三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂的合成.docx

1、三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂的合成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 IAbstract II引言 1第章 绪论 21.1 尿素产品概述及其用途 21.2 三聚氰胺的性能及用途 21.3 脲醛树脂的发展现状 31.3.1 脲醛树脂胶黏剂的优缺点 31.3.2 脲醛树脂的合成工艺 41.3.3 游离甲醛的危害性 41.3.4 降低游离甲醛含量的方法 41.4 三聚氰胺改性脲醛树脂概述 61.4.1 国外MUF 研究概况 61.4.2 国内MUF 研究进展 71

2、.4.3 MUF 树脂胶黏剂的合成原理及三聚氰胺用量 71.4.4 三聚氰胺-脲醛树脂机理研究 81.5 研究意义和内容 91.5.1 研究意义 91.5.2 研究内容 9第2章 实验部分 102.1 脲醛树脂的合成机理及改性机理 102.1.1 合成脲醛树脂的反应机理 102.1.2 三聚氰胺、聚乙烯醇改性反应机理 112.2 实验试剂及仪器 112.3 实验方法 122.3.1 合成步骤 122.3.2 热重检测 122.3.3 红外检测 122.3.4 固含量测试 122.3.5 粘度测定 132.3.6 游离甲醛含量测定 132.3.7 耐水性测试 13第3章 结果与讨论 143.1

3、甲醛与尿素的摩尔比对脲醛树脂胶黏剂性能的影响 143.1.1 尿素的加入方式对UF 胶性能的影响 143.1.2 甲醛与尿素总摩尔比对UF 胶性能的影响 143.2 聚乙烯醇用量对脲醛树脂胶性能的影响 143.3 三聚氰胺用量对脲醛树脂胶性能的影响 153.4 温度、pH 值及反应时间对脲醛树脂胶性能的影响 163.4.1 反应温度的影响 163.4.2 pH 值的影响 173.5 谱图分析 173.5.1 红外光谱分析 173.5.2 热失重分析 18结论 20致谢 21参考文献 22三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂的合成摘要：本文探讨了反应温度、pH 值、甲醛（F）与尿素（U）摩尔比、PVA 的

4、用量、三聚氰胺的用量等对脲醛树脂胶液的粘度、稳定性、耐水性、胶合质量的影响结果表明：控制反应温度85 ，聚乙烯醇（PVA）用量为尿素与甲醛溶液总质量的1%，pH 值为5.5，甲醛与尿素摩尔比为1.5，三聚氰胺用量为10% 时合成的胶黏剂游离甲醛含量为0.054%，耐沸水时间为164 min改性后的三聚氰胺胶粘性和稳定性最好。关键词：脲醛树脂胶粘剂 三聚氰胺 PVA 改性Synthesis of Urea Formaldehyde Resin Adhesive Modified by Melamine Abstract: In this paper, the influence of react

5、ion temperature, pH value, formaldehyde (F) and urea (U) molar ratio, amount of PVA, melamine urea-formaldehyde resin glue viscosity, stability, water resistance, bonding quality were studied. The results show that: the control of reaction temperature 85 , poly vinyl alcohol (PVA) dosage of urea and

6、 total quality the 1% formaldehyde solution, pH value was 5.5, formaldehyde and urea molar ratio is 1.5, the amount of melamine is 10% when the content of free formaldehyde adhesive synthesized 0.054%, boiling water for 164 min. Modified melamine was the best with sealability and stability.Keywords:

7、 Urea-formaldehyde resin adhesive； melamine； PVA； modified引 言 脲醛树脂（UF)于1844 年合成成功，1931 年首次在市场销售。此后由于原料充足、价格低廉而被广泛应用于木材加工行业中。现在，脲醛树脂在木材加工、造纸、油漆等行业是用量最大的一种胶粘剂，约占70% 多。2000 年全世界UF胶年用量超过250 万吨，国内用量为40.8 万吨左右。 由于脲醛树脂耐光性好，毒性小，胶粘剂固化后透明性高，胶缝无颜色，无污染，工艺性能好，成本低廉，并具有优良的胶接性能和较好的耐湿性，在木材胶接领域中的使用量不断增加，现在仍是木材工业使用量最大

