1脲醛树脂的固化研究
脲醛树脂快速固化方法
脲醛树脂快速固化方法脲醛树脂快速固化方法一、脲醛树脂的快速固化原理脲醛树脂是由脲醛固化的高分子树脂材料，在室温下呈液体状态，在添加了固化剂后，可以在短时间内完成固化作用。
脲醛树脂快速固化的基本原理是聚合醛反应的发生，即在聚合醛分子和它们的交联剂(羰基化合物)的作用下，醛基和羰基可以发生位移反应，使聚合醛分子中的反应单体和交联剂分子连接起来，形成聚合物网状的大分子，使液体固化变为硬性固体。
二、脲醛树脂的快速固化添加剂脲醛树脂的快速固化添加剂有多种，其中，常用的有含氧化合物（如硫酸铵、硫酸锌、硫酸钙、琥珀酸锌、琥珀酸钙、氯化钙）、对氨基苯甲酸酯（如对甲苯磺酸酯、对硝基苯甲酸酯）、过氧化物（如过氧化钠、过氧化钾、过氧化物等）及其他添加剂（如钴酸、碳酸钙、氯化钠、活性炭等）等。
三、脲醛树脂的快速固化操作（1）添加固化剂t将脲醛树脂中添加所需的固化剂，一般为脲醛树脂的2%-5%，根据需要调整添加量。
（2）搅拌均匀t使用搅拌机将固化剂和脲醛树脂混合均匀，以确保混合物的均匀性。
（3）涂布t将混合物涂在所需的物体表面，如果物体表面不够光滑，可以用纱布蘸取一层薄膜，以保证涂布均匀。
（4）固化t将涂布后的物体室温固化，一般需要2-4小时，固化时表面会出现水汽，表明固化过程正在进行；如果水汽凝结在表面，可以用抹布轻轻擦拭，以保证表面的平滑度。
（5）检查t检查固化后的产品，确保表面光滑无气泡。
四、脲醛树脂的快速固化注意事项（1）使用时要根据材料的性能，合理选择固化剂，以避免温度过高对物体表面造成损害。
（2）固化时必须确保混合物的均匀性，否则可能导致固化不良。
（3）由于脲醛树脂的自聚合性质，在固化过程中需要经常搅拌，以防止产生大量粘结剂，影响固化效果。
（4）在使用脲醛树脂前，应先检查表面的洁净和干燥程度，以保证涂布后的固化效果。
脲醛树脂固化剂及其发展状况
脲醛树脂固化剂及其发展状况1.1脲醛树脂1.1.1 脲醛树脂的重要作用随着我国人民生活水平的不断提高，建筑装潢、家居装饰等对人造板的需求与日俱增，我国人造板的产量和品种结构均有较大的变化，人造板胶粘剂也得以迅速发展。
脲醛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，制成的人造板(胶合板、细木工板、刨花板、中密度纤维板(medium density fiberboard，MDF)等)有一定的耐水胶合强度，处理和应用容易。
1.1.2 脲醛树脂的性质及其制法脲醛树脂(urea-formaldehyde resins) 尿素与甲醛反应得到的聚合物。
又称脲甲醛树脂。
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。
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。
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。
1.2脲醛树脂固化机理1.2.1 脲醛树脂固化的经典缩聚理论经典缩聚理论认为，当甲醛与尿素的摩尔比大于1．0时，脲醛树脂的合成与固化反应属于体型缩聚；一般作为胶粘剂使用时，通过控制反应程度(低于凝胶点)先合成脲醛树脂初期树脂，胶接制品时再进一步缩聚交联成体型结构。
经典理论认为，脲醛树脂初期树脂的生成分两个阶段。
第一阶段即碱性介质中甲醛与尿素的加成(羟甲基化)阶段，它取决于尿素与甲醛的摩尔比，可生成一羟甲基脲、二羟甲基脲、三羟甲基脲．虽然尿素具有4个官能度，但四羟甲基脲却从未被分离出来。
脲醛树脂的固化机理研究进展
脲醛树脂的固化机理研究进展李吉，熊涛，孙鑫，张一甫（广西大学资源环境与材料学院，南宁530004）摘要：脲醛树脂（UFR）作为木材胶粘剂使用，其应用于室内面板的甲醛释放被认为是导致室内环境病态建筑综合征的主要因素之一。
对UFR固化机理和固化物性能的研究将成为解决甲醛污染的关键所在。
文章依据UFR固化机理近年来的研究成果，归纳了UFR的游离甲醛及制成品的甲醛释放、固化剂以及固化剂种类等问题，分析了UFR固化的经典理论与胶体理论的问题所在，总结并展望了UFR的固化机理研究未来可能的切入点。
关键词：脲醛树脂；甲醛释放；固化机理；展望中图分类号：TQ433.4文献标识码：A文章编号：1001-5922（2021）03-0005-05 Research progress on curing mechanism ofurea-formaldehyde resinLi Ji，Xiong Tao，Sun Xin，Zhang Yifu（School of Resources,Environment and Materials,Guangxi University,Nanning530004,China）Abstract：Urea-formaldehyde resin（UFR）is used as a wood adhesive,and the formaldehyde release of its applica⁃tion to interior panels is considered to be one of the main factors leading to the sick building syndrome in the in⁃door environment.The research on the curing mechanism of UFR and the properties of cured products will become the key to solving formaldehyde pollution.Based on the research results of UFR curing