胶粘剂与涂料之四-脲醛树脂胶粘剂ppt课件
酚醛树脂与脲醛树脂
酚醛树脂酚醛树脂是酚与醛经缩合而成的树脂的统称，以苯酚和甲醛树脂最为重要。
分为热塑性和热固性酚醛树脂两类。
合成酚醛树脂常用的原料有苯酚、甲酚、间苯二酚、间甲酚、对叔丁基酚和甲醛、糠醛等。
热塑性酚醛树脂是在酸性催化剂（如盐酸、草酸、磷酸）、酚过量（酚与醛物质的量比为6/5或7/6）的条件下，经缩聚制得；热固性酚醛树脂是醛过量（醛与酚物质的量之比7/6），在碱性（如氢氧化钠、氢氧化钡、氨水）催化剂中缩聚而成。
现以苯酚与甲醛为例，其基本反应过程可表示如下：第一步生成羟甲基苯酚，在一定条件下,还可生成二羟甲基苯酚和三羟甲基苯酚:生成的羟基仍具有活性，可与甲醛、苯酚或羟甲基反应，只要有上述3种物质存在，反应就会不断地进行，生成高分子化合物。
适当地控制反应条件（如反应介质的pH、酚与醛的物质的量之比等），可得到具有不同性能的酚醛树脂。
与其他热固性树脂相比，酚醛树脂的优点：①固化时不需要加入催化剂、促进剂,只需加热、加压。
②固化后密度比聚酯树脂小，机械强度、耐化学腐蚀及耐湿性良好。
③热强度高，变形倾向小。
缺点是：脆性大，颜色深，固化速度慢，贮存期短，加工成型压力高。
酚醛树脂可制成模压、层压制品，用于电器零件、高绝缘材料（俗称“电木”），还可用做涂料、粘合剂等。
由苯酚和甲醛缩合生成酚醛树脂的反应可由酸或碱催化，历程和产物性质有所不同。
碱催化过程中，随着聚合程度由小到大，先生成可溶于有机溶剂的树脂，继而得到不溶但可溶胀、加热时不熔但变软的树脂，再继续反应，得到不熔（热固性）、不溶的树脂，称为酚醛树脂。
酸催化过程中也有平均分子量由小到大的过程，但各种分子量的产物都可溶于有机溶剂，为热塑性。
碱催化得到交联结构的树脂，具有良好的绝缘、耐温、耐老化、耐化学腐蚀等性能，用于电子、电气、塑料、木材、纤维等工业。
酸催化一般得到线性结构的树脂状物，主要用于油漆工业脲醛树脂urea-formaldehyderesins又称脲甲醛树脂，是尿素与甲醛反应得到的热固性树脂。
脲醛树脂胶黏剂的制备（实验报告）
脲醛树脂胶黏剂的制备（实验报告）南京⼯程学院实验报告课程名称学⽣创新实验周实验名称脲醛树脂胶黏剂的制备实验学⽣班级实验学⽣姓名实验学⽣学号同组学⽣姓名实验指导教师实验时间 2012.02.27—2012.03.2 实验地点实验楼D407⼀、实验⽬的⾼分⼦科学既是⼀门理论科学，⼜是⼀门应⽤科学。
在理论的指导下具有很强的应⽤性，涉及到塑料、橡胶、纤维、涂料和胶黏剂等材料应⽤的基础知识。
综合实验是培养⾼分⼦材料专业学⽣动⼿和实践能⼒的⼀门课程，是专业基础课的理论与实际相结合的课程。
通过实验，是学⽣了解和掌握⾼分⼦合成的⽅法、⾼分⼦结构与性能关系的基本原理，从⽽在感性上进⼀步加深理解⾼分⼦科学的原理，掌握实验知识和技能，培养⼯艺资料的使⽤能⼒，为以后的学习和从事⾼分⼦学科内的⼯作打下基础。
要求学⽣通过实验初步掌握⾼分⼦合成⼯艺设计⽅法。
⼆、⽂献综述摘要：本⽂综述了脲醛树脂胶黏剂的合成机理及近年来脲醛树脂的研究进展。
关键词：脲醛树脂；胶黏剂；甲醛1.引⾔：脲醛树脂是⼀种开发应⽤较早的⽊⽤热固性⾼分⼦胶黏剂，由于其⽣产成本低、⾊泽浅、粘接强度⾼、固化速度快、使⽤⽅便，以及较好的耐热性、耐腐蚀性和绝缘性等优点⽽⼴泛应⽤于⽊材加⼯⼯业中，脲醛树脂（UF）胶粘剂可⼴泛⽤于各种⼈造板的制造，其⽤量占⽊材加⼯业胶粘剂总耗量的60%左右，是胶粘剂中⽤量最⼤的品种。
[1]与其他胶黏剂相⽐，脲醛树脂也存在游离甲醛含量偏⾼，机械强度低等缺点。
探索脲醛树脂胶黏剂新的合成和改性⼯艺，以扩⼤其使⽤范围，⼀直是研究的热点。
[2]2发展现状：2.1脲醛树脂胶黏剂的优缺点脲醛（urea formaldehyde，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、不稳定，尤其是其制造的⼈造板甲醛释放量⼤等缺点。
脲醛树脂——精选推荐
脲醛树脂胶粘剂是以脲素与甲醛生成的以树脂为主体的胶粘剂，脲醛树脂几乎是所有合成树脂中最廉价的，又因具有较好的性能(如较高的胶接强度，耐热性和耐老化性等)，且固化快，毒性低，原料易得，制造工艺简单，使用方便，胶层色浅且不污染板面而广泛应用于刨花板、胶合板、纤维板和细木工板等人造板的制造及矿物棉、矿物纤维和铸体砂型等材料粘接，是竹、木加工纸张粘接，钢化涂料等行业应用广泛的一种胶粘剂，是市场上需求量最大的胶粘剂之一[1]。
