改性脲醛制备综合试验试验原理内容及目的脲醛树脂的合成

1、改性脲醛制备综合实验一、实验原理、内容及目的脲醛树脂的合成采用“碱酸碱”式的合成方法,合成脲醛树脂中存在一些亲水基团如羟基、羧基、氨基、亚氨基、醚键，其耐水性较差,并且使用过程中释放大量地甲醛造成环境污染。可由如下方法改性： (1)通过共混的方法加入丙烯酸酯乳液、 醋酸乙烯乳液、 聚乙烯醇或缩醛、 氧化淀粉等高分子材料改性。 (2)通过共聚的方法在树脂中引入疏水基团。例如三聚氰胺、苯酚、双酚 A 、苯代三聚氰胺、对甲苯磺酰胺等。 (3)有机或无机填料如木粉、草木灰、面粉。 (4) 通过对合成工艺改进 ,如时间、温度、加料顺序调整。脲醛树脂是由尿素和甲醛经缩聚反应而成。主要分两步：第一步是亲核加

2、成反应： 即在中性或微碱性条件下， 尿素与甲醛反应生成各种羟甲基脲的混合物：H NCONH+ H COHOCHNHCONH+ HOCH NH222222C O一羟基脲NHCHOH2二羟基脲第二步是缩合反应： 即在酸性条件下加热第一步的产物，使其分子间缩水成线型产物。即：HNCHNHCHNHCHNH222COC OCOC ONHNHNHNH22CHOHCHOH22缩合反应 (失水 )既可以发生在亚氨基和羟甲基之间、羟甲基和羟甲基之间、又可以发生在甲醛和两个亚氨基之间。本实验要求学生从已掌握的专业知识出发，研究脲醛树脂性能的影响因素，通过控制反应物配比等工艺条件，设计制备出耐水环保型的脲醛树脂。分

3、组课题课题一：耐水性的脲醛树脂制备用丙烯酸树脂改性.课题二：环保性脲醛树脂制备用丙烯酸树脂改性课题三 : 耐水性的脲醛树脂制备用VAE 改性 .课题四 : 环保性脲醛树脂制备用水性松香树脂改性.课题五 : 耐水性的脲醛树脂制备用水性萜稀树脂改性.课题六 : 环保性脲醛树脂制备用水性萜稀树脂改性.课题七 : 耐水性的脲醛树脂制备用白乳胶改性.课题八 : 环保性脲醛树脂制备用白乳胶改性.药品及仪器仪器：（四颈瓶（ 250ml）、球形冷凝管、蒸馏瓶、碱式滴定管、漏斗、烧杯量筒、温度计、电动搅拌器、电热套、真空泵）8 组药品：甲醛5kg、六次甲基四胺2kg、尿素5kg、氯化铵1kg、NaOH5kg、P

4、VA 5kg 、松香 2kg、石蜡 2kg、邻苯二甲酸二辛酯 5 kg 、乙烯 -醋酸乙烯乳液 5kg、碳酸钙 1kg、抗氧化剂 0.5kg（IRGANOX 1010 ）、偶联剂 TM-10硅烷偶联剂（长链烷基三甲氧基硅烷） 1kg、白乳胶 2kg、VAE-701 1kg、， VAE-705 1kg 、VAE-707 1kg 、平平加 1kg、FA196 2.5 kg、 W-920 2.5 kg、 水性松香树脂 2.5 kg 、 水性萜稀树脂 2.5 kg 、丙烯酸树脂 2.5 kg.四、实验步骤（供参考）方法一 : 将配方中的甲醛全部加入三口瓶中 , =7.5 8 5, 加入第一批尿素约为总

5、量的 60%,反应温度控制在 85 , 反应时间为 60左右。加酸 ( 有机酸 ) =5 左右 , 加入第二批尿素约为总量的 35%,反应温度为85± 5, 保温 4060。达到所需粘度时 , 调节 =78, 加入第三批尿素为总量的 5%,反应 30左右 , 减压蒸馏后调节为中性或碱性 , 冷却到 40下出料。 改性剂三聚氰胺第一次加料时加入 , 聚乙烯醇、丙烯酸酯、聚醋酸乙烯酯、糠醇在第二次加料时加入。方法二 : HCHO 100g ，入尿素 35g 20 NaOH三聚氰胺级（PVA也可）0.5g ， 升温 50调节 pH 8.5 ，缓慢升温后 92 ，加保温40min。 饱和氯化