mechanism in recent years, this paper summarizes the free formaldehyde of UFR and the formaldehyde release of finished products,curing agent and curing agent types,and analyzes the problems of the classic theory and colloidal theory of UFR curing, summarizes and look forward the possible entry point for the study of the curing mechanism of UFR in the future. Key words：urea-formaldehyde resin;formaldehyde release;curing mechanism;outlook木材加工用胶粘剂，很大一部分使用的是脲醛树脂（UFR）胶粘剂，总体到达了90%以上[1]。
脲醛树脂研究报告
脲醛树脂研究报告
脲醛树脂是一种热固性树脂，通常是由三种物质混合而成，分别
为脲、甲醛和苯酚。
这种树脂的主要用途是作为粘合剂和涂料基材。
它具有耐化学腐蚀性、耐磨损性、耐高温性和防火性等优良特性。
脲醛树脂的制备过程相对简单，一般包括三个步骤：首先将脲和
甲醛混合，在碱性条件下进行加热反应，生成脲醛预聚体；其次在苯
酚存在下，将脲醛预聚体进一步聚合，制备成脲醛树脂；最后加入适
量的催化剂，使其热固化，形成固体树脂。
在工业生产中，脲醛树脂常常被用于制造木材板材、家具板材、
汽车内饰件、织物涂层、化肥包装袋、机械零件等各种产品。
这种树
脂不仅强度高、耐腐蚀，而且耐高温、难燃，因此使用范围非常广泛。
然而，脲醛树脂也存在一些潜在问题。
首先，它的制备过程涉及
到苯酚等有毒有害物质，如果操作不当，容易对生产工人造成危害。
其次，它的耐久性和抗水性较差，在潮湿环境中会出现开裂、变色等
情况。
此外，由于脲醛树脂本身的硬度较大，加工难度较高，因此在制造过程中需要技术要求高的工人。
总之，脲醛树脂是一种具有优良特性的热固性树脂，尤其是其耐高温、防火等性能，在工业生产中得到了广泛应用。
但同时，也需要注意生产中的安全问题，并寻找改进材料的方法，提高其耐久性和加工性，更好地服务于各个领域的需求。
脲醛树脂的研究现状与研究前景
综述专论化工科技,2005,13(4):50～54SCIENCE &TECHNOLO GY IN CHEMICAL INDUSTR Y收稿日期:2005204214作者简介:严顺英(1982-),女,云南大理人,昆明理工大学在读硕士,主要从事精细化工、高聚物合成方面的研究。
33通讯联系人。
3基金项目:云南省教育厅科学研究基金项目(0112045)。
脲醛树脂的研究现状与研究前景3严顺英,顾丽莉33(昆明理工大学生化学院,云南昆明650224)摘 要:从脲醛树脂胶粘剂的合成机理、合成工艺参数及条件、游离甲醛含量的降低、树脂的改性、树脂的固化理论及化学构造等方面,综述了近几年来前人对脲醛树脂胶粘剂的研究进展,同时结合近期的研究工作,分析并提出了该合成树脂的未来研究方向。
关键词:脲醛树脂;合成机理;工艺;游离甲醛;改性;固化理论;化学构造中图分类号:TQ 323.3 文献标识码:A 文章编号:100820511(2005)0420050205 脲醛树脂(U F 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、不熔的末期树脂[1]。
脲醛树脂于1844年由B.Tollens 首次合成,1896年在C.G oldschmidt 等的研究后首次使用,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。
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的[2]。
由于其优点被广泛应用于木器加工、胶合板、刨花板、人造板的生产及室内装修等行业,是目前粘合剂中产量最大的品种,占木材胶粘剂总产量的80%以上。
具有其它胶种难以取代的竞争力。
1 市场销售现状与展望1.1 市场销售现状脲醛树脂胶的消费主要集中在亚洲、西欧和北美等。
2001年西欧的消费量为2500kt ,美国消耗800kt ,印尼消耗750kt ,中国内地消耗达到1000kt 。
改性低毒脲醛树脂的固化研究
摘 要 ：研究 了非等 温过 程中改性低毒脲醛树脂 固化体 系和未改性脲醛树脂 固化体系的固化行 为 ，并研究 了不 同固 化剂施用 量对改性树脂 固化的影响 ，对不同树脂体系固化后 的结构进行 了表征。结果表 明 ，改 性的 ｕ Ｆ树脂 固化后 的 交联度大 于未改性树脂 固化后的交联度。 关键 词 ：脲醛树脂 ；固化剂 ；固化动力学
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｒｎ ｆＭ ｏ ｉ ｅ ｗ ｘｃ Ｕｒ ａ ｆ ｒ ｌ ｅ ｙ ｅ Ｒｅ ｉ ｔ ｄ ｎ Ｃｕ ｉ ｇ ｏ ｄｆ ｄ Ｌｏ Ｔｏ ｉ ｅ －ｏ ｍａ ｄ ｈ ｄ ｓｎ ｉ
Ｌ ｉ ，Ｈ Ａ Ｇ Ｓ ｕｊ ， Ｉ ｈｎ Ｕ Ｊ ｎ Ｕ Ｎ ｈ —ｅ ＷＥ ｕ ａ ｉ Ｃ
（６ ：Ｃ ，广 西师范学 院化学 试剂 厂 ；六 亚 甲基 四 ３ ％） Ｐ
的合成工艺 ，同时在合成过程 中加入改性剂 的方法， 已证实能合成 出游离 甲醛含量控制在 ０ １ ．％的脲醛树
脂。然而随着脲醛树脂结构 的变化 ，其综合性能也随 之变化 ，其 中树脂 固化就会受到显著影响。固化是胶 合的关键过程 ，Ｕ Ｆ树脂在酸性介质下迅速完成缩聚 、