本研究采用添加聚乙烯醇对脲醛树脂胶加以改性，得出了其适宜的工艺条件和添加比例，所得改性脲醛树脂胶性能优于一般的脲醛树脂，尤其在粘接速度、耐水性、强度等方面有较大的提高。
1实验1．1原料及仪器原料：(1)脲素；(2)甲醛，化学纯；(3)六次甲基四胺，分析纯；(4)氢氧化钠；(5)聚乙烯醇。
仪器：250mL三颈烧瓶，球形冷凝管，电动搅拌器，200℃温度计，粘度计，电热套。
1．2实验原理1．3步骤①在带有电动搅拌器的250ml的三颈烧瓶中，加入1g PVA和30g质量分数为35％甲醛水溶液。
加热至4O℃左右，反应5min，使PVA基本溶解，溶液透明，允许有少量悬浮物；②升温至5O℃左右，加1．5g六次甲基四胺，全溶后用质量分数为2O％的氢氧化钠调pH值至8．0左右；③尿素5O g，按7：2：1质量比，分3次投料，升温至6O℃，投入第一批，并加0．5g PVA，缓缓升温到8O℃，反应30min；④用氢氧化钠调节pH=7．0，加入第二批尿素，保持温度8O℃以上。
反应30min；⑤再用氢氧化钠调节pH=8．0，加入第三批尿素，反应2O min；⑥降温至4O～5O℃，用NaOH调pH值至7．5-8．0，冷却出料得产品[2]。
2结果与讨论2．1各因素对反应的影响2．1．1原料量比(A)的影响固定其他条件，选定不同的甲醛与脲素的质量比，得实验数据见表1。
甲醛／脲素的量比降低，则胶粘剂羟甲基及游离醛含量降低，导致产品粘接力下降，储存稳定性下降。
2015胶黏剂脲醛树脂2讲解
（三） 反应温度 大多数工厂采用弱碱－弱酸－弱碱合成工艺时，
开始是缓慢升温，然后在90度反应，最后在70－80 度脱水。 （四） 反应时间
与反应温度、介质pH值等直接相关。实际就 是反应终点的控制问题。 （五） 原料
尿素：硫7％，游离 氨<0.015％ 。
特点：胶接强度高；耐水性好；硬度高，耐磨性好；耐热性高， 光泽好；耐化学腐蚀，耐污染。
常用作塑料贴面板的装饰纸和表层纸的浸渍和人造板饰面纸的 浸渍。
一、三聚氰胺树脂的原料
N
H2N－C
C－NH2
N
N
C－NH2
M为弱碱性，几乎不溶于冷 水（100°C，5％）。
M很活泼，为六官能度。
二、三聚氰胺树脂的合成原理 （一），加成
（三）固化反应 凝胶点
CH2OH O
CH2OH
NH2
CH2
CH2OH
NH2
CH2
O
CH2
NH2
三、UF树脂胶粘剂合成反应的影响因素 合成工艺、配方直接决定树脂的结构、胶接性能
和最终胶合产品的甲醛释放量。
（一）、甲醛与尿素的摩尔比
游离F含量
树
胶合产品F释放量
脂
胶合产品（PB、FB）内结合强度
性
树脂羟甲基含量、贮存期
摩尔比为1：3，中性或弱碱性，70－80℃可形成 三羟甲基三聚氰胺。摩尔比为1：12时，可形成六羟甲 基化合物。 （二），缩合反应
Wf×Qf / Mf ＝ Wu×Qu / Mu×X Wf ＝ Mf ×[X ×（Wu×Qu ）/ Mu] / Qf
如：尿素100g，摩尔比1.1，则：
Wf ＝ 30 ×[1.1 ×（100×0.98 ）/ 60] / 0.37= 145.68（g）
脲醛树脂固化机理及其应用
脲醛树脂固化机理及其应用
脲醛树脂是一种常用的热固化树脂，具有优良的物理和化学性能，被广泛应用于涂料、胶粘剂、塑料、纸张等领域。
脲醛树脂固化机理是通过加热使脲醛树脂中的脲醛基发生缩聚反应，形成三维网络结构。
脲醛基的缩聚反应是一个复杂的化学反应过程，包括三个主要的步骤：甲醛与脲的加成反应、脲醛缩合反应和脲醛交联反应。
甲醛与脲的加成反应是将脲醛树脂中的脲醛基与甲醛分子发生加成反应，形成部分甲醛加成产物。
脲醛缩合反应是指部分甲醛加成产物之间的缩合反应，生成链状的脲醛聚合物。
脲醛交联反应是指脲醛聚合物之间的交联反应，形成三维网络结构，从而固化树脂。
脲醛树脂具有优异的性能，主要应用于以下几个领域：
1. 涂料：脲醛树脂可以用作涂料的主要成膜物质，具有优良的耐磨性、耐化学品性和耐候性，可以广泛应用于金属、木材、玻璃等表面的保护和装饰。
