⑴ 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
⑵ 影響脲醛樹脂質量的因素都有哪些
1、原料尿素與甲醛的質量直接影響脲醛膠的質量穩定
2、反應溫度和時間影響脲醛膠的質量
3、介質的PH值影響脲醛膠的質量
4、尿素與甲醛的投料比影響脲醛膠的質量
1)脲醛樹脂膠存在問題耐水性、抗老性、粘結強度、甲醛、龜裂
2)為了克服這些缺點,已經有較多關於利用苯酚、聚乙烯醇、三聚氰胺、硫脲等改性劑對脲醛樹脂膠粘劑進行改性的研究報道
3)但為了控制樹脂中游離甲醛含量,一般甲醛和尿素的摩爾比不超過2:1
4)氧化澱粉的作用:脲醛樹脂之所以耐水性和抗老化性差是因為其分子中存在大量的親水性活性基團-CH2OH基,-CONH因此,它在水中尤其在熱水中,分子結構中活性基團易水解,大大降低了脲醛樹脂的耐水性。因為縮醛結構具有耐酸、耐水、耐氧化劑的特點,從而提高了粘接強度、耐水性及耐老化性。
5)甲醛與尿素摩爾比越大,產品粘附性越好。甲醛與尿素摩爾比增大,則耐水性降低。甲醛含量越高。穩定性隨摩爾比增大而下降。甲醛與尿素摩爾比為1.5:1時所得產品綜合性能較好。
6)配方比例:氧化澱粉改性脲醛樹脂膠中當甲醛與尿素摩爾比為1.5:1氧化澱粉加入量為10%時所得膠粘劑綜合性能較好,為實際應用中的合適配比。故接近最佳配方的配比為:甲醛(36%)125g;尿素60g;氧化澱粉10.5g;氨水適量;草酸適量。
⑶ 脲醛樹脂膠的製作方法
脲醛樹脂膠的製作方法多樣,其中一種配方包括工業甲醛960g、氫氧化鈉適量、尿素370g和甲酸適量。具體步驟如下:將甲醛投入反應器,攪拌,用氫氧化鈉溶液調pH值至7.5,加熱至40℃時,加入總量三分之四的尿素。在50-60分鍾內將溫度升至90℃,保持20分鍾。隨後加入剩餘的尿素,在90℃下反應40分鍾。再用甲酸調pH值為5.3-5.6,在92℃下保溫30分鍾,之後升溫至97℃。當達到所需粘度後,用氫氧化鈉溶液調pH值至7.5-8。進行真空脫水,脫水量達到甲醛含水量的65%時停止脫水。最後降溫,用氫氧化鈉溶液調pH值至7-8,降至50℃時放料。
該膠在傢具製造中主要用作鋸末黏結材料,生產過程中工藝簡單,成本低廉,產品美觀耐用,耐水性能優越。然而,傳統工藝生產的產品在耐水性、耐老化性和韌性方面存在不足,尤其是環保要求日益嚴格的情況下,傳統產品在生產和使用過程中大量釋放游離甲醛,污染環境。
改進後的工藝配方為甲醛、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)。具體步驟包括:將甲醛投入反應釜,用30%的NaOH調pH值至8-8.5,加入第一批尿素(總量40%),反應15分鍾,加入三聚氰胺,控制溫度85℃,反應30-40分鍾,用20%NH4CL調pH值至5-5.5,加入PVA,再加入第二批尿素(總量50%),控制溫度85±5℃,反應40-60分鍾,調pH值至7-8,加入剩餘的尿素,反應10-20分鍾,調pH值至7-8,冷卻至40℃以下,加入填料,攪拌均勻後出料。
需要注意的工藝過程包括: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,因此縮聚時應嚴格控制pH值在5-5.5之間。過程的第三步應經常檢測渾蝕點並注意溫度控制,因為粘度與反應終點相關,過早則粘度過低,而溫度與粘度成反比關系,控制溫度和掌握終點直接影響產品粘度。若溫度偏高或pH值偏低,則粘度過大且易凝膠。
改進工藝設計的產品耐水性、耐老化性和韌性均有所提高,剪切強度增大,游離甲醛含量降低67%,工藝路線進一步簡化,成本降低,達到了改性的目標。然而,產品穩定性有所提高,工藝條件的控制要求較傳統工藝更為嚴格。
⑷ 請問加入三聚氰胺使脲醛樹脂性能更好,是在脲醛樹脂聚合的哪一步加呢
脲醛樹脂加入三 聚氰胺可提高脲膠的耐水性能.加三胺時可在甲醛與尿素第一次聚合到終點後回,把PH值調到8.0左右答,再加入三胺,在90度下再保溫縮聚,此時須每隔5--10分鍾測次終點.直到反應終點.再把PH值調到8.5左右,降溫.