Ｕ Ｆ树 脂 。 １３ 改性 Ｕ ． Ｆ树 脂 固化 动 力学 测试 样 品 的处理
材胶合强度、甲醛释放量和生产效率 。在实际应用 中 既要求 胶 黏剂 固化速 度快 ，适 用期 又要 长 ，这是相 互 矛盾的两个指标 ，但又是生产上急需解决的问题。 本文采用 Ｎ ４ １ 固化剂 ，对 自制的新型低毒脲 ＨＣ做 醛树脂的固化进行初步探讨 ，得出改性低毒树脂 的固 化温度、最佳固化剂的施用范围及其固化反应的活化
ｓ ｏ ｅ ｅ ｄ ｇ ｅ ｆ ｅ ｃ ｏ ｓ ｎ ｉｇ ｏ ｅ ｍｏ ｉ ｅ Ｆ ｒｓｎ Ｗ ｉｈ ｒｔ ａ ａ ｆ ｅ ｕ ｔ ａｅ Ｆ ｒｓｎ ｈ ｗ ｔ ｅ ｒｅ ｏ ｒ ｓｌ ｋ ｎ ｆｔ ｄ ｆ ｄ Ｕ ｅ ｉ ａ ｈ ｇ ｅ ｎ ｔ ｔｏ ｎｒ ｔ ｄ Ｕ ｅ ｉ ． ｄ ｈ ｈ ｔ ｉ ｈ ｉ ｓ ｈ ｈ ｈ ｔ ｅ Ｋｅ ｗｏ ｄ ：Ｕ ｅ — ｒ ｌ ｅ ｙ ｅ Ｒｅ ｉ ；Ｃ ｒ ｇ Ａｇ ｎ ｙ ｒ ｓ ｒ ａ ｆ ｍａｄ ｈ ｄ ｓ ｏ ｎ ｕ ｎ ｅ ｔ； Ｃ ｒ ｇ Ｄｙ ａ ｃ ｉ ｕ ｉ ｎ ｍｉｓ ｎ
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。
脲醛树脂的固化研究
ｃ ｌｒｄ ，ｄ ｌｔ ｙ ｒ ｃ ｌｒｃ ａ ｉ ｈ ｏ ｅ ｉ ｅ ｈ ｄ ｏ ｈｏ ｃｄ，ｄｌ ｔ ｈ ｓ ｈ ｒ ｃｄ ａ ｄ ｈ ｄ ｏ ｅ ｅ ｏ ｉｅ ａ ｄ ｄ ａ ｏ ｏ ｅ ｔ ｕ ｉ ｇ ａ ｅ ｔ ｉ ｕ ｉ ｉ ｅｐ ｏ ｐ ｏ ｃ ａ ｉ ｎ ｙ ｒ ｇ ｎ ｐ ｒ ｘｄ ｎ ｕ ｌｃ ｍｐ ｎ ｎ ｒｎ ｇ ｎ ｕ ｉ ｃ ｓ ｃ ｓａ ｕ ｈ ａ ｍｍｏ ｉ ｍ ｈ ｏ ｉ ｅ — ｄ ｌｔ ｙ ｒ ｃ ｌｒｃ ａ ｉ ｎ ｍｍｏ ｉ ｍ ｈ ｏ ｄ — ｄ ｌ ｔ ｈ ｓ ｈ ｒ ｃｄ ｗ ｒ ｎ ｕ ｃ ｌｒｄ — ｉ ｅ ｈ ｄ ｏ ｈ ｏ ｃ ｄ ａ ｄ ａ ｕ ｉ ｎ ｕ ｃ ｌｒ ｅ — ｉ ｅ ｐ ｏ ｐ ｏ ｃ ａ ｉ ｅ ｅ ｉ ｕ ｉ ｕ ｅ ．Ｉ ａ ｈ ｗｎ ｔ ａ ｏ ｈ ｔｅ ｃ ｒ ｇ ｔ ｎ ｈ ｅ ｕ ｔｗ ｒ ｐ ｒ ｐ ａｅ ｗｈ ｎ ｄ ａ ｏ ｏ ｅ ｔ ｃ ｒｎ ｌ ｓ ｄ ｔｗ ｓ ｓ ｏ ｈ ｔ ｂ ｔ ｈ ｕ ｎ ｉ ａ ｄ ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｅ ｅ ａ ｐ ｏ ｒ ｔ ｅ ｕ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ｕ ｇ Ｗｆ ｉ ｍｅ ｉ ｌ ｉ ｔ ｆ
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｕ ｉｇ ｒ ａ ｔ ｎ ｏ ｒａ ｆｒ ｌｅ ｙ ｅ ｒｓｎ ｔ ｄ ｎ ｃ ｒｎ ｅ ｃｉ ｆｕ ｅ ｏ ｍａｄ ｈ ｄ ｅ ｉ ｏ ＭＡ Ｓ ｎ — ｍｅ。ＬＵ ｕ — ｓｅ ｏｇ ｉ ｌ Ｊｎ ｈ ｎ，ＬＩ Ｃ ｕ — ｐｎ ，ＪＡ Ｕ ｈ ｎ ｉｇ Ｉ ＮＧ ｅ ，Ｗ ＡＮＧ ｎ — ｆｎ Ｗ ｉ Ｙａ ｅ （ ｏｌ ｅｏ ｈｍｉｒ ｎ ｔｒｌ ｃ ｎ ｅ Ｌ ｄ ｎ ｎｖｒ ｔ，Ｙ ｎ ｉ ６ ０ ５， ｈｎ ） Ｃ ｌｇ ｆ ｅ ｓｙａｄＭａ ｉ ｓＳｉ ｃ ， ｕ ｏ ｇＵ ｉ ｓｙ ａｔ ４ ２ Ｃ ｉａ ｅ Ｃ ｔ ｅａ ｅ ｅｉ ａ２
脲醛树脂_实验报告
一、实验目的1. 学习脲醛树脂的制备方法。
2. 探究脲醛树脂的物理和化学性能。
3. 分析脲醛树脂在不同应用中的适用性。
二、实验原理脲醛树脂（UF）是一种重要的热固性树脂，由尿素和甲醛在酸性或碱性催化剂的作用下进行缩聚反应制备而成。
其结构中含有脲基和醛基，具有优良的粘接性能、耐磨性和耐水性。
脲醛树脂广泛应用于木材、家具、建筑材料等领域。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：尿素、甲醛、氢氧化钠、盐酸、苯酚、水等。
2. 实验仪器：反应釜、搅拌器、温度计、量筒、移液管、滴定管、分析天平、紫外可见分光光度计、扫描电子显微镜等。
四、实验步骤1. 脲醛树脂的制备（1）称取一定量的尿素，溶解于水中，得到尿素溶液。
（2）在反应釜中加入适量的氢氧化钠，调节pH值至8.5-9.5。
（3）将尿素溶液缓慢滴加到反应釜中，控制反应温度在60-80℃。
（4）逐滴加入甲醛溶液，控制反应时间为1.5-2小时。
（5）反应结束后，用盐酸调节pH值至7-8，冷却至室温。
（6）过滤、洗涤、干燥，得到脲醛树脂。
2. 脲醛树脂的物理性能测试（1）外观：观察脲醛树脂的色泽、透明度、粘度等。
（2）粘接强度：将脲醛树脂涂覆在木材表面，固化后进行剪切强度测试。
（3）耐磨性：将脲醛树脂涂覆在耐磨纸上，进行耐磨性测试。
（4）耐水性：将脲醛树脂涂覆在玻璃板上，浸泡于水中，观察其吸水率。
3. 脲醛树脂的化学性能测试（1）甲醛释放量：采用乙酰丙酮法测定脲醛树脂的甲醛释放量。
（2）酚醛树脂含量：采用酸碱滴定法测定脲醛树脂中的酚醛树脂含量。
（3）粘接性能：将脲醛树脂涂覆在木材表面，固化后进行粘接强度测试。
五、实验结果与分析1. 脲醛树脂的制备根据实验步骤，成功制备了脲醛树脂。
制备过程中，控制反应温度、pH值和反应时间对树脂的性能有重要影响。
2. 脲醛树脂的物理性能（1）外观：制备的脲醛树脂呈微黄色，透明度良好。
（2）粘接强度：脲醛树脂的粘接强度达到1.5MPa，满足使用要求。
脲醛树脂固化机理及其应用