2. 胶粘剂：由于脲醛树脂具有良好的粘接性能和高温抗剪强度，可以用于制备高性能胶粘剂，广泛应用于家具、汽车、船舶等领域。
3. 塑料：脲醛树脂可以与聚酯、酚醛等树脂共混制备复合材料，具有优异的绝缘性能和耐热性能，适用于制备电气绝缘材料和耐高温构件。
4. 纸张：脲醛树脂可以用作纸张的增强剂和表面涂层剂，可以提高纸张的强度、耐水性和耐久性。
总之，脲醛树脂固化机理的研究和其在不同领域的应用，为生产和应用提供了重要的理论和实践基础。
脲醛树脂生产工艺
脲醛树脂生产工艺
脲醛树脂是一种以甲醛和脲为原料制成的合成树脂，其具有优良的耐磨、耐腐蚀、耐高温和耐老化等性能，被广泛应用于涂料、胶粘剂、纸张增白剂、塑料制品等领域。
脲醛树脂的生产工艺可以分为以下几个步骤：
1. 原料准备：首先需要准备甲醛和脲作为主要原料。
甲醛是一种有毒气体，需要通过化学反应或蒸馏提纯得到甲醛溶液。
脲则是一种白色结晶体，可以通过合成或采购得到。
2. 缓冲液配制：将甲醛溶液和脲按照一定的比例混合，并在适当温度下加入缓冲液，调整pH值，以促进反应的进行。
3. 反应装置：将混合好的原料倒入反应釜中，加热至一定温度，保持一定的反应时间。
在反应过程中，甲醛和脲发生缩聚反应，产生脲醛多聚体。
4. 水合处理：反应结束后，将反应产物经过水合处理。
这是为了去除未反应的甲醛和脲等残余物，同时也能增强脲醛树脂的稳定性。
5. 过滤和洗涤：将水合处理后的脲醛树脂经过过滤，去除杂质。
然后使用水进行洗涤，去除残留的溶剂和杂质。
6. 干燥和粉碎：将洗涤干净的脲醛树脂进行干燥，以去除水分。
然后使用机械设备将脲醛树脂粉碎成所需粒度的颗粒。
7. 包装和储存：将脲醛树脂包装好，储存于阴凉干燥的仓库中，以防止潮湿和阳光直射，保持其性能和质量。
脲醛树脂生产工艺需要严格控制原料配比、反应温度和时间，并进行科学合理的处理过程，以获得高品质的脲醛树脂产品。
同时，为了保护环境和人身安全，生产过程中也需要注意甲醛的应用和处理方式。
在生产过程中要始终进行安全管理，合理使用和储存甲醛和脲，防止事故的发生。
脲醛树脂固化原理
脲醛树脂固化原理脲醛树脂是一种热固性树脂，广泛应用于涂料、塑料和胶粘剂等领域。
其固化原理主要涉及脲醛树脂分子间的交联反应。
脲醛树脂的固化过程通常分为两个阶段，即缩聚和交联。
首先，脲醛树脂的分子中存在着多个活性基团，如羟基（OH）、胺基（NH2）和甲醛基（CH2O），它们在适当的条件下发生缩聚反应，生成大分子量的线性聚合物。
在缩聚过程中，甲醛基发生自身缩聚，形成甲醛多聚体，同时甲醛与脲醛树脂分子中的羟基或胺基发生缩聚反应，形成醛胺键。
接下来的交联阶段是固化的关键步骤，通过加热或加入固化剂等条件下，醛胺键进一步反应生成三维网络结构，形成了固态的脲醛树脂。
在交联过程中，醛胺键的形成使得分子间的化学键强度增加，从而提高了材料的力学性能和热稳定性。
脲醛树脂固化的过程不仅涉及缩聚和交联反应，还与条件和反应物种类有关。
在固化条件中，通常加热是必需的，可以通过单独加热或与固化剂配合使用。
加热会提高反应物分子的活性，促进缩聚和交联反应的进行。
而固化剂的选择和掺量也会影响到固化反应的速率和程度。
此外，反应物种类的选择也会对脲醛树脂的固化产物和性能产生影响。
脲醛树脂中的甲醛基和脲醛基在缩聚和交联反应中都起着重要的作用。
不同的脲醛树脂有不同的化学结构和性能特点。
例如，甲醛和尿素缩聚可得到尿素醛树脂，而甲醛和三聚氰胺缩聚则可得到三聚氰胺醛树脂。
不同反应物种类的选择会影响固化产物结构和性能。
总之，脲醛树脂固化的原理是通过缩聚和交联反应形成三维网络结构的过程。
固化条件和反应物种类的选择是影响固化反应速率和产物性能的重要因素。
通过合理控制这些因素，可以获得具有优异性能的脲醛树脂材料。
脲醛树脂胶粘剂
脲醛树脂胶粘剂是一种开发应用较早的热固性高分子胶粘剂[1 ]。
由于其工艺简单，原料廉价，粘接强度高，无色透明等优点，广泛应用于胶合板、刨花板、中密度纤维板、人造板材的生产及室内装修等行业，占木材胶粘剂总产量的80 %左右[2 ]。
但是，随着对室内环境意识的日益提高，人们越来越注意到脲醛树脂胶粘剂在使用过程中会放出甲醛，损害身体健康。
甲醛是具有强烈刺激性的有毒气体，并被认为是致癌物质，这将危害人类健康和生态环境。
