脲醛樹脂的制備實驗裝置圖

『壹』 脲醛樹脂結構簡式

線性結構脲醛樹脂：nHOCH2-NH-CO-NH-CH2OH = HO-[-CH2-NH-CO-NH-CH2-O]n-H + （n-1)H2O (酸性條件)
體性結構脲醛樹脂就是n個HOCH2-N(CH2OH)-CO-N(CH2OH)-CH2OH脫水（鏈上-CH2OH手尾連成鏈，N上-CH2OH一上一下脫水交聯，形成空間網狀結構）

+2(n-1)H2O

『貳』 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

『叄』 三聚氰胺甲醛樹脂配方

一、實驗目的1.了解三聚氰胺/甲醛樹脂的合成方法及層壓板制備；2.了解溶液聚合和縮合聚合的特點。 二、實驗原理三聚氰胺(M)-甲醛樹脂(F)以及脲醛樹脂通常稱為氨基樹脂。三聚氰胺/甲醛樹脂是由三聚氰胺和甲醛縮合而成。縮合反應是在鹼性介質中進行，先生成可溶性預縮合物： 這些縮合物是以三聚氰胺的三羥甲基化合物為主，在PH值為8-9時，特別穩定。進一步縮合（如：N-羥甲基和NH-基團的失水）成為微溶並最後變成不溶的交聯產物。如： 三聚氰胺一甲醛樹脂吸水性較低，耐熱性高，在潮濕情況下，仍有良好的電氣性能，常用於製造一些質量要求較高的日用品和電氣絕緣元件。 三、主要儀器與試劑(1)儀器 三頸瓶(250mL，1個)，攪拌器(1套)，溫度計(2支)，迴流冷凝管(1支)，濾紙（若干張），恆溫浴 (1套)，滴管(數支)，量筒(5mL或10mL，1支)，培養皿（1個）。 (2)試劑三聚氰胺(31.5g)，甲醛水溶液(36%，50mL)，烏洛托品(六亞甲基四胺，0.12g)，三乙醇胺(0.15g，2-3滴)。 四、流程圖、實驗步驟及現象(1)流程圖 (2)實驗步驟及現象 實驗步驟實驗現象1.預聚體的合成 在一帶電動攪拌器、迴流冷凝管和溫度計的三頸瓶中分別加入50mL甲醛溶液和0.12g烏洛托品，攪拌，使之充分溶解，再在攪拌下加入31.5g三聚氰胺，繼續攪拌5min後，加熱升溫至80℃開始反應；在反應過程中可明顯地觀察到反應體系由濁轉清。2.在反應體系轉清後約30-40min開始測沉澱比。當沉澱比達到2：2時，立即加入0.15g(2-3滴)三乙醇胺，攪拌均勻後撤去熱浴，停止反應；從反應液中吸取2mL樣品，冷卻至室溫，在攪拌下滴加蒸餾水，當加入2mL水後樣品變渾濁，並且經搖盪後不轉清。說明沉澱比達到2：23.紙張的浸漬將預聚物倒入一乾燥的培養皿中，將15張濾紙分張投入預聚物中浸漬1-2min；然後用鑷子取出，並用玻棒小心地將濾紙表面過剩的預聚物掛掉，用架子固定在繩子上晾乾。浸漬均勻透徹。 五、討論1三聚氰胺/甲醛樹脂質量的主要因素在三聚氰胺/甲醛樹脂形成過程中，原料摩爾比、反應介質的pH值、原材料質量以及反應終點控制等，都是影響樹脂質量的重要因素。 (一)摩爾比的影晌 三聚氰胺與甲醛的摩爾比影響反應速度和樹脂性能。摩爾比低，生成的羥甲基少，未反應的活潑氫原子就多，羥甲基和未反應的活潑氫原子之間，縮合失去一分子水，生成亞甲基鍵(一步反應)。摩爾比高，生成的羥甲基多，羥甲基與羥甲基之間的反應是先縮合失去1分子水生成醚鍵，再進一步脫去1分子甲醛生成亞甲基鍵(兩步反應)。所以摩爾比愈高，樹脂穩定性愈好，但游離醛含量也隨之增高。(二)pH值的影響三聚氰胺與甲醛反應時，介質pH值對樹脂性能有很大影響，如反應開始就在酸性條件下反應，會立即生成不溶性的亞甲基三聚氰胺沉澱。生成的亞甲基三聚氰胺已失去反應能力，因此，不能用它繼續制膠。所以，開始反應時要將甲醛的pH值調至8.5-9.0，以保證反應過程中的pH值在7.0-7.5之間(因甲醛有康尼查羅反應pH值會下降)，即在微鹼性條件下生成穩定的羥甲基三聚氰胺，進一步縮聚成初期樹脂。因為三聚氰胺比較活潑，所以作為浸漬用樹脂不宜在酸性介質下進行。(三)原材料質量的影響主要是甲醛中鐵含量不能超過標准，鐵含量高在樹脂合成時，影響pH值的准確測定，在反應過程中用氫氧化鈉調節甲醛的pH值時，Fe3+和OH-結合生成Fe(OH)3沉澱，在浸漬紙時，Fe(OH) 3浮出來附著在紙表面，熱壓後造成板外觀不合格而成廢品。所以用來生產浸漬樹脂的甲醛，一定要化驗鐵含量，不合格拒絕使用。(四)反應終點控制的影響三聚氰胺樹脂由於化學活性較大，所以終點控制對樹脂質量和穩定性有很大影響，終點控制過頭，樹脂粘度大，穩定性差，終點不到影響膠接質量。所以要嚴格控制反應終點。