6、铵溶液调节 PH5.0 ， 保温 90 反应约 90min 至浑浊 , NaOH 调节 pH7.0 用 加入 15g 尿素， 40min 达一定的粘度 , NaOH调节 pH8.0自然降温 60 加入 4g 尿素 再加入氨水 1-2g 。 40放料 结束。脲醛树脂的合成51.51. 制备脲醛树脂分几步进行？各步所要求的条件有何不同？答：脲醛树脂是由尿素和甲醛经缩聚反应而成。主要分两步：第一步是亲核加成反应： 即在中性或微碱性条件下， 尿素与甲醛反应生成各种羟甲基脲的混合物：H NCONH+ H2COHOCHNHCONH22+ HOCH 2NH22一羟基脲C ONHCH2OH二羟基脲第二步是缩合

7、反应： 即在酸性条件下加热第一步的产物， 使其分子间缩水成线型产物。即：HNCHNHCHNHCHNH222COC OCOC ONHNHNHNH22CH2OHCH2OH缩合反应 ( 失水 ) 既可以发生在亚氨基和羟甲基之间、羟甲基和羟甲基之间、又可以发生在甲醛和两个亚氨基之间。52.52. 为什么在脲醛树脂合成过程中第一步反应的PH值不能超过 8？答：如果 PH 值超过 8，则这时甲醛分子间能发生坎尼查罗 (Cannizzaro) 反应，即一分子甲醛被还原成甲醇，另一分子甲醛被氧化成甲酸。53.53. 制备脲醛树脂时，尿素与甲醛的用量配比怎样才算合适？尿素为什么要分两次加入反应体系中？答：尿素与

8、甲醛的用量以1：1.6-2.0(摩尔比 ) 为宜。尿素可以一次加入，但分两次加效果更佳。 因为这样就可以使甲醛有更多的机会和尿素反应，可以大大减0为了使反应液维持一定的温度，需要慢慢地加入尿素。54.54. 你如何判断脲醛树脂合成反应的终点？答：判断脲醛树脂反应的终点，可采用下列三种方法之一：(1)(1)用玻璃棒沾取树脂，让其自然流下，最后两滴迟迟不掉，液滴滴下时，丝状物缩回棒上；(2)(2)用吸管吸取少量树脂，滴入盛有清水的小烧杯中， 树脂逐渐扩散为云雾状，并徐徐降至底部不生成沉淀，水也不浑；(3)(3) 取少量树脂滴在拇指或食指上， 两指不断张合， 在一分钟内觉得有一定粘度。55.55.

9、当脲醛树脂的合成至终点时，为什么要用 NaOH溶液调至反应混合液的PH为 7 ？答：因为脲醛树脂的合成至终点时，溶液的酸度较大。而在酸性条件下，脲醛树脂会进一步缩聚，最终形成网状体型结构的固化物， 即冻胶，而降低其粘合能力。56.56. 使用脲醛树脂胶接时， 为什么要加固化剂？常用的固化剂有哪些？加入固化剂的量为什么要适当？答：使用脲醛树脂胶接时， 加入固化剂可吸收树脂中少量的水， 使已经涂树脂的两部分材料牢固地与树脂粘在一起。常用的固化剂有：氯化铵、硝酸铵、硫酸铵等。其中以氯化铵和硫酸铵效果为好。加入的固化剂要适量，在室温下，一般树脂与固化剂的重量比为 100：0.5-1.2 为宜。用量过多，胶质较脆；过少，则固化时间太长。57.57. 树脂的固化速度与哪些因素有关？答：固化速度取决固化剂的性质、用量和固化温度。58.58. 在脲醛树脂的合成过程中， 缩合阶段有时会发生粘度骤增，以致出现冻胶现象，这是何故？如何补救？如何预防？答：出现冻胶的原因：(1)(1)酸度太大 (PH 小于 4) ；(2)(2)升温过快，或温度过高 ( 高于 1000C)。补救办法：(1)(1)降低反应体系的温度；(2)(2)加入适量甲醛溶液稀释树脂，从内部降温；(3)(3)加入适量的 NaOH溶液，调至 PH = 7 。酌情确定是出料