因此，脲醛树脂胶粘剂游离甲醛的污染和危害问题备受关注。
国内外研究表明，三聚氰胺在合成过程中既可以参与共聚来改性脲醛树脂胶，还可以在反应后期作为甲醛捕捉剂达到改性效果[3～6 ]。
本文选用三聚氰胺作为改性剂，分别用这2 种方法对传统的脲醛树脂胶粘剂的合成路线进行改性，制备出符合国家标准( GB/ T 1473221993“木材工业胶粘剂用脲醛，酚醛，三聚氰胺甲醛树脂”) 的低醛胶粘剂，同时研究了改性剂以及改进的新工艺对脲醛树脂各项性能的影响。
1 实验材料和方法1.1 材料尿素(98 %，工业品) 、甲醛(37 %，工业品) 、氢氧化钠(分析纯) 、甲酸(分析纯) 、三聚氰胺(工业品) 、聚乙烯醇(工业品) 。
1.2 仪器普通三口烧瓶(1000 mL) 、水浴锅、电动搅拌器、温度计(0～50 ℃，0～100 ℃) 、pHs23C 酸度计、玻璃搅拌棒、分析天平。
1.3 合成工艺本实验最终选取尿素/ 甲醛摩尔比范围为1.1到2.0 进行实验，合成过程采用碱-酸-.碱路线。
第一阶段控制pH 值为8.5～8.8 ；第二阶段控制pH值在4.5～5.0 ；第三阶段pH值为7.5～8.0 。
甲醛在合成前期一次加入，尿素分3次加入。
共聚实验中，改性剂三聚氰胺在前期加入；而作为游离醛捕捉剂时，三聚氰胺分别在反应的3个不同时期加入，选取尿素/ 甲醛摩尔比为1∶1.2 。
1.4 制品性能测试样品的性能检测中，密度、pH 值、固含量、水混和性、固化时间、适用期、游离甲醛等均按照GB/ T14074 测定；粘度采用涂4 粘度杯(25 ℃) 检测。
胶黏剂与涂料
胶黏剂定义：是一类单组分或多组分的，具有优良粘结性能的，在一定条件下能使被胶结材料通过表面黏附作用紧密结合在一起的物质。
粘附：两个表面靠化学力、物理力或两者兼有的力使之结合在一起的状态。
胶合：用胶粘剂将被粘物连接在一起的过程。
胶接强度：交界面破坏时，单位面积破坏所需的力。
胶黏剂的组成：基料、固化剂、填料、增韧剂、稀释剂、其他辅料。
胶黏剂与胶接技术的特点：优点：1、胶接适用范围广，不受被胶接材料的类型、几何形状的限制。
2、胶接应力分布均匀、很少产生传统连接常出现的应力集中现象，可以提高抗疲劳强度。
3、胶接工艺简单，设备投资少，易实现机械化，生产效率高。
4、胶接可以减轻结构件重量、节约材料。
5、胶接受力面大，机械强度高。
6、胶接制件表面光滑、平整、美观，能提高空气动力学特性和美观性。
7、胶接的密封性能优良，并且具有耐水、防腐和电绝缘等性能，可以防止金属的电化学腐蚀。
8、胶接可以实现精细加工和独特组装，也可功能性胶接。
9、胶接工艺温度低，对热敏部件损害小。
10、粘结修补、密封堵漏快捷高效。
缺点：胶黏剂的分类：天然材料、合成高分子材料、无机材料。
胶黏剂应用：1、提高木材利用率。
2、低劣质木材、小径材、残废材、木材加工剩余物、农副产品的有效利用。
3、提高木质材料性能。
胶接接头：被胶接材料通过胶黏剂进行连接的部位。
基本形式：搭接接头、面接接头、对接接头、角接接头。
接头受力情况：拉应力、剪切力、剥离力、劈裂力。
胶接的基本过程:润湿，界面扩散，形成胶接键胶接理论：吸附理论、机械胶合理论、扩散理论、静电理论、化学键理论。
成键形式：1、通过胶黏剂和被胶接物中的活性基团形成化学键。
2、通过偶联剂使胶黏剂与被粘物分子间形成化学键。
3、通过表面处理获得活性基团与胶黏剂形成化学键。
胶接接头的破坏类型：被胶接物破坏、内聚破坏、界面破坏、混合破坏。
破坏发生原因：被胶接物破坏和胶粘剂的内聚破坏，主要取决于二者材料自身的强度。
当然还与材料内部的缺陷、构成接头后体系内部胶层厚度，被胶接表面处理状况，组分间相互作用等有关。
3.2胶接界面化学(胶粘剂与涂料)
DeBruyne认为：
可能得到 很高的
胶接强度
非极性 胶粘剂
胶接
非极性 材料
极性
极性
胶粘剂 胶接 材 料
22
分子量及分子量分布
胶粘剂的分子量 （聚合度）
• 胶粘剂性质（如固化速度） • 胶接强度 • 向被胶接材料渗透的速度
分子量相同，而分子量分布 不同，其胶接强度也是不同的
23
胶粘剂的固化 • 硬化：胶粘剂通过干燥、结晶等物理过程而变 硬的现象。物理过程。 • 固化：胶粘剂通过化学反应（聚合、缩聚等） 提高强度等性能的过程。化学过程。