第29卷 第4期2007年7月北 京 林 业 大 学 学 报JOURNAL OF BEIJING FORES TRY UNIVERSITYVol.29,No.4Jul.,2007收稿日期:2006--09--07http: 基金项目:国家科技支撑计划课题(2006BAD18B09)、 948 国家林业局引进项目(2006--4--107).第一作者:李建章,博士,副教授.主要研究方向:木材胶粘剂与木质复合材料.电话:010--62336092 Email:lijianzhang126@126 com 地址:100083北京林业大学材料科学与技术学院.脲醛树脂固化机理及其应用李建章 李文军 周文瑞 范东斌 高 伟(北京林业大学材料科学与技术学院)摘要:脲醛树脂在人造板生产中的大量使用是室内空气中产生甲醛污染的主要原因.掌握脲醛树脂的固化机理将成为解决甲醛污染问题的关键.该文依据高分子缩聚的经典理论和胶体学说以及一些实验与生产事实,讨论了脲醛树脂中的游离甲醛问题、胶接制品的甲醛释放问题、脲醛树脂的耐水性问题、脲醛树脂固化速度与摩尔比以及固化剂种类的关系问题,分析了脲醛树脂固化的经典理论与胶体学说存在的问题.关键词:脲醛树脂,甲醛释放,经典缩聚理论,胶体学说中图分类号:TQ433 4 文献标识码:A 文章编号:1000--1522(2007)04--0090--05LI Jian -zhang;LI Wen -jun;ZHOU Wen -rui;FAN Dong -bin;GAO Wei.Curing mechanism of urea -formaldehyde resin and its application .Journal o f Beijing Forestry University (2007)29(6)90--94[Ch,11ref.]College of Materials Science and Technology,Beijing Forestry University,100083,P.R.China.The wood -based boards mostly bonded with urea -formaldehyde (UF)resin are the main reasons of formaldehyde pollution of indoor air.To master the curing mechanism of UF resin is the key for resolving the formaldehyde pollution proble m.According to the traditional condensation polymerization theory,colloidal concept of UF resin,and some e xperimental and production facts,this paper discussed the formaldehyde content of UF resin,formaldehyde emission and water resistance of wood -based boards,and the effec ts of molar ratios and catalysts on the curing rate of UF resin,the existent problems of the traditional condensation polymerization theory,and the colloidal concept for explaining the curing mechanism of UF resin were clarified.Key wordsurea -formaldehyde resin,formaldehyde emission,traditional condensation polymerizationtheory,colloidal concept脲醛树脂因其良好的性能和低廉的价格(是合成树脂中价格最低的)而得到广泛应用,它是胶粘剂中用量最大的品种.特别是在木材加工业各种人造板的制造中,脲醛树脂及其改性产品占胶粘剂总用量的90%左右.然而,用脲醛树脂生产的人造板在制造和使用过程中存在着甲醛释放的问题.甲醛为毒性较高的物质,在我国有毒化学品优先控制名单上高居第二位.甲醛对眼、粘膜和呼吸道均有刺激作用,会引起慢性呼吸道疾病、过敏性鼻炎、免疫功能下降等病症;甲醛被认为是潜在的致癌物质,可能是鼻癌、咽喉癌、皮肤癌的诱因,因此释放甲醛问题严重损害着生产者和使用者的身体健康.继 煤烟型 、 光化学烟雾型 污染后,现代人正身陷于以 室内空气污染 为标志的第三污染时期,其中甲醛是主要污染物之一.使用脲醛树脂生产的人造板及其制品是甲醛污染的主要来源,且具有长期性的特点[1].近几年来,室内空气中的甲醛污染已经给人们的健康带来了严重威胁,解决各类使用脲醛树脂生产的人造板及其制品中严重的甲醛释放问题已经刻不容缓.为此,我国颁布了强制性国家标准GB18580 2001 室内建筑装饰装修材料 人造板及其制品中甲醛释放限量 [2],2002年1月1日开始试行,7月1日强制实施.脲醛树脂的使用已经有100多年的历史,但是其固化及胶接机理研究还不透彻,特别是低摩尔比脲醛树脂的固化及胶接机理还不完全清楚.真正掌握脲醛树脂、特别是低摩尔比脲醛树脂的固化与胶接机理,将成为解决上述问题的关键.本文依据高分子缩聚的经典理论、胶体学说和一些实验与生产事实对脲醛树脂的固化机理以及实际应用中的一些问题进行了分析、探讨.1 脲醛树脂固化的经典缩聚理论经典缩聚理论认为,当甲醛与尿素的摩尔比大于1 0时,脲醛树脂的合成与固化反应属于体型缩聚;一般作为胶粘剂使用时,通过控制反应程度(低于凝胶点)先合成脲醛树脂初期树脂,胶接制品时再进一步缩聚交联成体型结构.经典理论认为,脲醛树脂初期树脂的生成分两个阶段.