脲醛樹脂制備方法

『壹』 什麼是脲醛樹脂膠粘劑

由脲醛樹脂、固化劑、助劑等配製而成的膠粘劑。而脲醛樹脂系由尿素與甲醛在催化劑作用下，縮聚而製得的熱固性樹脂。又稱尿素樹脂。是一種重要的氨基樹脂。由於脲醛樹脂製造簡單，使用方便，成本低廉，膠合性能良好，廣泛用於膠合板、刨花板、中密度纖維板、細木工板等生產中。

尿素與甲醛樹脂的縮合產物——脲醛樹脂於1896年為戈爾德施米特（C.Goldschmidt）研究獲得，1929年德國I.G.染料公司，把尿素和甲醛的初期縮聚物用銨鹽在室溫下使其固化並作為木材膠粘劑。在第二次世界大戰期間作為飛機、船舶等軍事工業用膠粘劑在美國、德國、日本等國得到了迅速發展。中國於1957年開始工業性生產，60年代初即廣泛應用於木材工業。

分類

脲醛樹脂從產品外觀形式可分為液狀樹脂（透明糖漿狀或乳狀）和粉狀樹脂。液狀樹脂的固體含量隨製造工藝不同而異，樹脂穩定性較差，貯存期約15天至6個月；粉狀樹脂是液狀樹脂經噴霧乾燥製得，貯存期可長達1～2年，運輸方便。

反應機理

脲醛樹脂的化學反應非常復雜，因為在反應系統中，平行地進行著多種形式的加成、縮合和水解反應，以不同速度常數和平衡常數不斷地發生官能團或鍵的變遷。其反應機理尚不十分清楚，一般認為分3個階段。第一階段是尿素與甲醛在弱鹼性或中性條件下進行加成反應，生成一、二、三羥甲基脲（四羥甲基脲很少生成）。其反應式為：

表3

『貳』 脲醛樹脂的概述

脲醛樹脂
urea-formaldehyde resins
商品名Beetle。又稱尿素甲醛樹脂，簡稱UF，平均分子量約10000。尿素與%甲醛水溶液在酸或鹼的催化下可縮聚得到線性脲醛低聚物，工業上以鹼作催化劑，95℃左右反應，甲醛/尿素之摩爾比為1.5～2.0，以保證樹脂能固化。反應第一步生成一和二羥甲基脲，然後羥甲基與氨基進一步縮合，得到可溶性樹脂，如果用酸催化，易
導致凝膠。產物需在中性條件下才能貯存。線性脲醛樹脂以氯化銨為固化劑時可在室溫固化。模塑粉則在130～160℃加熱固化，促進劑如硫酸鋅、磷酸三甲酯、草酸二乙酯等可加速固化過程。脲醛樹脂主要用於製造模壓塑料，製造日用生活品和電器零件，還可作板材粘合劑、紙和織物的漿料、貼面板、建築裝飾板等。由於其色淺和易於著色，製品往往色彩豐富瑰麗。
脲醛樹脂成本低廉，顏色淺，硬度高，耐油，抗霉，有較好的絕緣性和耐溫性，但耐候性和耐水性較差。它是開發較早的熱固性樹脂之一。1924年，英國氰氨公司研製，1928年始出售產品，30年代中期產量達千噸，80年代世界年產量已超過1.5Mt。
製作塑料製品所用的脲醛樹脂的數量僅占總產量的10%左右。在甲醛與尿素的摩爾比較低的情況下製得的脲醛樹脂，與填料（紙漿、木粉）、色料、潤滑劑、固化劑、穩定劑（六亞甲基四胺、碳酸銨）、增塑劑（脲或硫脲）等組分混合，再經過乾燥、粉碎、球磨、過篩，即得脲醛壓塑粉。壓制脲醛塑料的溫度140～150℃、壓力25～35MPa，壓制時間依製品的厚度而異，一般為10～60min。塑料製品主要是電氣照明設備和電話零件等。
脲醛樹脂一般為水溶性樹脂，較易固化，固化後的樹脂無毒、無色、耐光性好，長期使用不變色，熱成型時也不變色，可加入各種著色劑以制備各種色澤鮮艷的製品。
脲醛樹脂堅硬，耐刮傷，耐弱酸弱鹼及油脂等介質，價格便宜，具有一定的韌性，但它易於吸水，因而耐水性和電性能較差，耐熱性也不高。