★降解作用：胶粘剂的化学键被水解，引起胶粘剂的 降解。如蛋白胶、UF胶等的水解
35
3.3.2 热氧化作用
★升高温度，胶粘剂的热氧化加速，胶接强度下降的 速度随之加快，尤其是在氧气存在条件下，降解与 交联反应更快。
★通常，有机高聚物胶粘剂的热氧化分解温度比热分 解温度低50-100度左右。因此，在热氧化作用下， 胶接耐久性就会更差。
PQ
N P sin2 cos2
P-纤维方向互相平行的胶接强度 Q-纤维互相垂直的胶接强度 N-纤维互成θ 角度的胶接强度
31
3.3 胶接结构的耐久性
胶接结构的耐久性：是标志胶接强度在大气环境作
用下所能保持其实用强度的一种特性，也是决定胶
接结构使用寿命的使用特性。主要是受水、热氧化、
•胶粘剂的液化：因为胶粘剂要浸润到固本间的空隙 中，故它必须是可自由改变形状的液体。因此，可用 单体或预聚物、溶液或乳液、熔融聚合物。
•流动：这是胶粘剂浸透到固体间并嵌入空隙中的过 程。在此关系到胶粘剂粘性等流变学的性质。
•润湿：为了使胶粘剂能够浸润固体空隙，并润湿固 体表面，胶粘剂对固体的接触角必须要在90°以下。
酚醛树脂与脲醛树脂
酚醛树脂酚醛树脂是酚与醛经缩合而成的树脂的统称，以苯酚和甲醛树脂最为重要。
分为热塑性和热固性酚醛树脂两类。
合成酚醛树脂常用的原料有苯酚、甲酚、间苯二酚、间甲酚、对叔丁基酚和甲醛、糠醛等。
热塑性酚醛树脂是在酸性催化剂（如盐酸、草酸、磷酸）、酚过量（酚与醛物质的量比为6/5或7/6）的条件下，经缩聚制得；热固性酚醛树脂是醛过量（醛与酚物质的量之比7/6），在碱性（如氢氧化钠、氢氧化钡、氨水）催化剂中缩聚而成。
现以苯酚与甲醛为例，其基本反应过程可表示如下：第一步生成羟甲基苯酚，在一定条件下，还可生成二羟甲基苯酚和三羟甲基苯酚：生成的羟基仍具有活性，可与甲醛、苯酚或羟甲基反应，只要有上述3种物质存在，反应就会不断地进行，生成高分子化合物。
适当地控制反应条件（如反应介质的pH、酚与醛的物质的量之比等），可得到具有不同性能的酚醛树脂。
与其他热固性树脂相比，酚醛树脂的优点：①固化时不需要加入催化剂、促进剂，只需加热、加压。
②固化后密度比聚酯树脂小，机械强度、耐化学腐蚀及耐湿性良好。
③热强度高，变形倾向小。
缺点是：脆性大，颜色深，固化速度慢，贮存期短，加工成型压力高。
酚醛树脂可制成模压、层压制品，用于电器零件、高绝缘材料（俗称“电木”），还可用做涂料、粘合剂等。
由苯酚和甲醛缩合生成酚醛树脂的反应可由酸或碱催化，历程和产物性质有所不同。
碱催化过程中，随着聚合程度由小到大，先生成可溶于有机溶剂的树脂，继而得到不溶但可溶胀、加热时不熔但变软的树脂，再继续反应，得到不熔（热固性）、不溶的树脂，称为酚醛树脂。
酸催化过程中也有平均分子量由小到大的过程，但各种分子量的产物都可溶于有机溶剂，为热塑性。
碱催化得到交联结构的树脂，具有良好的绝缘、耐温、耐老化、耐化学腐蚀等性能，用于电子、电气、塑料、木材、纤维等工业。
酸催化一般得到线性结构的树脂状物，主要用于油漆工业。
脲醛树脂urea-formaldehyde resins又称脲甲醛树脂，是尿素与甲醛反应得到的热固性树脂。
涂料与粘合剂教学课件
合成树脂〔synthetic resin〕阶段
• 上世纪 50 年代后，随着石油化工业的飞速开展，特别 是高分子科学的开展，以石油化工产品为原料的合成树 脂品种日渐增多和成熟，涂料的开展也进入了以合成树 脂为主要原料的开展阶段。
Coating Substrate
Substrate 2 Adhesive
Substrate 1
课程的主要内容
第一章 涂料概述 第二章 漆膜的形成及有关的根本性质 第三章 涂料中的流变学与外表化学 第四章 涂料中的溶剂和颜料及漆膜的表观和颜色 第五章 涂料的主要品种 第六章 粘合剂概述 第七章 胶接技术 第八章 粘合剂的主要品种
三、能耗问题
由于很多高性能的涂料经常需要高温烘烤，能量消耗大，为了 节约能量，在保证质量的前提下，降低烘烤温度或缩短烘烤时 间，即到达“低温快干〞，也是涂料开展的一个方向。
环保涂料4E原那么：“Economy〞, “Efficiency 〞, “Environment〞,“Energy conservation〞.