第一阶段即碱性介质中甲醛与尿素的加成(羟甲基化)阶段,它取决于尿素与甲醛的摩尔比,可生成一羟甲基脲、二羟甲基脲、三羟甲基脲.虽然尿素具有4个官能度,但四羟甲基脲却从未被分离出来.第二阶段即酸性介质中羟甲基脲的缩合(亚甲基化)阶段,生成具有亚甲基键或醚键连接的低聚物,可以是水溶或水不溶的预聚物.传统的化学分析方法与现代的仪器分析基本证实了上述经典理论对脲醛树脂结构的描述.传统的经典理论认为,脲醛树脂是热固性树脂,当树脂的pH值降至3 0~4 0时,立即固化.在固化过程中,树脂的一些具有反应活性的官能团,如 C H2OH、 NH 、 NH2进一步发生反应,使树脂交联形成三维网络结构,变成不溶和不熔的白色块状物.2 脲醛树脂的胶体学说无论是脲醛树脂的性质,还是脲醛树脂生产过程中出现的一些问题,有许多是经典理论无法解释或者解释得十分勉强的[3].如,大部分热固性树脂即使有颜色,也都是透明体系,而合成的脲醛树脂常常一开始或存放一段时间后是乳白、不透明的;大部分热固性树脂固化后的产物为透明的玻璃态,断裂面平滑,而固化后的脲醛树脂为乳白色、不透明,具有结晶构造,断面有球形结构;典型的脲醛树脂可以通过超离心沉降分离出呈球形粒子的固体;脲醛树脂的生产过程中,酸性阶段黏度增长至一定程度加入固体尿素后,树脂的黏度往往会下降很多.针对以上问题,1983年Pratt在WSU胶粘剂年会上第一次提出了脲醛树脂的胶体学说,并随后在Journal Adhesion杂志上发表[4].他认为脲醛树脂是线性的聚合物,在水中形成胶体分散体系,当胶体稳定性遭到破坏时,胶体粒子凝结、沉降,脲醛树脂发生固化或凝胶.脲醛树脂胶体的稳定性是由于粒子周围有一层甲醛分子吸附层或质子化的甲醛分子吸附层,当胶粒凝结时,就有甲醛或氢离子释放出来.胶体学说认为,脲醛树脂的固化是胶体粒子聚结和发展其粒子聚结结构的过程.它要求胶粒有一最低限浓度,在没有达到这一浓度时,黏度增长是有限的(只是粒子的体积效应);达到这一浓度后,由于粒子聚结形成粒子结构,黏度就会突变.脲醛树脂逐渐变混是粒子由小到大发展过程的表现.高摩尔比脲醛树脂由于甲醛的溶剂化使粒子变小,发展成较大粒子需要时间,这就使混浊现象延迟.脲醛树脂胶体学说对低摩尔比脲醛树脂合成、固化过程中的一些问题和现象解释得比较清楚.当前低摩尔比脲醛树脂在工业生产使用中占主导地位,所以,脲醛树脂胶体学说在理论和实践方面均有其现实意义.3 脲醛树脂的经典理论与胶体学说在实际生产中的应用目前,脲醛树脂作为胶粘剂使用存在一些问题,如脲醛树脂的游离甲醛和胶接制品(人造板等)的甲醛释放、耐水性差、低摩尔比脲醛树脂固化速度慢与贮存稳定性差等.在这些问题上,经典理论在实际应用中发挥了较大作用,而胶体学说给我们提出了新思路.3 1 脲醛树脂和胶接制品的甲醛释放问题根据经典理论,甲醛与尿素的反应为可逆反应.甲醛的量越大,甲醛的未反应部分即甲醛的残留就越大,游离甲醛含量就越高;同时,甲醛的量越大,生成的羟甲基和醚键也越多,固化后胶层老化(水解、热解)释放的甲醛量越高,也就是人造板等制品的甲醛释放量越高.因此按照经典理论,通过降低甲醛与尿素的摩尔比、合成后期真空脱水等就能够有效降低脲醛树脂游离甲醛含量以及胶接制品的甲醛释放量,这些方法在工业生产上已经普遍使用[5].另外,通过控制反应条件,在脲醛树脂合成过程中生成较多的稳定的亚甲基键连接以及Uron环状结构,同样可以降低胶接制品的甲醛释放量[6--7].胶体学说则认为,脲醛树脂属于胶体,甲醛有助于胶体的稳定;脲醛树脂凝胶、固化时放出甲醛.如果找到能够替代甲醛作为脲醛树脂树脂稳定剂的物质,就可以解决人造板的甲醛释放问题.胶体学说为解决脲醛树脂甲醛释放问题提供了新思路,但还没有得到很好的实践验证.这方面的研究有待于进一步深入.3 2 耐水性问题经典学说认为,脲醛树脂的耐水性与树脂结构有关,如采用较高的摩尔比(1 5左右)使脲醛树脂91第4期李建章等:脲醛树脂固化机理及其应用具有高的交联度,就能够显示出高的耐水性;反之摩尔比过低(如低于1 05)难以形成交联结构时,耐水性与胶接强度就低.当然,如果摩尔比过高(如高于2 0)时,由于生成较多的醚键和富余较多的羟甲基,反而导致耐水性下降.这些在生产实践中已经得到证实.经典学说还认为,脲醛树脂水解性是脲醛树脂分子主结构即价键的酸水解,改进其耐水性能只能从水解条件方面着手,即降低其酸性.研究发现,将脲醛树脂固化后的胶层调至中性,则表现出非常优越的耐水性.例如,将弱碱性玻璃微粉加入脲醛树脂中或将胶合板用碳酸氢钠水溶液处理,使其固化后的胶层呈现中性或弱碱性,则脲醛树脂能够表现出很高的耐水性、甚至具有一定的耐沸水性.同时,亚甲基键与Uron结构稳定性高、耐水解性强,通过控制反应过程,生成较多的亚甲基连接与Uron结构将有助于提高脲醛树脂的耐水性.这些已有实验证实[8].在耐水性问题上胶体学说则认为,价键酸水解可以放到后一步考虑,脲醛树脂表现出的多级结构和稳定性是主要的.但是,该学说在实际应用中还没有很好地发挥作用.3 3 固化速度问题3 3 1 脲醛树脂摩尔比与凝胶点的关系对于体型缩聚反应的凝胶点预测,Carothers推导出了著名的Carothers方程[9]:P c=(2 f) 100%(1)式中,P c是凝胶点(%),即发生凝胶化时的反应程度(认为此时的聚合度无限大); f是体系平均官能度.只要计算出 f就可以利用Carothers方程很容易地预测体型缩聚反应的凝胶点.而 f为非过量物质的官能度总量的2倍与单体总物质量之比.表1列出了几个不同摩尔比的脲醛树脂体型缩聚反应的平均官能度和凝胶点预测值.其中,甲醛的官能度为2,尿素的官能度为3(虽然,尿素有2个NH2,总计4个H,但平均只有2 8~3个H是活泼的、可以参与化学反应,因此可以认为尿素的官能度是3).