『叄』 脲醛樹脂概述

脲醛樹脂，學名為urea-formaldehyde resins，商品名Beetle，又名尿素甲醛樹脂，簡稱UF，其平均分子量約為10000。它的制備過程通常在酸或鹼的催化下進行，95℃左右反應，甲醛與尿素的比例維持在1.5～2.0之間，以確保樹脂能成功固化。首先形成一和二羥甲基脲，隨後羥甲基與氨基進一步聚合，得到可溶性樹脂。酸催化可能導致凝膠化，因此產物需在中性環境中儲存。線性脲醛樹脂在氯化銨作為固化劑時，可在室溫下固化，模塑粉則需加熱至130～160℃以加速固化，常用的促進劑如硫酸鋅、磷酸三甲酯、草酸二乙酯等。

脲醛樹脂廣泛應用於各類產品製造，如模壓塑料，日常用品和電器零件，也可作為板材粘合劑、紙漿和織物漿料、貼面板及建築裝飾板等。因其顏色淺且易於著色，製成的製品色彩豐富。雖然成本低廉，但其耐候性和耐水性相對較弱。脲醛樹脂是早期開發的熱固性樹脂之一，由英國氰氨公司於1924年研發，1928年開始銷售，到30年代中期產量已達到千噸，80年代全球年產量超過1.5億噸。

在塑料製品製作中，脲醛樹脂僅占總產量的10%左右。在較低比例的甲醛與尿素條件下，樹脂與填料、色料、潤滑劑、固化劑、穩定劑（如六亞甲基四胺、碳酸銨）以及增塑劑（如脲或硫脲）混合，經過乾燥、粉碎、球磨和過篩，得到脲醛壓塑粉。壓制過程在140～150℃的溫度和25～35MPa的壓力下進行，壓制時間根據製品厚度不同，一般為10～60分鍾。這些塑料製品主要用於電氣照明設備和電話零件等。

盡管脲醛樹脂具有水溶性、易固化和無毒耐光的特性，能長期保持色彩穩定，熱成型時不變色，但其硬度高、耐刮傷，對弱酸弱鹼和油脂等介質有抵抗，同時價格便宜。然而，由於易吸水，耐水性和電性能較差，且耐熱性不高，是其性能的局限性所在。

尿素與甲醛反應得到的聚合物。又稱脲甲醛樹脂。英文縮寫UF。加工成型時發生交聯，製品為不溶不熔的熱固性樹脂。固化後的脲醛樹脂顏色比酚醛樹脂淺，呈半透明狀，耐弱酸、弱鹼，絕緣性能好，耐磨性極佳，價格便宜，但遇強酸、強鹼易分解，耐候性較差。

『肆』 如何才能成功制備脲醛樹脂

脲醛樹脂又稱脲甲醛樹脂。英文縮寫UF，是尿素與甲醛在催化劑(鹼性或酸性催化劑)作用下,縮聚成初期脲醛樹脂,然後再在固化劑或助劑作用下,形成不溶、不熔的末期熱固性樹脂。固化後的脲醛樹脂顏色比酚醛樹脂淺，呈半透明狀，耐弱酸、弱鹼，絕緣性能好，耐磨性極佳，價格便宜，它是膠粘劑中用量最大的品種.特別是在木材加工業各種人造板的製造中,脲醛樹脂及其改性產品占膠粘劑總用量的90%左右。然而，遇強酸、強鹼易分解，耐候性較差，初粘差、收縮大、脆性大、不耐水、易老化，用脲醛樹脂生產的人造板在製造和使用過程中存在著甲醛釋放的問題，因此必須對其進行改性。