⑸ 脲醛樹脂改性
脲醛樹脂因其存在一系列缺點,如初粘性差、收縮大、易脆裂、不耐水、老化並釋放有害甲醛等問題,需要進行改性以提升其性能和應用范圍。以下是幾種改性方法:
首先,為了增強初粘性,可以添加聚乙烯醇、聚乙二醇或羥甲基纖維素,但成本較高,澱粉類物質如澱粉則更經濟。在合成過程中,澱粉的水解產物可增加粘度,且其分子結構有助於提高粘接強度和穩定性。
其次,減小收縮性是解決裂紋和內應力的關鍵。加入麵粉、澱粉等填充劑可以降低固化時的收縮率,從而保持膠層的強度。
為了降低脆性並提高韌性,可加入聚乙烯醇、聚醋酸乙烯乳液或VAE溶液。這些成分不僅改善了性能,還提升了耐老化性。
改進耐水性可通過添加三聚氰胺、苯酚等化合物,或者使用硫酸鋁、磷酸鋁等交聯劑。填充木粉、豆粉等也能提高耐水性。例如,苯酚改性能封閉樹脂的吸水基團,顯著提升耐水性和耐老化性。
提高粘接強度方面,多元復合添加劑如聚乙烯醇和苯酚的使用,配合中性-弱酸-弱鹼復合工藝,能在中溫下製得性能顯著增強的脲醛樹脂,其剪切強度和耐水耐沸性大大提高。
綜上所述,根據不同需求,通過科學的改性方法,可以顯著改善脲醛樹脂的性能,擴大其在各個領域的應用可能性。
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。
⑹ 一般脲醛樹脂膠的工藝配方是什麼
甲醛\尿素=1.2:1 左右,一般尿素多一些,同時加入三聚氰胺或者PVA,使游離的甲醛被固化。同時加入一些無機填料增加防水性等。浙大哲博檢測幫助您!
⑺ 脲醛樹脂膠的製作方法
組分 用量/g 組分 用量/g
工業甲醛(36%) 960 氫氧化鈉(30%) 適量
尿素(含氮量46.6%) 370 甲酸(%) 適量
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。
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。
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。
工藝方法
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)
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。
工藝過程注意問題
1、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。
2、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。
3、若溫度偏高,PH值偏低,則粘度過大,且易凝膠。
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。
⑻ 脲醛樹脂的改性
由於脲醛樹脂存在初粘差、收縮大、脆性大、不耐水、易老化、釋放甲醛和固化放出甲醛污染環境,損害健康等缺點,必須對其進行改性,提高性能,擴大應用。而就其改性方法簡單羅列如下:
1、提高初粘性
提高脲醛樹脂的初粘性,可加入聚乙烯醇、聚乙二醇、羥甲基纖維素等改性劑,但這些物質價格較高,因此可選用澱粉類物質,尤其是澱粉在脲醛樹脂合成開始就加入,效果更好。在合成過程中澱粉可能發生水解作用,生成各種糊精等,由於澱粉相對分子質量很大,溶解後粘度也很大,加入少量就可製得粘度較大的脲醛樹脂。同時澱粉分子鏈上的羥基、羥甲基以及因水解產生的醛基等可能參與脲醛樹脂的合成反應,不僅提高了初粘性,而且粘接強度和儲存穩定性也有提高。
2、減小收縮性
脲醛樹脂固化收縮率大,容易產生裂紋,膠層產生內應力,使粘度強度下降。為了降低脲醛樹脂固化時的收縮率,通常向樹脂膠液中加入一些填充劑,如麵粉、澱粉、血粉和a-纖維素粉、木粉、豆粉等。
3、降低脆性
為了降低脆性,提高韌性可加入聚乙烯醇、聚乙烯醇縮甲醛溶液、聚醋酸乙烯乳液、VAE溶液等,同時也可提高初粘性和耐老化性。
4、改進耐水性
在合成脲醛樹脂時加入少量的三聚氰胺、苯酚、間苯二酚、烷基胺、糖醛等都能有效地改進脲醛樹脂的耐水性。加入硫酸鋁、磷酸鋁等作為交聯劑,也可明顯提高耐水性。在調膠時加入木粉、麵粉、豆粉、氧化鐵、膨脹土等填料,也能提高耐水性。
採用苯酚改性脲醛樹脂,在樹脂中引入苯環結構,封閉了樹脂的吸水基團,使樹脂的耐水性和耐老化性顯著改善。也可將間苯二酚或三聚氰胺加入固化劑組分之中,還可將丙烯酸酯共聚乳液與脲醛樹脂共混都可以提高耐水性。
5、提高粘接強度
採用多元復合添加劑如聚乙烯醇和苯酚,可改善脆性,提高耐水性和粘接強度。再採用中性-弱酸-弱鹼復合工藝,在中溫下進行反應,製得的脲醛樹脂剪切強度是原脲醛膠的10倍以上,耐水性和耐沸性大為提高。
脲醛樹脂根據不同的使用要求,加入改性劑後可明顯改善性能。