平涂涂料、砂壁状涂料、含石英砂的装饰涂料、仿石涂料
按涂料的特殊性能分类
建筑涂料、防腐涂料、汽车涂料、防露涂料、防锈涂料、防水 涂料、保湿涂料、弹性涂料等
6 .涂料面临的挑战
一、污染问题 溶剂的污染
大局部涂料都含有大量的溶剂，溶剂的挥发污染了大气，尤其是热塑性 油漆。如水性涂料中使用的乙二醇醚和醚酯类溶剂是致癌物。
社，2004
第一章 涂料概述
1. 涂料的定义〔什么是涂料?〕
“涂料是一种材料，这种材料可以用不同的施工工艺涂覆在 物件外表，形成粘附结实、具有一定强度、连续的固态薄膜。 这样形成的膜通称涂膜，又称漆膜或涂层。〞 ?涂料工艺?
脲醛树脂特征峰
脲醛树脂特征峰一、脲醛树脂的概述脲醛树脂（UF resin）是一种广泛应用于木材加工、涂料、胶粘剂等领域的合成树脂。
它是由尿素和甲醛通过缩聚反应生成的一种高分子聚合物。
由于其具有良好的耐磨性、耐热性、耐腐蚀性和环保性能，在我国木材工业中得到了广泛应用。
二、脲醛树脂的特征峰分析1.红外光谱特征峰红外光谱（IR）是分析脲醛树脂结构的有效手段。
脲醛树脂的红外光谱特征峰主要出现在3000-3500 cm^-1（N-H伸缩振动）、1500-1700 cm^-1（C=O伸缩振动）和1000-1300 cm^-1（C-N伸缩振动）等区域。
这些特征峰可作为判断脲醛树脂结构的重要依据。
2.核磁共振氢谱特征峰核磁共振氢谱（1H-NMR）是分析脲醛树脂结构的另一重要手段。
脲醛树脂的1H-NMR特征峰主要分布在δ 5.0-8.0 ppm（尿素单元）和δ 2.0-4.0 ppm（甲醛单元）等区域。
通过分析这些特征峰，可以了解脲醛树脂中不同单元的分布和比例。
三、特征峰在脲醛树脂检测中的应用1.脲醛树脂产率的测定通过红外光谱和核磁共振氢谱对脲醛树脂的特征峰进行定量分析，可以评估树脂产率。
当脲醛树脂的特征峰强度达到一定比例时，可以认为反应达到平衡，树脂产率较高。
2.脲醛树脂性能的评估通过分析脲醛树脂的特征峰，可以评估其性能。
例如，当红外光谱中C-N 伸缩振动峰强度增加时，说明树脂的耐热性能提高；而核磁共振氢谱中尿素单元的峰强度增加，表明树脂的耐腐蚀性能提高。
3.脲醛树脂改性研究通过对脲醛树脂的特征峰进行分析，可以评估改性效果。
如在改性脲醛树脂的红外光谱中出现新的特征峰，说明改性剂已成功引入树脂结构中，从而改善了树脂的性能。
四、结论与展望本文通过对脲醛树脂的特征峰分析，探讨了其在脲醛树脂检测中的应用。
红外光谱和核磁共振氢谱作为有效的分析手段，可以为脲醛树脂的结构、性能和改性研究提供重要依据。
脲醛树脂胶黏剂
脲醛树脂胶黏剂（水基型）【摘要】:脲醛树脂胶黏剂由于胶合强度好，使用方便，原料丰富，成本低廉，已成为占人造板工业用合成树脂胶粘剂总量的70%左右的主要胶种。
但是，脲醛树脂胶制成的人造板存在甲醛释放量高、环境污染、有害人体健康的缺点。
欧洲、美国、日本等发达国家对人造板甲醛的释放量限量均有严格规定，而且逐步提高甲醛释放限量要求。
研究降低脲醛胶制的人造板甲醛释放量问题，一直是各国科技工作者的研究热点。
目前，我国对人造板甲醛释放限量的规定已与世界发达国家接轨。
此外脲醛树脂在模塑粉、纸张和纤维处理、涂料、铸造、包装材料、皮革加工、迟效性肥料等方面也有应用。
【关键词】：脲醛树脂甲醛尿素胶合胶黏剂脲醛树脂胶黏剂的组成一主要原料及规格甲醛36%尿素97%氢氧化钠30%水溶液氯化铵20%水溶液脲醛树脂胶黏剂的特点脲醛树脂胶粘剂的特点如下：1)含有大量的羟甲基和酰胶基，能溶于水，并有较好的粘接性能。
2)在室温或加温至100℃以上均会迅速固化。
3)与脲醛树脂胶粘剂相比，固化后的胶层没有颜色，不会污染所粘接的物品，4)粘接强度比动植物胶粘剂高。
5)毒性低，只是在固化时会释放有刺激性的甲醛。
6)配制容易，价格便宜。
7)耐老化。
8)工艺性好，使用方便。
它的缺点是：1)脆性大，固化过程中易产生内应力而引起龟裂，2)耐水性和粘接强度都低于酚醛树脂脂胶粘剂。
脲醛树脂胶粘剂广泛应用于木材、胶合板、层压板干玎竹术制品的粘接，如家具、包装箱、纺织器材、收音机和时钟的禾制外壳等。
[3]、[4]脲醛树脂胶黏剂的应用一脲醛树脂在胶合板生产中的应用传统的胶合板用脲醛树脂是由尿素和甲醛以摩尔比1:（1.4—2.0）缩聚合成。
有浓缩型（脱水）和非浓缩型（不脱水）两种。
为了适应胶合板生产多层压机自动装卸的工艺要求，胶合板用脲醛树脂应有良好的初粘性，即预压性。
通常采用两种方法：一种是使用普通的脲醛树脂，通过加入一定量的豆粉或面粉（加量为树脂的6%—10%），改善胶的预压效果，已达到无垫板装卸的目的；另一种是在制备脲醛树脂过程中，加入聚乙烯醇改性，增加初粘性，已达到预压目的。
脲醛树脂ppt1
END
脲醛树脂的合成
第一个阶段：羟甲基脲生成，为加成反 应阶段
第二个阶段：树脂化，为缩聚反应阶段。
1、加成反应阶段
尿素与甲醛在中性或弱碱性介质（PH 7~8）中进行羟 基化反应。当甲醛与尿素的摩尔比（F/U）≤1时生成稳 定的一羟基甲基脲；
H2N-CO-NH2+CH2O → H2N-CO-NHCH2OH 然后再与甲醛反应生成二羟甲基脲 H2N-CO-NHCH2OH + CH2O → HOH2CHN-CO-NHCH2OH