『伍』 甲醛+尿素是一種膠水嗎

這叫脲醛樹脂，但不是兩者混在一起就可以的，需要反應的。

實驗方法如下：
一、實驗介紹

脲醛樹脂是一種由尿素和甲醛縮聚而成的合成樹脂，是當前應用最廣泛的膠粘劑種類之一，它也是木材加工業中使用量最大的合成樹脂膠粘劑，占該行業膠粘劑使用量的80%以上。

脲醛樹脂除可用作木材膠黏劑外，還可應用於紡織品、紙張、樂器等的處理劑、塗料、復合材料、塑料等。

二、實驗目的

通過本實驗學習和實踐，使學生了解脲醛樹脂的基本合成過程，從而加深對縮聚反應原理的理解，掌握脲醛樹脂的合成原理和基本合成工藝。

三、安全與防護

實驗中所使用的甲酸和氫氧化鈉溶液可能具有一定的腐蝕性，如果不慎接觸到皮膚應立即用清水沖洗；應避免濺入眼睛，如不慎濺入眼睛馬上用大量清水沖洗，並立即到醫院進行醫療處理。

甲醛溶液是一具有較強刺激性的揮發性溶液，在稱量甲醛溶液時，因為其刺激性可能致使眼睛流淚；極個別人可能對甲醛過敏，因此在稱量甲醛溶液中出現紅疹或瘙癢時，應立即停止實驗，並到空氣流通處。

四、實驗原理

脲醛樹脂的合成可採用鹼-酸-鹼合成工藝或者酸-鹼工藝，後者反應速率快、工藝復雜、產物副反應多等問題，因此工業上通常採用鹼-酸-鹼合成工藝制備脲醛樹脂，其制備過程通常分為兩個階段：加成反應和縮聚反應。

1）尿素和甲醛在中性或弱鹼性介質中進行加成反應，生成一羥甲基脲與二羥甲基脲。在特殊條件下，甲醛過量時，也可生成三羥甲基脲或四羥甲基脲，但四羥甲基脲從未分離出來過。

五、配方設計

決定脲醛樹脂性能的關鍵因素之一就是合成過程中尿素/甲醛（F/U）摩爾比。一般而言，F/U摩爾比越高，樹脂羥甲基化程度高，固化後交聯密度大，膠接強度高；同時高F/U摩爾比的樹脂的固化時間短，易於固化；但是隨著F/U摩爾比的增加，游離甲醛含量明顯增加，且脲醛樹脂的耐水性降低。因此為了制備綜合性能都好的脲醛樹脂，第一步就是選擇合適的F/U摩爾比，然後採用合適的合成工藝。

本實驗採用二次加尿素的合成工藝制備脲醛樹脂膠粘劑，第一次加尿素是用於合成脲醛樹脂的主體樹脂，決定最終樹脂的粘接性能，尿素是先在弱鹼條件下加成反應，然後在弱酸性下縮聚反應；第二次加尿素是為了降低最終樹脂的游離甲醛，所加尿素在中性或弱鹼條件下與體系游離甲醛加成反應。

工業上，第一次加尿素的量所構成的F/U摩爾比一般是1.5-2.5之間。低F/U摩爾比，有利於降低脲醛樹脂的游離甲醛釋放，提高樹脂的耐水性，但會使膠接強度降低、固化時間延長；高F/U摩爾比時，脲醛樹脂的膠接強度高、固化時間快，但會使固化脲醛樹脂的游離甲醛釋放提高，耐水性降低。因此，應選擇合適的第一次加尿素量。

