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脲醛树脂合成实验装置图
发布时间：2021-12-06 02:35:05A. 尿素与甲醛聚合生成脲醛树脂反应方程式
方程式如下：nH₂N-CO-NH₂ + nHCHO ——H-[NH-CO-NH-CH₂]-OH + (n-1)H₂O。
脲醛树脂是尿素与甲醛在催化剂（碱性或酸性催化剂）作用下，缩聚成初期脲醛树脂，然后再在固化剂或助剂作用下，形成不溶、不熔的末期热固性树脂。
(1)脲醛树脂合成实验装置图扩展阅读
脲醛树脂特点：
1、价格便宜，原料充足。
2、脲醛树脂分子结构上含有极性氧原子，所以对物面附着力好。可以用于底漆，中间层涂料，以提高面漆之间的结合力。
3、由于用酸性催化剂时可在室温固化，可用于双组分木器涂料。
4、以脲醛树脂固化的漆膜，挠曲性较好。
B. 在脲醛树脂合成时尿素和甲醛两种原料哪种对PH值影响最大，为什么
甲醛是中性的，不电离出氢离子，
尿素是弱酸性的，会对反应过程中前期的ph值调节有一定影响。
具体PH值调节对反应进程的影响请参考：
加成反应阶段
1)
pH值在7～9时，在中性至弱碱性介质中，尿素与甲醛生成稳定的羟甲基脲。F/U摩尔比小于1时，生成一羟甲基脲白色固体，溶于水；F/U摩尔比大于1时，除生成一羟甲基脲外，还生成二羟甲基脲白色结晶体，在水中溶解度不大。如果甲醛过量很多，也可生成三羟甲基脲和四羟甲基脲，后者的存在还只有间接的证明。
2)
pH值在4～6时，在酸性介质中反应生成的羟甲基脲，进一步脱水缩聚生成次甲基脲和次甲基醚键连接的低分子化合物。因此，尿素与甲醛一直在弱酸性介质中进行加成和缩聚反应也是一种制造脲醛树脂的工艺，这种工艺可以节省碱和酸的用量，缩短反应时间。
3)
pH值在3以下时，在酸性介质中生成的一羟甲基脲和二羟甲基脲立即脱水，生成次甲基脲，采用特殊的合成工艺在pH值为1条件下也可以合成脲醛树脂。并且这种树脂的次甲基键含量远高于羟甲基键，次甲基醚键的含量极低，固化后树脂的游离甲醛释放量也极低。
缩聚反应阶段
在碱性条件下，反应停止在羟甲基脲阶段。为了有利于缩聚反应进行，将反应介质的pH值转为酸性。
在酸性条件下，一羟甲基脲和二羟甲基脲与尿素及甲醛进行缩聚反应，主要生成次甲基键和少量醚键连接的低分子化合物。在pH值较低的的情况下，树脂缩聚反应速度快，易生成不含羟甲基的聚次甲基脲不溶性沉淀，使树脂的溶解性降低。缩聚反应速度激烈树脂粘度增长很快，而且控制不好，树脂容易凝胶。所以缩聚阶段pH值的高低，应根据F/U摩尔比的大小、甲醇含量高低而定。一般pH值在4～6之间。
C. 脲醛树脂合成
（16分） （1） （2）取代反应 （3）浓硝酸、浓硫酸 （4） （5）CH 3 CHO （6）c （7）醛基、氯原子 （8）
D. 如何判断脲醛树脂胶合成反应的终点
脲醛树脂和脲醛树脂胶是甲醛、尿素和胶得宝合成的一种树脂，只要用在人造板加工行业，俗称尿醛胶。生产工艺:先在反应釜加入甲醛和尿素，在终点反应之前，也就是在调酸之前的20分钟，加入30%的胶得宝，然后调整PH值。这样脲醛树脂就做成了。
E. 脲醛树脂胶的制作方法
组分 用量/g 组分 用量/g
工业甲醛（36%） 960 氢氧化钠（30%） 适量
尿素（含氮量46.6%） 370 甲酸（20%） 适量
制备 将甲醛投入反应器，搅拌，用氢氧化钠溶液调PH值为7.5，加热至40℃时，加入占总量3/4的尿素，在50-60min内将温度升至90℃，保持20min。加入剩余的尿素，在90℃下反应40min。用甲酸调PH值为5.3-5.6，于92℃保温30min，之后逐渐升温至97℃。当黏度达到要求后，立即用氢氧化钠溶液调PH值为7.5-8。真空脱水，当脱水量达到甲醛含水量的65%时停止脱水。降温，同时用氢氧化钠溶液调PH值为7-8。当降温至50℃时放料。