4，当反应釜的温度达到60℃，第二次加入尿素总量的25％，同 样不断搅拌，并控制如前升温速度，控制在30分钟内，使温度 升至90℃。
5，最后加入尿素的剩余部分，在90摄氏度保温30分钟。
6，恒温后即用甲酸调整PH值至5，调酸后应注意其自然放热反 应，如有这种情况要迅速降温，以免影响胶料的质量。
7，调酸后的10-分钟内，用常温清水检验胶料是否达到反应终 点，到达终点的胶液滴入清水内即起白雾状。如已到反应终点， 立即降温至75℃左右，再用烧碱液调整PH值为6.8-7，并恒温成 胶。这个恒温阶段也是脱水阶段，脱水时间长短根据对胶浓度 的要求而定，也可以经喷雾干燥成粉状树脂。
8，成料后立即把胶料冷却至35-40℃，然后放进胶桶，如暂不 使用，应密封桶盖，放置阴凉室内保存。
中间体形成后，进一步缩聚形成以亚甲基和 二亚甲基为主体或少量以醚键连接的线型或 支链型的低聚物，是各种相对分子质量的混 合物，平均分子质量700左右，可溶于水， 由于脲醛树脂的低聚物含有羟甲基、胺基和 亚胺基等活性基团，因此，随着时间的延续 还会继续反应形成更大的分子。加热或加入 固化剂能加速反应的进行，最后形成体型网 状结构
关于脲醛树脂那些事
《胶粘剂与涂料》PPT课件
4）加强国内、国际合作与交流
第一章 胶接理论基础
本章要点： 1.胶接理论定义； 2.胶粘剂在国民经济建设（特别是木材加工工业）中 的地位； 3.几种胶接理论的要点、局限性； 4.接触角的概念与意义，胶粘剂对被粘物表面的湿润 以及接触角与胶接质量的关系。
第一章 胶接理论基础
我国胶粘剂品种已从1983年的600种，猛增 到3500种，2003年产量已达到430万吨。（ ？）
我国人造板2003年产量为4553万M3，其用胶 量约为：4553万M3 ×0.1吨/ M3 ＝455.3万吨。如果 换算成液体胶大概为900万吨！
二、胶粘剂的发展方向与前景 1）遵循4E原则
21世纪的发展强调绿色环保可持续发展，开 发胶粘剂和密封剂新品种不能只强调使用价值，还必 须考虑环保价值。国际产业的发展要求是生态环境 （ Environment ）、节约能源（Energy）、经济效 益（Economy）并举，简称3E要求；而对于胶粘剂则 提出了4E要求：低成本（ Economics）、节约能源 （Energy）、高性能（Excellence）、无公害 （Environment）。
吸附理论的特点
1，分子间力普遍存在。同一种胶粘剂可以胶接不同材料， 说明了吸附作用的普遍存在。
2，吸附理论建立在热力学平衡基础上，据此可以推断出 胶接功。进而可以比较理论强度。（实际上，实际强度比 理论强度低1到几个数量级；
3，润湿是影响胶接强度的重要因素，是吸附理论的核心 内容。
胶接力的产生一般认为可分成两个阶段：1，胶 粘剂分子通过布朗运动向物体表面运动，使分子链段或极 性基团相互靠近（通过提高温度、降低粘度、加压等有利 于布朗运动）。2，吸附引力产生。与胶粘剂和被粘物的 极性，分子间距，吸附点数等有关。
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脲醛树脂于1844年由B.Tollens首次合成，1929年德国染料公司（IG 公司）获得UF树脂用于胶接木材的专利，其产品名叫Kanrit Leim，是一 种能在常温固化胶接木材的脲醛树脂预聚体，引起人们的重视。1931年 脲醛树脂首次在市场销售。从此以后，UF树脂在木材加工行业中得到了 广泛应用和迅速发展。
脲醛树脂的性质
○ （1）由于含有大量的亲水性基团:羟甲基和酰胺基， 能溶于水，有较好的胶接性能；
○ （2）具有耐冷水性能和一定的耐热水性能； ○ （3）与PF相比，固化后胶层无颜色，不污染制品； ○ （4）制造容易、价格便宜； ○ （5）脆性大，固化过程易产生内应力引起龟裂； ○ （6）含有游离甲醛的有毒物质。质
○ 液状（糖浆状或乳状）：水溶液，人造板胶粘剂最常用 ，一般可贮存 2-6 个月。
○ 粉状：开始应用较多，性能稳定，贮存期可长达1-2年。 ○ 泡沫状：应用较少（主要用于胶合板生产）。 ○ 膜状：应用较少。
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○ 反应性：易被氧化成甲酸，极易聚合形成多聚甲醛 HOCH2O(CH2O)nH 。
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甲醛的性质
○ 在碱性介质中发生歧化反应生成甲酸和甲醇；与氨反 应生成六次甲基四胺和盐酸；与聚乙烯醇、淀粉和纤 维素等羟甲基化合物的反应。
○ 主要应用：重要工业原料，合成树脂、合成纤维、医 药、塑料、防腐剂及还原剂等产品领域。
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3.2 合成脲醛树脂的原料
○ 3.2.1尿素（Urea）
○ 别名：脲，学名碳酰胺。
○ 分子式：CO(NH2)2 ○ 分子量：60.06
○ 熔点：133℃