本實驗要求最終合成脲醛樹脂總的F/U摩爾比為1.30，即甲醛摩爾數與兩次加入尿素摩爾數總和的比值。

六、試劑和儀器

36.5%左右的甲醛溶液，98%尿素，30%甲酸溶液，30%氫氧化鈉溶液，蒸餾水；

500mL三口瓶，迴流冷凝器，攪拌器，水浴，酸度計，燒杯，滴頭滴管，取樣管，吸耳球；

另外自備計算器。

七、實驗步驟

1）配方投料計算

（1）最終F/U=1.30；最終脲醛樹脂總質量350g左右。

（2）自行選擇第一次和第二次加尿素的量，然後准確計算甲醛溶液的用量、第一次和第二次加尿素的質量；

（3）根據上次實驗「甲醛含量測定」中分析的甲醛含量，計算實際應投入的甲醛溶液量。

2）將計量的甲醛水溶液加入三口瓶中，開動攪拌器，逐漸用NaOH將pH值調至8.6；

3）再加入第一批尿素，升溫至85℃，在85℃條件下反應30min，注意控制反應溫度。

4）用甲酸將反應液的pH值調至5.0，並在此條件下反應60min。

5）將反應液的pH值調到6.5，加入第二批尿素，在75℃條件下反應10min。

6）將pH值調至8.0，冷卻。出料。

八、評注

請保留所合成得的脲醛樹脂，請在瓶上註明組別和姓名，存放於實驗室里，在後續的實驗中還要應用。

九、實驗報告

1） 撰寫實驗報告。

2） 自行描述本實驗中脲醛樹脂的實驗原理和實驗過程。

3） 討論之一，如何才能盡可能提高脲醛樹脂的羥甲基含量。

4） 討論之二，請自行定性描述所合成脲醛樹脂的游離甲醛含量，分析如何降低樹脂中的游離甲醛含量。

『陸』 關於脲醛樹脂……

脲醛樹脂
ure-aformaldehyde resins

尿素與甲醛反應得到的聚合物。又稱脲甲醛樹脂。英文縮寫UF。加工成型時發生交聯，製品為不溶不熔的熱固性樹脂。固化後的脲醛樹脂顏色比酚醛樹脂淺，呈半透明狀，耐弱酸、弱鹼，絕緣性能好，耐磨性極佳，價格便宜，但遇強酸、強鹼易分解，耐候性較差。商品名Beetle。尿素與37％甲醛水溶液在酸或鹼的催化下可縮聚得到線性脲醛低聚物，工業上以鹼作催化劑，95℃左右反應，甲醛／尿素之摩爾比為1.5～2.0，以保證樹脂能固化。反應第一步生成一和二羥甲基脲，然後羥甲基與氨基進一步縮合，得到可溶性樹脂，如果用酸催化，易導致凝膠。產物需在中性條件下才能貯存。線性脲醛樹脂以氯化銨為固化劑時可在室溫固化。模塑粉則在130～160℃加熱固化，促進劑如硫酸鋅、磷酸三甲酯、草酸二乙酯等可加速固化過程。脲醛樹脂主要用於製造模壓塑料，製造日用生活品和電器零件，還可作板材粘合劑、紙和織物的漿料、貼面板、建築裝飾板等。由於其色淺和易於著色，製品往往色彩豐富瑰麗。

脲醛樹脂一般為水溶性樹脂，較易固化，固化後的樹脂無毒、無色、耐光性好，長期使用不變色，熱成型時也不變色，可加入各種著色劑以制備各種色澤鮮艷的製品。

脲醛樹脂堅硬，耐刮傷，耐弱酸弱鹼及油脂等介質，價格便宜，具有一定的韌性，但它易於吸水，因而耐水性和電性能較差，耐熱性也不高。

脲醛樹脂的用途相當廣泛，除用作模塑料、層壓塑料、泡沫塑料外，還可用於製作水溶性粘合劑，以粘接木材；用作織物的防縮防縐處理劑；用作紙張的罩光漆，以提高紙張的濕強度。下面主要對它在塑料上的應用作一簡單紹。