表1 不同摩尔比脲醛树脂体型缩聚反应的平均官能度和凝胶点预测值TABLE1 P c and f of UF resins wi th different molar ratios摩尔比(F U)0 91 01 051 31 5 f1 892 002 052 262 40P c %10610097 688 583 3凝胶点等于100%表示反应程度为100%,也就是所有的官能团全部反应时才能形成凝胶,这种情况是困难与不可能的.因此,摩尔比为1 0的脲醛树脂是难以凝胶化的.同样,摩尔比为0 9的脲醛树脂的凝胶点大于100%表示不能发生凝胶.摩尔比为1 05的反应体系可以发生凝胶,但理论上反应程度必须达到97 6%以上时才出现凝胶化现象;而摩尔比为1 3时反应程度为88 5%就可以了.理论和实践表明,缩聚反应后期,由于体系黏度很高而未反应官能团很少且往往被包埋,从而造成缩聚物后期的反应程度难以提高,因此低摩尔比的脲醛树脂固化速度要比高摩尔比的慢很多.反映到工业生产上,低摩尔比脲醛树脂胶接人造板的热压周期长、生产效率低.当然,凝胶点的预测是在没有被胶接物(如木材)存在的前提下进行的.当用脲醛树脂生产人造板时,由于木材的化学成分中含有大量的羟基、羟甲基等活性基团,这些基团在一定条件下可能与脲醛树脂中的羟基、羟甲基以及氨基、亚氨基等结合形成化学键或氢键.这样,即使脲醛树脂的摩尔比很低,胶接木材时也可能借助于木材中的活性基团而形成化学或物理交联,表现出较高的胶接强度与一定的耐水性.有专利报道,摩尔比低于1 0的三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂也能制造出内聚强度很高的MDF[10],实际生产中也已经开始应用摩尔比低于1 0的改性脲醛树脂.研究发现,摩尔比为0 8、0 9的脲醛树脂,当使用氯化铵或硫酸铵作为固化剂时,确实如经典缩聚理论预测的那样难以固化.按常规方法测定固化时间时,难以出现凝胶化现象,仅仅是水分挥发而变得黏稠.但是,当使用过硫酸铵、过硫酸钾作固化剂时,则能够很快凝胶变成固体[11].这说明使用不同固化剂时,脲醛树脂的固化机理可能不同.3 3 2 固化促进机理与固化剂种类的影响脲醛树脂胶粘剂调胶时,一般都要加入氯化铵、硫酸铵等强酸弱碱盐作为固化剂.4NH4Cl+6C H2O 4HCl+(C H2)6N4+6H2O(1)NH4Cl HCl+NH3(2)NH4Cl+H2O HCl+NH4OH(3)一般认为,强酸弱碱盐催化的脲醛树脂的固化机理,主要是盐与树脂中的游离甲醛反应放出无机酸,使体系的pH值下降,导致缩合反应加速而使树脂快速凝胶、固化,如反应式(1)所示.研究和实践已经证实,脲醛树脂胶粘剂中游离甲醛含量越低,其固化时间越长,证明反应式(1)起主导作用.虽然铵盐可以加热分解以及在水中水解放出无机酸,如反应式(2)、(3)所示,但是这些反应可能不占主导地位.92北 京 林 业 大 学 学 报第29卷另外,如果在低游离甲醛含量的脲醛树脂胶粘剂中直接加入强酸(如盐酸、硫酸),也可以使树脂的固化时间大为缩短,甚至会使首先接触酸的树脂部分瞬间凝胶、固化而不能使用.强酸能够使低游离甲醛含量脲醛树脂胶粘剂快速固化的现象,说明了体系pH值降低是脲醛树脂胶粘剂固化的关键之一.低游离甲醛含量脲醛树脂胶粘剂用铵盐固化时,固化速度变得很慢,其主要原因之一也是由于体系pH值降低较慢、降幅较小所致.因此,经典理论认为树脂结构、体系pH值是脲醛树脂固化速度的决定因素.实验与生产实践也证明了pH值对脲醛树脂固化速度的重要影响.按照胶体学说,脲醛树脂是胶体,电解质的加入将有助于脲醛树脂的凝胶、固化.据报道,在脲醛树脂中添加食盐既可提高其固化速度,又可降低成本,这已被美国工业界普遍采用.胶体学说认为,添加食盐使胶粒的双离子层变薄,胶粒不稳定,凝结加速,并合理地解释了过程中pH值微小的变化.不过,研究表明氯化钠虽然确实能够加速脲醛树脂的固化,但是效果非常有限[11].另外,在脲醛树脂合成过程中和合成后加入氯化钠,脲醛树脂的贮存期并无很大变化,说明脲醛树脂的胶体成分并不很大.3 4 脲醛树脂固化前后的外观按照胶体学说,由于脲醛树脂属于胶体,即使高摩尔比的脲醛树脂起初是透明的,存放一段时间后应会变成乳白色,脲醛树脂固化后的断面有球形构造.事实上,脲醛树脂即使合成初期是透明的,存放一段时间后都变成乳白色,并且氯化铵、硫酸铵作固化剂的脲醛树脂固化后的外观确实如上所述.但是,研究发现[11],即使脲醛树脂固化前是乳白色的,当使用过硫酸铵作固化剂时,不同摩尔比(0 8~1 2)的脲醛树脂固化后均断面平滑、外观透明.另外,相同摩尔比的脲醛树脂合成工艺不同时,产品的外观也完全不同.如,摩尔比为1 05的脲醛树脂根据合成工艺不同其外观可以是乳白的,也可以是透明的;并且如果合成工艺合适,脲醛树脂贮存1个月后仍然能够保持透明.观测脲醛树脂固化前后的外观可以推断,脲醛树脂具有一定的胶体性质,但可能不完全属于胶体;不同反应条件下合成的脲醛树脂其性质不同、不同固化剂作用下其固化机理可能不同.当然,脲醛树脂的固化过程是很复杂的,其固化速度除了跟体系pH值有关外,还跟树脂的合成工艺、树脂结构等有关.更多的研究、实践还有待于进一步深入.4 脲醛树脂固化的经典理论与胶体学说存在的问题4 1 经典理论存在的问题经典理论虽然在脲醛树脂固化机理解释与实际应用中发挥了重要作用,为解决脲醛树脂存在的问题做出了重大贡献,但是仍然有一些现象难以得到圆满解释,如:摩尔比低于1 0的脲醛树脂在强酸或者过硫酸盐作固化剂时能够快速固化成固体;用氯化铵、硫酸铵作固化剂时,脲醛树脂固化后呈不透明的乳白色、断面粗糙,而当使用过硫酸盐作固化剂时则固化后的树脂透明、断面平滑;摩尔比低于1 0的脲醛树脂胶接的制品仍然具有较高的胶接强度.4 2 胶体学说存在的问题胶体理论虽然对解决脲醛树脂存在的诸如甲醛释放问题、耐水性问题提出了新思路,但是到目前为止还没有充分发挥作用,还有很多问题难以解释,如:较高摩尔比(1 5左右)脲醛树脂与低摩尔比(如1 1以下)脲醛树脂相比,耐水性、胶接强度完全不同;虽然用氯化铵、硫酸铵作固化剂时,脲醛树脂固化后呈不透明的乳白色、断面粗糙,显示了胶体性质,但当使用过硫酸盐作固化剂时则固化后透明、断面平滑;氯化钠加入脲醛树脂中对其贮存期影响不大等.5 结 论脲醛树脂的固化机理主要符合经典缩聚理论,但同时也在一些方面与胶体学说相符.