苯酚改性脲醛树脂要点

目录

1、课程设计目的 (2)

2、课程设计的背景 (4)

2.1脲醛树脂的合成 (4)

2.1.1脲醛树脂的合成原理及工艺 (4)

2.1.2脲醛树脂的固化机理 (6)

2.1.3脲醛树脂固化剂旳种类 (6)

2.2脲醛树脂胶的改性研究 (7)

2.2.1脲醛树脂胶的耐水性的改进 (7)

2.2.1.1 UF胶耐水性差的原因 (7)

2.2.1.2改进UF胶耐水性 (8)

2.2.2脲醛树脂胶的稳定性的改进 (8)

2. 2. 3 脲醛树脂粘接性能的改进 (9)

2.2.4脲醛树脂的耐老化性的改进 (9)

2.2.5降低脲醛树脂胶的游离甲醛释放量的探究 (9)

2.2.5.1 UF胶合成过程中释放游离甲酸 (10)

2.2.5.2胶接制品释放甲酸的原因 (11)

2.2.5.3降低游离甲醛含量的方法 (11)

2.2.6几种新型改性脲醛树脂胶黏剂 (12)

2.2.6.1 氧化淀粉改性 (12)

2.2.6.2 三聚氰胺改性 (12)

2.2.6.3新型有机硅改性 (12)

2.3脲醛树脂的研究进展介绍 (13)

2.3.1 研究的现状与趋势 (13)

2.3.2研究展望 (13)

3、课程设计内容 (15)

3. 1 设计题目 (15)

3. 2 设计方案 (15)

3. 3 分析与讨论 (16)

4、总结 (17)

参考文献 (18)

1、课程设计目的

我国人造板产量已经超过1亿立方米，产量居世界首位，成为世界第一人造板生产大国主要使用酸类合成树脂胶粘剂[1]。脲醛树脂是生物质复合材料制造行业中广泛应用的一种高分子材料。由于脲醛树脂无色、成本低廉、工艺性能好，以及良好的胶接性能，一直都是木材加工业中最主要、使用量最大的合成树脂胶粘剂，也是世界合成树脂胶粘剂生产量最大的胶种之一[2]。

随着人类创造和使用材料能力的提高，脲醛树脂应用技术也得到了不断的完善。然而，当采用更小尺度的增强体单元进行复合，以期望得到具备更多优异性能的材料时，制造的生物质复合材料仅仅以单一脲醛树脂为基体则暴露出许多的缺点：如甲醛释放、耐水性较差、强度较低等[3]。于是，通过釆取不同的措施去改变树脂的基本结构及其特性，从而提高或增加材料的综合性能。主要从以下两类方法上进行改性：第一类，外加单体进行共聚或采用可以移动化学平衡的化合物(包括各种助剂)改变其化学平衡；第二类，在脲醛树脂的合成技术上寻求突破。显然,第一类顺应材料从单一向复合发展的趋势，尤其是人类对生物质复合材料提出的要求越来越高，这一领域可以涌现出大量研究成果。第二类方法领域现今仍是“少人区”，也许是缺乏必要的利益驱动，也许是技术含量不够高，总之还没有得到更多的重视，我国的研究人员不得不面对这样的逾她现实：在脲醛树脂的基础研究方面，我国远远落后于工业发达国家。为解决低甲醛释放脲醛树脂初始胶接强度较低，甲醛释放量高、难以适应快速胶压制板工艺要求等影响其推广应用的问题，为进一步扩大脲醛树脂的应用范围，在保持低甲醛释放和低成本的同时，必须解决其耐水性和耐久性问题。

30多年以来，以胶接理论和胶接技术为依托，并采用现代高分子材料研究和分析方法，开发并成功推广了一系列的研究成果，为我国人造板工业的发展作出了推动性作用，创造了较为可观的经济效益，并带来了社会效益。在控制人造板(典型的木质复合材料，它可以归类于生物质复合材料)甲醛释放技术上，已经处于国内同行业领先水平，但为了解决胶接制品化学结构的稳定性问题，还要依靠各种改性方法，这样做必然会导致生产成本的增加，这恰恰又是企业经营者所不愿接受的，而且提高的效果并不理想[4]。

人造板是一类低值的产品，我们期望它具有合理的组成结构以体现出优异的使用性能，这一设想并不是一定要通过使用大量昂贵的化学试剂才能实现。以脲醛树脂作为基体的木质复合材料，由于增强体的环境友好特性以及基体的价格优势，在人造板行业中一直处于牢固的优势地位。从化工原料的供应情况、胶粘剂的价格以及国内外人造板的发展动态来分析，在今后很长一段时间内，脲醛树脂胶粘剂仍将是木材工业用主要胶粘剂[5]。基于此，我们将研究定位于对脲醛树脂的结构进行优化设计和对脲醛树脂的合成工艺进行创新，使作为胶粘剂使用的初期聚合产物具有合理的、稳定的结构。

2、课程设计的背景

脲醛树脂胶粘剂(Urea- formaldehyde Adhesive)简称UF胶，是由尿素和甲醒通过缩聚反应生成的合成热固型树脂。脲醛树脂胶粘剂是木材工业用量最大的一种胶粘剂，广泛应用于各种人造板的制造[6]。其由脲素与甲酸在催化剂(碱性催化剂或酸性催化剂)作用下，缩聚成聚合物[7]，然后在固化剂或是酸性助剂的作用下，形成不溶、不馆的热固型树脂[8]。

脲醛树脂于1844 年由B. Tollens 首次合成,1896 年在C. Goldschmidt 等的研究后首次使用,1929年在英国首先工业化。脲醛树脂主要应用在建筑、包装等领域,其中,主要用于传统的木器加工、胶合板、刨花板、纤维板等人造复合材料板材的生产及室内装修等行业[9],而中国脲醛树脂是在1957 年开始工业化生产的,1962 年成为胶合板生产的主要胶粘剂，取代血胶和豆胶。世界各国木材工业巾脲醛树脂也是制造人造板材的主要胶种。据报道,日本80%的胶合板,几乎100%的刨花板,德国75%的刨花板,英国几乎100%的刨花板和我国人造板的80%以上都使用脲醛树脂胶粘剂[10]。

脲醛树脂胶粘剂与其它胶粘剂相比具有许多优点，其中最大的优势是原料充足、价格低廉，是合成树脂中价格最低廉的[11]。鉴于以上优点，国内外学者还将脲醛树脂用于非木材基复合材料的制造，如，与竹麻类、果壳、稻壳等制成生物质复合材料、微胶囊以及与无机物复合等方面[12]。

2.1脲醛树脂的合成

2.1.1脲醛树脂的合成原理及工艺

尿素与甲酸的反应，反应的产物既可以是线性的，又可以是支链型的，最后的固化都生成三维网状结构的产物。

尿素与甲醛的反应分为两部分：加成反应与缩聚反应[13]。

(1)加成反应