应，生成高分子化合物同时生成小分子的聚合反应。是由和在催化剂条件下缩聚而成。反应机理是苯酚羟基邻位上的两个氢原子比较活泼，与甲醛醛基上的氧原子结合为水分子，其余部分连接起来成为高分子化合物——酚醛树脂。反应的方程式可以表示为： 如果采用不同的催化剂，苯酚羟基对位上的氢原子也可以和甲醛进行缩聚，使分子链之间发生交联，生成体型酚醛树脂，如图：体型酚醛树脂绝缘性很好，是用作电木的原料。另外，以玻璃纤维作骨架，以酚醛树脂为肌肉，组合固化制成复合材料即玻璃钢。 二、脲醛树脂的制备 在教材244页选做实验上，尿素晶体和甲醛溶液在盐酸做催化剂的条件下反应制取脲醛树脂。反应原理为： 反应中尿素分子中氨基上两个氢原子比较活泼，与甲醛醛基上氧原子结合生成水分子，其余部分相互连接为高分子化合物脲醛树脂，此反应原理与酚醛树脂的生成极为相似。 实验操作很简单，只需用力振荡试管3分钟(使尿素晶体和甲醛溶液充分接触发生反应)，试管中即有白色粘稠固体生成，白色固体可溶于正丁醇等有机溶剂。 脲醛树脂通常可作为密度板的粘胶剂。 三、知识的延伸 还有其他类似的缩聚反应，如糠醛可以代替甲醛和苯酚生成糠醛树脂，反应原理直接迁移过来即可。反应原理可以表示为：苯酚羟基邻位上两个活泼氢原子与糠醛分子醛基上氧原子结合生成水，其余部分生成高分子化合物。糠醛树脂现在在工业上大多用于玩具制造。 缩聚反应是高中化学重要的有机反应类型之一，酚醛树脂的生成是该类型反应重要的应用示例，举一反三，希望同学们深刻理解反应实质，为接下来学习羧酸和醇通过酯化反应缩聚生成聚酯，理解氨基酸分子间缩合生成多肽和蛋白质打下很好的基础。