经典缩聚理论在实际应用中对解决脲醛树脂及其制品的甲醛污染问题、耐水性问题等方面发挥了重要作用,而胶体学说虽然提出了解决脲醛树脂甲醛释放等问题的新思路,但还没有得到很好的实践验证.可以说,脲醛树脂既具有普通热固性树脂的特点,同时某些方面又具有胶体的性质.因此,脲醛树脂固化的经典理论与胶体学说都在一定条件下发挥作用.为了很好地解决脲醛树脂实际应用中存在的甲醛污染等问题,更加深入地进行脲醛树脂固化机理方面的研究是非常必要的.参考文献[1]李建章,周文瑞,张德荣.室内空气中的甲醛污染与解决办法[J].中国林业产业,2004(7):51--55.LI J Z,Z HO U W R,ZHANG D R.Formaldehyde pollution i n indoor ai r and its resolving methods[J].China Forestry Industry,2004(7): 51--55[2]国家质量监督检验检疫总局.GB18580 2001室内建筑装饰装修材料 人造板及其制品中甲醛释放限量[S].北京:中国标准出版社,200293第4期李建章等:脲醛树脂固化机理及其应用General Admi nistrati on of Quality Supervision Ins pection and Quarantine of the People s Republic of China.GB18580 2001 Formaldehyde emission limit o f inne r building deco ration and fitme nt mate rial\-wood based boards[S].Beijing:Standards Pres s of China,2002[3]孙振鸢,吴书泓.脲醛树脂的结构与形态 脲醛树脂胶体理论及其进展[J].林业科学,1993,29(1):49--56.SUN Z Y,WU S H.Structures and morphology of UF resin introduc tion of colloidal theory and its progress of UF resin[J].Scientia Silvae Sinic ae,1993,29(1):49--56[4]PRATT T J,JO HNS W E,RAM MON R M,et al.A novel c oncept onthe s truc ture of cured urea-formaldehyde resin[J].J Adhesion,1985, 17(4):275--295[5]夏至远.木材工业实用大全 胶粘剂卷[M].北京:中国林业出版社,1996.XIA Z Y.Practical technique o f wood industry Wood adhesives[M].Beijing:Chi na Fores try Publishi ng House,1996[6]MYERS G E.Hydrolytic s tabili ty of cured urea-formaldehyde res ins[J].Wood Science,1982,15(2):127--138 [7]GAO W,LI J Z,Z HO U W R.Uron s tructure in reducing freeformaldehyde content and emis sion of UF resin and plywood[C] Proce edings o f the3rd World Congress on Adhe sion and Re late d Phe nomena.Beiji ng:WCAR P,2006[8]黄泽恩,孙振鸢.脲醛树脂模型化合物的水解[J].木材工业,1992,6(1):17--20.HUANG Z E,SUN Z Y.Hydrolysis of the model compounds of urea-formaldehyde resin[J].Wood Industry,1992,6(1):17--20[9]FLOR Y P J.Princi ples o f pol yme r chemist ry[M].New York:CornellUnivers ity Press,2003:478--479[10]MUK HERJEE S.Binder composition with low formaldehyde emis sionand proces s for i ts preparati on:United States,4,992,519[P] 1991--02--12[11]FAN D B,LI J Z,ZHOU W R.Curing charac teristics of low molarratio urea-formaldehyde resins[C] Prec ee dings o f the3rd World Congress on Adhesion and Re late d Phenome na.Beijing:WCARP, 2006(责任编辑 李文军)中国林学(英文版) 征稿启事中国林学(英文版) (Forestry Studies in China)始创于1992年,是一份由北京林业大学主办的全英文刊物,目前为季刊,大16开本.