○ 外观：为无色针状结晶或白色结晶 ○ 溶解性：易溶于水，水溶液呈弱碱性；也易溶于甲 ○ 醛、乙醇和液态氨。晶体尿素的吸湿性很强，吸湿后结
严重中毒：失去知觉、死亡
我国规定：一般空气中浓度 ≤ 1.0mg/m3 ：生产车 间 ：≤ 3.0mg/m3
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甲醛的性质
○ 溶解性：易溶于水，但聚合度>3的聚甲醛为微溶于水的沉 淀，在<50℃下加热可溶解。
○ 工业用甲醛水溶液（甲醛含量为37%：福尔马林）：其水 溶液为甲二醇、聚甲醛、甲醇、甲酸及水的混合物。无色 透明液体，混入铁等物质为淡黄色，工业甲醛水溶液合格 品甲醛含量为36.5%～37.4%。贮存期 3个月。
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HO CH2 OH
NH CH2OH
OC
N CH2OH
C H2O H
三羟甲基脲
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★ 加成反应特点
○ 反应动力学：在加成反应中，尿素分子氨基上剩余氢原 子的反应活性随着羟甲基的引入而依次降低，所以生成 一羟甲基脲、二羟甲基脲和三羟甲基脲的反应速度比例 为9：3：1。因此，生成一羟甲脲和二羟甲脲是决定脲 醛树脂理化性能有意义的产物。
第三章：脲醛树脂胶粘剂
胶粘剂与涂料之四
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Contents
3.1 概述 3.2 合成脲醛树脂的原料 3.3 脲醛树脂合成原理 3.4 影响脲醛树脂合成和性能的因素 3.5 脲醛树脂的制备
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3.1 概述
脲醛(UF)树脂是尿素和甲醛在催化剂（碱性或酸性催化剂）作用下 ，缩聚成初期脲醛树脂然后在固化剂或助剂作用下，固化后形成不溶、 不熔的末期树脂。
○ 分子式： CH2O ○ 分子量： 30.03 ○ 沸点： -19.5 ℃ ○ 外观：无色、强烈特殊刺激性气味的气体 ○ 毒性：有毒，重点控制对象。
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甲醛危害
浓度0.15-0.3mg/m3 ：刺激眼睛和呼吸道粘膜
浓度2.4-3.6mg/m3 ：刺激呼吸道粘膜、皮肤，引起灼伤
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3.3.1 羟甲基脲的形成
尿素与甲醛水溶液在中性或弱碱性介质中，首先进行的羟甲 基化反应（加成反应），生成一羟、二羟和三羟甲基脲同系 物。
（1）加成反应
O
H2N C NH2
HO CH2 OH
甲醛水合物
1mol尿素与<1mol的甲醛反应
O H2N C NHCH2OH
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3.1 概述
○ UF树脂胶粘剂由于其成本低廉、原料来源丰富、固化胶层无色、 操作性能好，以及良好的胶接性能等一系列优点，成为我国人造板生 产的主要胶种。也是木材加工业中使用量最大的合成树脂胶粘剂，占 该行业胶粘剂使用量的80%以上。 ○ 20世纪60年代，人们开始研究脲醛树脂的游离甲醛问题。到20世纪 70年代，随着分析仪器的发展，人们对UF树脂的结构、反应动力学、 固化机理有了进一步的认识。
块。
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3.2.1 尿素（Urea）
稳定性：尿素在稀酸或稀碱中很不稳定，在稀碱中加热50℃ 上时放出氨，在稀酸液中放出二氧化碳：
主要用途:农业肥料及树脂、塑料、医药、食品等工业原料 。
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3.2.2 甲醛（Formaldehyde）
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3.3 脲醛树脂合成原理
○ 经典理论认为，UF树脂的合成分为两个阶段。第一阶 段在中性或弱碱性（pH=7～8）介质中，尿素与甲醛进行羟 甲基化反应即加成反应，可生成一羟、二羟 、三羟甲基脲 。 ○ 第二阶段在酸性条件下进行缩聚反应，当分子量达到一 定程度时，将反应液的pH值调至8～9，并降温至常温，得 到脲醛树脂的初期缩合液。
H2O
一羟甲基脲 白色固体，熔点111-113℃
尿素
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水合甲醛
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3.3.1 羟甲基脲的形成
1mol尿素与>1mol的甲醛反应
NH2 OC
NH2
HO CH2 OH HO CH2 OH
NH CH2OH OC
2H2O
NH CH2OH
二羟甲基脲
白色微晶体，熔点121-126℃