8、的合成树脂胶粘剂，是生产人造板的主要胶种，它既可用于胶接木材和非木质材料，又可用于浸渍纸张做人造板表面的装饰材料。而传统工业生产的脲醛树脂胶，与酚醛树脂及三聚氰胺树脂比较，其耐水性差，树脂固化后收缩率过大，尤其是游离醛的含量较高，用其加工的木材制品，在作为室内装修材料时，由于甲醛逐渐释放，对人体构成危害，因此研究脲醛树脂胶粘剂合成新工艺，生产具有耐水性，高强度、高性能，低游离醛的脲醛树脂，对于木材加工业有着十分重要的意义。 三聚氰胺改性的脲醛树脂，把结构稳定的三嗪环引入树脂分子中，使固化后的树脂耐水性得到提高，降解或水解速度降低，但贮存稳定性较差，一般把甲醛分多次加入，再用甲醇或乙醇进行醚化，

9、适当降低树脂的活性，即可提高其贮存稳定性。本研究探索了三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂的性能及影响因素。 第1章 绪 论1.1 尿素产品概述及其用途尿素，英文名称：Urea 或Carbamide，分子式：CO(N2H4) 或CO(NH2)2，分子质量60.06，密度1.335 g/cm3，熔点132.7 ，沸点196.6 ，溶于水，醇，难溶于乙醚，氯仿，呈弱碱性，可与酸作用生成盐。有水解作用。在高温下可进行缩合反应，生成缩二脲、缩三脲和三聚氰酸。加热至160 分解，产生氨气同时变为氰酸。因为在人尿中含有这种物质，所以取名尿素。尿素含氮(N)46%，是固体氮肥中含氮量最高的。它的外观为白色晶体或粉末，

10、是动物蛋白质代谢后的产物，通常用作植物的氮肥。尿素在酸、碱、酶作用下（酸、碱需加热）能水解生成氨和二氧化碳。对热不稳定，加热至150160 将脱氨成缩二脲。若迅速加热将脱氨而三聚成六元环化合物三聚氰酸。（机理：先脱氨生成异氰酸（HN=C=O），再三聚。）在氨水等碱性催化剂作用下能与甲醛反应，缩聚成脲醛树脂。其特点是缩二脲含量低，无色、无味、无臭、易溶于水、易施用、颗粒均匀、饱满圆润、粉尘少，是目前固体氮肥含氮量最高的一种。按含氮量计算：1 Kg尿素相当于1.35 Kg硝酸铵，2.2 Kg硫酸铵，90100 Kg新鲜人尿。尿素是一种中性肥料，对土壤无影响，适用于各种土壤和植物，是一种优质高效的氮

11、肥。尿素在工业上可用来合成塑料和药物，其本身也可直接药用，供药用的尿素注射液可用于降低颅内压，磺胺脲可用于消炎。尿素在农业上是一种常用的速效氮肥，长期使用不会使土壤变硬和板结。除作追肥以外，还有其它多种用途，如调节花量，疏花疏果，水稻制种，防治虫害，尿素铁肥等1。在工业上，尿素可生产三聚氰胺、脲醛树脂、水合阱、四环素、苯巴比妥、咖啡因、还原棕BR、酞青蓝B、酞青蓝BX、味精，还可生产炼油所需的脱蜡剂、选矿的起泡剂，发泡剂AC 等多种化工产品、医药品，也可用于制革、颜料等生产。目前世界上尿素产量的1/3 用于工业消费。其主要工业用途是作为高聚物合成材料的原料，如作为尿素甲醛树脂和三聚氰胺的原料，