用途 本胶在家具的生产过程中主要用作锯末的黏结材料。以本胶、锯末、装饰纸为原料，制作桌面、凳椅面、建筑组合件等模压木制品，生产工艺简单，生产成本低，而且美观、牢固、耐水性能优良。
但就目前情况而言，传统工艺生产的产品存在耐水性，耐老化性和韧性较差的缺点，特别是在环境意识和要求日渐提高的今天，传统工艺产品在生产和使用过程中大量逸出游离甲醛，污染环境，将会严重地制约和限制该产品的使用。
工艺方法
工艺配方：甲醛，尿素（摩尔比）=1.36：1 三聚氰胺1%（物料总量），聚乙烯醇1%（物料总量），20%氯化铵7%（物料总量），变性淀粉3%（物料总量）
将配方中的甲醛投入反应釜，用30%的NaOH调PH值为8—8.5，加入第一批尿素（尿素总量的40%），反应15分钟，加入三聚氰胺，控制温度85℃，反应30—40分钟，以20%NH4CL调PH值5—5.5，加入PVA，再加入第二批尿素（总量的50%），控制温度85±5℃，反应40—60分钟，调PH值为7—8，加入剩余的尿素，反应10—20分钟，调PH值7—8，冷却在40℃以下，加入填料，搅拌均匀后出料。
工艺过程注意问题
1、PH值偏低时缩聚时易生成不溶性的聚甲基脲而产生沉淀，且易凝胶，故缩聚时，应严格控制PH5—5.5。
2、过程的第三步应经常测浑蚀点和注意温度控制，因为，粘度与反应终点相关，过早则粘度小，另外，温度与粘度成反比例关系，故控制温度，掌握终点，直接影响产品粘度。
3、若温度偏高，PH值偏低，则粘度过大，且易凝胶。
本工艺根据化学反应原理设计改性工艺生产的产品，耐水性、耐老化性和韧性均得到提高，剪切强度增大，游离甲醛含量降低了67%，且工艺路线进一步简化，成本降低，达到了改性的目地，但仍然有在不足之处，产品的稳定性有所提高，工艺条件的控制较传统工艺要求严格。
F. 脲醛树脂的制取方法
脲醛树脂的制备请参见：
http://www.21jxhg.com/jnym/yljs/200602/7827.shtml
http://www.21jxhg.com/jnym/jszl/200602/7826.shtml
脲醛树脂
ure-aformaldehyde resins
尿素与甲醛反应得到的聚合物。又称脲甲醛树脂。英文缩写UF。加工成型时发生交联，制品为不溶不熔的热固性树脂。固化后的脲醛树脂颜色比酚醛树脂浅，呈半透明状，耐弱酸、弱碱，绝缘性能好，耐磨性极佳，价格便宜，但遇强酸、强碱易分解，耐候性较差。商品名Beetle。尿素与37％甲醛水溶液在酸或碱的催化下可缩聚得到线性脲醛低聚物，工业上以碱作催化剂，95℃左右反应，甲醛／尿素之摩尔比为1.5～2.0，以保证树脂能固化。反应第一步生成一和二羟甲基脲，然后羟甲基与氨基进一步缩合，得到可溶性树脂，如果用酸催化，易导致凝胶。产物需在中性条件下才能贮存。线性脲醛树脂以氯化铵为固化剂时可在室温固化。模塑粉则在130～160℃加热固化，促进剂如硫酸锌、磷酸三甲酯、草酸二乙酯等可加速固化过程。脲醛树脂主要用于制造模压塑料，制造日用生活品和电器零件，还可作板材粘合剂、纸和织物的浆料、贴面板、建筑装饰板等。由于其色浅和易于着色，制品往往色彩丰富瑰丽。
脲醛树脂一般为水溶性树脂，较易固化，固化后的树脂无毒、无色、耐光性好，长期使用不变色，热成型时也不变色，可加入各种着色剂以制备各种色泽鲜艳的制品。
脲醛树脂坚硬，耐刮伤，耐弱酸弱碱及油脂等介质，价格便宜，具有一定的韧性，但它易于吸水，因而耐水性和电性能较差，耐热性也不高。