（一）脲醛壓塑粉

脲醛樹脂的壓塑粉俗稱為電玉粉，它是由樹酯、固化劑、填料、著色劑、潤滑劑、穩定劑、增塑劑等組份用濕法生產而成的。

1 組成
（1）樹脂用作壓塑粉的脲醛樹脂要求採用反應程度較淺的縮聚物，此時樹脂粘度小，便於浸漬填料，並可保證在較長的生產周期和進行乾燥後仍有適當的流動性，在工業上多採用尿素與甲醛在低溫下的縮合物（一、二羥甲基脲的混合物）。通常採用脲與甲醛的配比為1：1。5（摩爾比），在PH=8(及溫度)30—35度下全部溶解後，再加入脲量0。3%——0。54%的草酸及0。33%—0。88%的草酸酯，隨即發生放熱反應，溫度上升，溫度保持在55—60度，並嚴格控制PH=5。5—6。5，經60—75min 即得所需的脲醛樹脂。由於縮聚度較低，實際上僅剛過加成反應階段，主要的縮聚反應是在固化過程中進行的。
（2）固化劑壓塑粉中所用的固化劑要求具有一定的潛伏性，常用的有草酸、鄰苯二甲酸、苯甲酸、一氯乙酸等。
（3）填料最常用的填料是紙漿，其次為木粉或無機填料（石棉、玻璃纖維、雲母等）。所用的紙漿是以木材為原料，經亞硫酸鹽處理，溶去木材中非纖維素雜質，再經
漂白即得的純凈的纖維素。填料的用量為總物料量的25%-32%，用量過小，壓塑粉流動性大，製品強度低；反之，用量過多時，壓塑粉流動性減小，製品表面不光滑，耐水
性降低。
（4）著色劑著色劑可賦予塑料鮮艷的色彩，選用著色劑時要注意，所用著色劑的著色能力強，在塑料中能分散均勻，在加工溫度下和長期的日光照射時不變色，不從製品中析出。通常用的著色劑是顏料，染料較少使用，用量為物料量的0.01%-0.2%。
（5）潤滑劑潤滑劑在壓製成品時可提高料的流動性，並可從製品中析出，在製品和模具間形成隔離膜，使製品不易粘模。常用的潤滑劑為硬脂酸的金屬鹽（如鋅、鈣、鋁、鎂等的金屬鹽）、有機酸的酯類（如硬脂酸環己酯、硬脂酸甘油脂等）。其加入量為物料量的0.1%-1.5%，過多時會污染製品的外觀，減少光澤；過少則製品難於脫模。
（6）穩定劑在壓塑粉中加入的催化劑雖說是潛伏性的催化劑，但是在室溫的存放過程中仍會有少量的酸放出，從而影響到壓塑粉的質量，因此通常加入一些鹼性的物質以吸收放出的酸，常用的鹼為六亞甲基四胺或碳酸銨。
（7）增塑劑在壓塑粉中一般不用增塑劑，只在特殊的場合使用，目的是提高料的流動性，並降低固化時的收縮率。可用的增塑劑有脲及硫脲。
上述的各種組分常根據實際的情況而選用，不是所有的模塑料中都要用。

『柒』 如何制備低游離甲醛含量的脲醛樹脂

制備低游離來甲醛含量的脲醛樹源脂方法：通過降低甲醛與尿素的摩爾比、尿素採用3次投料方式和簡化生產工藝，降低了脲醛樹脂中游離甲醛含量，提高了其各項性能指標。用聚乙烯醇和三聚氰胺做改性劑，明顯提高了膠液的抗水性能和初粘強度，物料配比、反應時間和溫度、介質的pH值對產品的性能均有影響。
具體可以參考文獻：薛東，低游離甲醛含量脲醛樹脂的研製，《精細與專用化學品》, 2003, 11(13):21-22

『捌』 脲醛樹脂的制備

原料配比： 原料規格（固體含量）用量（公斤）備注甲醛36～37％1000普通甲醛（市售）膠必得環保甲醛改性劑99.8％200邢台九五木業發展中心研製生產水（用途：還原改性劑） 400～600井水尿素98％550市售聚乙烯醇2099或2299型號適量市售氯化銨20％適量調酸氫氧化鈉（火鹼）30％適量壓鹼 生產工藝：1. 在反應釜加入普通甲醛1000公斤，再加入膠必得環保甲醛改性劑200公斤，加冷水400～600公斤（膠必得改性劑需要加水還原），開始攪拌均勻。加聚乙烯醇（2099或2299型號）1～2公斤，加尿素550公斤，開始升溫。（不用調PH值） 。2. 55℃～70℃左右，停止升溫（以反應釜內溶液可以自升溫到95℃左右為停溫溫度），自升溫到95℃左右，反應75分鍾，期間不調PH值。3. 由95℃先降溫到87℃，再調酸，調至PH值4.8。在18℃～20℃水中起大白霧後，霧中微帶細絲時，立即壓鹼到PH值7.5。在90℃成膠。4. 降溫到45℃完成。期間PH值要控制好，一般在PH在7.0～7.5之間即可。外觀乳白色黏液備注粘度0.25～0.4pa.s 游離甲醛含量< 0.05 固化時間45～65s PH值7.5～8.0 固體含量> 50％ 儲存期> 30天 5. 注意事項：①調酸：20％的氯化銨溶液，約用20公斤。壓鹼：30％的氫氧化鈉溶液約用10公斤（以將PH值由4.8提高到7.5為准）。②火候：在18℃～20℃水中起大白霧後，霧中微帶細絲時，立即壓鹼到PH值7.5。一般不採用無霧後，出現明顯細絲時壓鹼。③提示：此工藝用酸和用鹼量比一般工藝多，所以壓鹼時，要多用鹼，更要多准備鹼。