12、用作塑料、喷漆、粘合剂。1.2 三聚氰胺的性能及用途三聚氰胺又称蜜胺，其分子式为C3H6N6，分子量为126.12，是一种三嗪类含氮杂环有机化合物，重要的氮杂环有机化工原料。三聚氰胺在常态下为细小的白色粉末，难溶于水、乙二醇，不溶于乙醚、苯和四氯化碳等，可溶于甲醇、甲醛、乙酸、甘油等。低毒。1994 年国际化学品安全手册中表述：长期或反复大量摄入三聚氰胺可能对肾及膀胱产生影响，导致结石，但无致癌现象2。三聚氰胺在一般情况下较稳定，但在高温下可能会分解放出氰化物。呈弱碱性（pH=8），与盐酸、硫酸、硝酸、乙酸、草酸等都能形成三聚氰胺盐。在中性或微碱性情况下，与甲醛缩合而成各种羟甲基三聚氰胺，但在

13、微酸性中（pH 值5.56.5）与羟甲基的衍生物进行缩聚反应而生成树脂产物。遇强酸或强碱水溶液水解，胺基逐步被羟基取代，先生成三聚氰酸二酰胺，进一步水解生成三聚氰酸一酰胺，最后生成三聚氰酸。三聚氰胺的生产技术按原料可分为双氰胺法和尿素法，双氰胺法早已被淘汰。目前，我国工业化生产均采用尿素法，因此，三聚氰胺就成为尿素的重要下游产品之一3。尿素法即在加热和一定的压力条件下，尿素热解生成三聚氰胺其生产过程如下：第一步 （1-1）第二步 （1-2）总反应 （1-3）三聚氰胺是一种用途广泛的基本有机化工中间产品，最主要的用途是作为生产三聚氰胺甲醛树脂的原料。三聚氰胺还可以作阻燃剂、减水剂、甲醛清洁剂等。

14、该树脂硬度比脲醛树脂高，不易燃，耐水、耐热、耐老化、耐电弧、耐化学腐蚀、有良好的绝缘性能、光泽度和机械强度，广泛运用于木材、塑料、涂料、造纸、纺织、皮革、电气、医药等行业4。三聚氰胺甲醛树酯与其他原料混配，还可以生产出织物整理剂、皮革鞣润剂、上光剂和抗水剂、橡胶粘合剂、助燃剂、高效水泥减水剂、钢材淡化剂等。应用十分广泛。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脲醛（UF）树脂占人造板工业中所用合成树脂胶总量的65% 75%，其原料丰富、价格低廉，对木质纤维素有优良的粘附力，具有优良的内聚强度，有一定的耐水胶合强度，处理和应用容易。但是，脲醛树脂存在耐水性差、储存期短、易水解

15、、不稳定，尤其是其制造的人造板甲醛释放量大等缺点。 1.3.2 脲醛树脂的合成工艺脲醛树脂胶黏剂，是由尿素与甲醛合成的一种氨基树脂胶，是一种传统的木材粘结用胶。由于尿素和甲醛都是富于反应性的物质，尿素与甲醛的反应十分复杂，脲醛树脂合成工艺以及合成过程中的许多因素如原料组分的摩尔比、反应进行中的pH 值、反应温度、反应时间等都会直接影响产品的性能和质量5。目前合成脲醛树脂的工艺主要有弱碱-弱酸-弱碱和强酸-弱酸-弱碱中低温两种工艺。我国工业生产中大多数采用的是传统的弱碱-弱酸-弱碱工艺，生产的脲醛树脂稳定性较好，胶接强度好6，但游离甲醛含量难以控制，且能耗高。崔昆明等指出如果采用强酸低温的强酸-弱酸-弱碱工艺合成的脲醛树脂的主要特征是游离甲醛含量低，能耗低，但同时羟甲基含量降低，树脂的黏合性能下降7，目前在工业上还没有得到广泛应用。 1.3.3 游离甲醛的危害性 甲醛是一种挥发性有机化合物，人长期接触或者生活在有甲醛存在的环境中可引起咽炎、鼻窦炎、嗓子发干、恶心等症状8。而脲醛树脂胶中含有游离甲醛对人体有致癌性，使人易患白血病、哮喘病、咽炎等9。在室内环境主要污染物中甲醛排在首位，2005 年甲醛已经被世界卫生组织确认为人体可致癌物。装修用人造板中游离甲醛从人造板中挥发出来的速度较慢，使室内空气甲醛含量长期超标。为此我国于2002 年1 月发