脲醛树脂的用途相当广泛，除用作模塑料、层压塑料、泡沫塑料外，还可用于制作水溶性粘合剂，以粘接木材；用作织物的防缩防绉处理剂；用作纸张的罩光漆，以提高纸张的湿强度。下面主要对它在塑料上的应用作一简单绍。
（一）脲醛压塑粉
脲醛树脂的压塑粉俗称为电玉粉，它是由树酯、固化剂、填料、着色剂、润滑剂、稳定剂、增塑剂等组份用湿法生产而成的。
1 组成
（1）树脂用作压塑粉的脲醛树脂要求采用反应程度较浅的缩聚物，此时树脂粘度小，便于浸渍填料，并可保证在较长的生产周期和进行干燥后仍有适当的流动性，在工业上多采用尿素与甲醛在低温下的缩合物（一、二羟甲基脲的混合物）。通常采用脲与甲醛的配比为1：1。5（摩尔比），在PH=8(及温度)30—35度下全部溶解后，再加入脲量0。3%——0。54%的草酸及0。33%—0。88%的草酸酯，随即发生放热反应，温度上升，温度保持在55—60度，并严格控制PH=5。5—6。5，经60—75min 即得所需的脲醛树脂。由于缩聚度较低，实际上仅刚过加成反应阶段，主要的缩聚反应是在固化过程中进行的。
（2）固化剂压塑粉中所用的固化剂要求具有一定的潜伏性，常用的有草酸、邻苯二甲酸、苯甲酸、一氯乙酸等。
（3）填料最常用的填料是纸浆，其次为木粉或无机填料（石棉、玻璃纤维、云母等）。所用的纸浆是以木材为原料，经亚硫酸盐处理，溶去木材中非纤维素杂质，再经
漂白即得的纯净的纤维素。填料的用量为总物料量的25%-32%，用量过小，压塑粉流动性大，制品强度低；反之，用量过多时，压塑粉流动性减小，制品表面不光滑，耐水
性降低。
（4）着色剂着色剂可赋予塑料鲜艳的色彩，选用着色剂时要注意，所用着色剂的着色能力强，在塑料中能分散均匀，在加工温度下和长期的日光照射时不变色，不从制品中析出。通常用的着色剂是颜料，染料较少使用，用量为物料量的0.01%-0.2%。
（5）润滑剂润滑剂在压制成品时可提高料的流动性，并可从制品中析出，在制品和模具间形成隔离膜，使制品不易粘模。常用的润滑剂为硬脂酸的金属盐（如锌、钙、铝、镁等的金属盐）、有机酸的酯类（如硬脂酸环己酯、硬脂酸甘油脂等）。其加入量为物料量的0.1%-1.5%，过多时会污染制品的外观，减少光泽；过少则制品难于脱模。
（6）稳定剂在压塑粉中加入的催化剂虽说是潜伏性的催化剂，但是在室温的存放过程中仍会有少量的酸放出，从而影响到压塑粉的质量，因此通常加入一些碱性的物质以吸收放出的酸，常用的碱为六亚甲基四胺或碳酸铵。
（7）增塑剂在压塑粉中一般不用增塑剂，只在特殊的场合使用，目的是提高料的流动性，并降低固化时的收缩率。可用的增塑剂有脲及硫脲。
上述的各种组分常根据实际的情况而选用，不是所有的模塑料中都要用。
G. 脲醛树脂结构简式
线性结构脲醛树脂：nHOCH2-NH-CO-NH-CH2OH = HO-[-CH2-NH-CO-NH-CH2-O]n-H + （n-1)H2O (酸性条件)
体性结构脲醛树脂就是n个HOCH2-N(CH2OH)-CO-N(CH2OH)-CH2OH脱水（链上-CH2OH手尾连成链，N上-CH2OH一上一下脱水交联，形成空间网状结构）
+2(n-1)H2O
H. （16分）高分子化合物PPTA树脂、PF树脂、脲醛树脂合成路线如下。 已知：I. R—NH 2 + R—NHCOCH 3
| （16分）
（1）
I. 高分子化合物PPTA树脂、PF树脂、脲醛树脂合成路线如下．已知：I．Ⅱ．（尿素）氮原子上的氢原子可以像苯
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