『肆』 脲醛樹脂的生產工藝流程

1.原料的檢驗。主要是檢驗甲醛和尿素的質量是否符合要求。根據甲醛的濃度和尿素的純度，計算工藝配方中甲醛和尿素的用量。
2.備料。在脲醛樹脂生產時一般總是先加甲醛，用泵把甲醛打入計量罐內，經計量後送入反應鍋內，沒有計量罐的可以把甲醛稱量後用真空泵抽入反應鍋內。尿素一般用磅秤稱量。
3.攪拌與升溫。經過計量的甲醛加入反應鍋後，開動攪拌器加鹼調PH值至規定值，同時開蒸汽升溫，由於尿素和甲醛的反應整甲醛溶液的是放熱反應，因此在加尿素後，加熱至一定的溫度後應立即關汽，靠反應自發熱升溫至規定的溫度，並在規定的溫度保溫一段時間。蒸汽加熱時關汽的溫度隨設備材料及反應液用量多少而定。一般小反應鍋用量少，反應熱小，關汽溫度稍高，另外還和所用蒸汽壓力有關，蒸汽壓力大，則關汽溫度應低些。
4．反應液彎敏埋介質的PH值。反應液介質的PH值對脲醛樹脂合成是很重要的條件因素，在規程中應明確地規定：在反應開始時PH值應該是多少，升溫至規定溫度後,PH值又應在什麼范圍內,當保溫結束後，PH應該是多少.當用酸或氯化銨調酸處理時，PH值也要有一定的范圍。
5．反應終點。反應終點是脲醛樹脂質量的關鍵。反應終點一般用4號塗料杯測定樹脂液從杯中流出的時間（s）。一般規定在某一溫度下測定樹脂液流出的時間（有一個比較窄的范圍）；或者用樹脂液在水中的混濁度表示，如規定取出的樹脂液滴在20℃的水中出現混濁時為終點等。
6.反應終點後的處理。反應終點到達後首先應立即中和，即在到達反應終點後立即加鹼，使反應樹脂液的PH值升高至規定的數值，同時應開冷卻水進行降溫處理。
7..稱量和保管。脲醛樹脂製成後，冷卻到規定的溫度後可以放料，放料時應過磅拿橘計量，記錄每一鍋膠液的產量。成品脲醛樹脂最好貯存在塑料桶內，避免與鐵接觸，存放在陰涼處。
新型環保甲醛生產的脲醛樹脂，綠色環保，低毒無味。用新型環保甲醛在不加任何添加劑的情況下，做出的脲醛樹脂膠可以達到E1級或E0級。新型環保甲醛生產的脲醛樹脂是普通脲醛樹脂的升級換代產品。 1. 將環保甲醛400公斤和普通甲醛600公斤，加入反應釜內，開動攪拌器。加聚乙烯醇（2099或2299型號）2～4公斤。
2. 加尿素300公斤，開始升溫。
3. 保溫反應結束後，用氯化銨調節PH值。
4. 成膠後，降溫至45℃，停止攪拌，即可放料。
該工藝製作簡單，操作方便，容易掌握。 1. 成本低。環保甲醛售價完全和市售普通甲醛一樣。尿素用量小，占總甲醛的30%，比普通環保脲醛樹脂節省約近50%尿素。
2. 環保。該樹脂游離甲醛含量很低，在製造過程中，味道就很小。成膠後，幾乎聞不到甲醛味道。用該樹脂製成的膠合板，經技術監督局化驗埋螞、檢測，完全達到了國標E2級和E1級。
3. 生產工藝簡單。甲醛和尿素都是一次投料，前期甚至無需調節PH值，極易操作。

『伍』 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（20%） 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。

『陸』 脲醛樹脂的合成方程式

n H2N-CO-NH2 + 2n HCHO → HO-[-CH2-NH-CO-NH-CH2-O-]n-H + (n-1)H2O或者簡寫為：n H2N-CO-NH2 + n HCHO → -[-CH2-NH-CO-NH-]n- + nH2O

脲醛樹脂

脲醛樹脂（UF），又稱尿素甲醛樹脂，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%左塌啟右。然而，脲醛樹脂遇強酸、強鹼易分解，耐候性較差，初粘差、收縮大、脆性閉衫襪大、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。

特點

脲醛樹脂主要用於和醇酸樹脂配製氨基醇酸烘漆，以提高漆膜的硬度和乾性。它與不幹性醇酸樹脂配合可製成酸固化氨基漆作為木材傢具罩光之用。但耐候性、耐水性、保光性稍差。可占環氧樹脂和醇酸樹脂配製不同性能的底漆和室內用漆。

主要特點包括：

1.價格便宜，原料充足。

2.脲醛樹脂分子結構上含有極性氧原子，所以對物面附著力好。可以用於底漆，中間層塗料，以提高面漆之間的結合力。

3.由於用酸性催化劑時可在室溫固化，可用於雙組分木器塗料。

4.以脲醛樹脂固化的漆膜，撓曲性較好。

5.脲醛樹脂的粘度較大，酸值較高，貯藏穩定性較差。

應用

用作乳液膠黏劑的交聯劑。可與聚醋酸乙烯乳液中的一OH反應交聯，提高耐水性和耐熱性。脲醛樹脂分子的—CH2OH和NH2能與丙烯酸改性的乳液分子中的--COOH在一定程度上進行縮合交聯，減少了親水基團，耐水性改善，抗凍能力也增強。

用途

可用於耐水性和介電性能要求不高的製品，如插線板、開關、機器手柄、轎激儀表外殼、旋紐、日用品、裝飾品、麻將牌、便桶蓋，也可用於部分餐具的製造。脲醛樹脂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。