『玖』 脲醛樹脂膠的製作方法是什麼

組分 用量/g 組分 用量/g x0dx0a工業甲醛（36%） 960 氫氧化鈉（30%） 適量 x0dx0a尿素（含氮量46.6%） 370 甲酸（20%） 適量 x0dx0a制備 將甲醛投入反應器，攪拌，用氫氧化鈉溶液調PH值為7.5，加熱至40℃時，加入占總量3/4的尿素，在50-60min內將溫度升至90℃，保持20min。加入剩餘的尿素，在90℃下反應40min。用甲酸調PH值為5.3-5.6，於92℃保溫30min，之後逐漸升溫至97℃。當黏度達到要求後，立即用氫氧化鈉溶液調PH值為7.5-8。真空脫水，當脫水量達到甲醛含水量的65%時停止脫水。降溫，同時用氫氧化鈉溶液調PH值為7-8。當降溫至50℃時放料。 x0dx0a用途 本膠在傢具的生產過程中主要用作鋸末的黏結材料。以本膠、鋸末、裝飾紙為原料，製作桌面、凳椅面、建築組合件等模壓木製品，生產工藝簡單，生產成本低，而且美觀、牢固、耐水性能優良。x0dx0ax0dx0a但就目前情況而言，傳統工藝生產的產品存在耐水性，耐老化性和韌性較差的缺點，特別是在環境意識和要求日漸提高的今天，傳統工藝產品在生產和使用過程中大量逸出遊離甲醛，污染環境，將會嚴重地制約和限制該產品的使用。x0dx0a工藝方法x0dx0a工藝配方：甲醛，尿素（摩爾比）=1.36：1 三聚氰胺1%（物料總量），聚乙烯醇1%（物料總量），20%氯化銨7%（物料總量），變性澱粉3%（物料總量）x0dx0a將配方中的甲醛投入反應釜，用30%的NaOH調PH值為8—8.5，加入第一批尿素（尿素總量的40%），反應15分鍾，加入三聚氰胺，控制溫度85℃，反應30—40分鍾，以20%NH4CL調PH值5—5.5，加入PVA，再加入第二批尿素（總量的50%），控制溫度85±5℃，反應40—60分鍾，調PH值為7—8，加入剩餘的尿素，反應10—20分鍾，調PH值7—8，冷卻在40℃以下，加入填料，攪拌均勻後出料。x0dx0a工藝過程注意問題x0dx0a1、PH值偏低時縮聚時易生成不溶性的聚甲基脲而產生沉澱，且易凝膠，故縮聚時，應嚴格控制PH5—5.5。x0dx0a2、過程的第三步應經常測渾蝕點和注意溫度控制，因為，粘度與反應終點相關，過早則粘度小，另外，溫度與粘度成反比例關系，故控制溫度，掌握終點，直接影響產品粘度。x0dx0a3、若溫度偏高，PH值偏低，則粘度過大，且易凝膠。x0dx0ax0dx0a本工藝根據化學反應原理設計改性工藝生產的產品，耐水性、耐老化性和韌性均得到提高，剪切強度增大，游離甲醛含量降低了67%，且工藝路線進一步簡化，成本降低，達到了改性的目地，但仍然有在不足之處，產品的穩定性有所提高，工藝條件的控制較傳統工藝要求嚴格。