主要发表经同行评议的研究论文、简报、综述.内容包括森林生态学、森林培育学、森林经理学、林木遗传与育种、林木生理学、森林病虫害防治、森林资源信息管理、林业经济学、以及林业相关学科如水土保持科学、木材科学与技术、林产品加工等,面向国内外征稿和发行.中国林学(英文版) 致力于促进国内外林业领域科研人员的学术交流,缩短中国与其他国家在相关领域的差距.本刊从2007年开始与全球著名的学术出版机构 德国Springer出版社正式合作出版,全文链接于SpringerLink数据库,并委托其代理本刊在中国大陆以外地区的发行权,进一步加快了本刊的国际化步伐.详细信息请登录http: journal 11632.中国林学(英文版) 为中国科学技术信息所核心刊物、中国期刊网全文数据库、万方数据库刊源期刊.目前收录、检索本刊的国外著名的检索机构、数据库有CA(美国化学文摘)、JA(俄罗斯文摘杂志)、CABI(国际农业与生物科学中心)等.地址:北京市清华东路35号北京林业大学148信箱 中国林学(英文版) 编辑部邮编:100083电话:010--62337915Email:pjcheng@94北 京 林 业 大 学 学 报第29卷。
环保脲醛树脂(固化剂体系与其固化性能)
环保脲醛树脂（固化剂体系与其固化本能）之阳早格格创做纲要脲醛树脂的固化是将线型可溶性树脂转移成没有溶没有熔体型结构并赢得胶接强度的历程.固化剂是脲醛树脂胶接固化的闭键组成，其种类与用量皆市稀切效用固化树脂的本能.氯化按是脲醛树脂胶粘剂的保守固化剂，然而随着F/U的落矮、合成工艺的安排、改性剂的加进等支配，使脲醛树脂的固化历程、固化前的化教结构、固化个性等爆收改变，氯化馁已易以再谦脚脲醛树脂的胶接固化央供，人们钻研提出了多种固化剂体系.为此，综述了脲醛树脂胶粘剂的分歧固化体系及其固化个性.闭键词汇:脲醛树脂;固化剂体系;固化个性;树脂本能序止脲醛树脂的固化胶接常常是通过加进固化剂去真止的，固化剂是一种能将单体大概矮散物转形成下散物大概网状接联散合物的物量.固化是缩散反应的继承，是树脂赢得胶合强度的闭键历程.脲醛树脂正在固化历程核心，体系的pH 值越矮，分子量删少越赶快，固化速度越快，即缩散脱火反应的速度与胶层中氢离子的浓度稀切相闭.果此，符合天采用固化体系战固化剂用量，使凝结正在胶层中的氢离子浓度得到统制是固化剂使用的闭键【1】.有很多酸性物量皆可用做固化剂，如硼酸、磷酸、氯化钱大概其余强酸钱盐及有机酸等，以及它们复合得到的体系.脲醛树脂固化体系种类繁琐，依照其组成不妨分为单组分体系、单组分体系及多组分复合体系;依照其固化个性不妨分为间接固化体系、潜伏型固化体系战微胶囊固化体系【2】.分歧典型固化体系对付脲醛树脂的固化个性分歧，所固化树脂的本能个性也没有尽相共.果此钻研分歧种类固化体系对付脲醛树脂固化个性的效用，不妨掀穿脲醛树脂的固化机理，特天是矮.F/U摩我比情况下的树脂固化机理，以及对付固化树脂本能的调控有着主动的意思.脲醛树脂保守固化剂氯化铰的固化体制是通过氯化钱与树脂中的游离甲醛反应，产死酸性物量从而促进树脂固化.然而正在矮F/U摩我比(矮游离醛) 脲醛树脂固化中，果为胶粘剂的游离甲醛含量很矮，固化剂氯化钱通过反应易以提供树脂固化所需的酸值，从而引导固化没有真足，大概者固化树脂本能没有良，果此脲醛树脂保守固化剂氯化钱已渐渐易以符合矮游离醛脲醛树脂固化需要.另据报导，以氯化钱为固化剂胶接的木制品正在回支焚烧历程中会爆收剧毒物量二恶英，果此正在一些欧洲国家正逐步采与新式固化体系与代氯化铵【3】.迩去几年随着矮毒环保型脲醛树脂推广应用，固化剂的死产正正在背规模化，商品化的目标死少:一是固化剂的产量赶快普及;二是固化剂死产背下技能含量的化工企业集结，商品化率没有竭普及.1脲醛树脂固化剂体系及其固化个性常常脲醛树脂废品的pH值是正在7.0～9.0之间，纵然绝大普遍树种木料呈强酸性，pH值约莫介于4-6之间【4】，然而由于UF胶只可正在酸性条件下固化，而正在那样的碱性条件下，树脂仅靠木料自己的酸性，易以真足固化而且固化后的胶接强度易以达到央供的力教尺度，果此正在脲醛树脂的本量使用历程中皆要加进一定量的固化剂，使脲醛树脂赶快固化，包管胶接强度.固化剂体系对付脲醛树脂的固化有着隐著效用，固化历程对付于板材的胶合强度、甲醛释搁量、死产效用等有着间接的效用.根据脲醛树脂的固化个性，用于脲醛树脂固化的固化剂该当是酸性物量大概是正在树脂固化历程中能释搁出酸的物量，脲醛树脂的固化核心是体系pH值的落矮，即酸性的巩固【5】.罕睹的脲醛树脂单组分固化体系有氯化按、硫酸按、过硫酸按、单氧火等.其固化机理可用反应式表示为:4NH4C1+6CH20→(CH2)6N4+4HC1+6H2O对付于其余强酸性按盐甲醛反应具备类似的反应表白式.由式中可睹，氯化按主要通过与甲醛反应爆收盐酸，从而促进了脲醛树脂的固化.所以树脂中游离甲醛的含量是决断树脂固化劣劣的闭键，梁明[1]通过对付氯化按固化脲醛树脂钻研得出，正在下F/U摩我比的情况下，加人氯化按后，通过安排体系的pH值正在4.5-5.0范畴内，树脂固化本能最佳，游离甲醛的释搁量亦能达到国家节制的室内使用尺度.然而是，随着环保央供，正在矮F/U摩我比树脂合成环境下，氯化按固化脲醛树脂往往存留酸量缺累的问题.通过对付比真验，正在与氯化按体系相共的pH值条件下，二固化体系的固化效验相共，树脂的凝胶时间、初粘性、胶接强度等本量也相似，然而是，硫酸铵固化体系效用下的木料制品没有存留氯化按体系的二次处理传染问题，是谦脚脲醛树脂固化并代替氯化铵的几种固化体系采用之一[[2.5-8].对付于特殊工艺合成的脲醛树脂，尿素分三批加进，正在树脂固化历程核心加进一定量的三散氰胺及M改性剂，通过改性，树脂的游离甲醛含量明隐落矮网.为加快矮甲醛含量树脂的固化速度，支缩固化时间，以过硫酸按体系效用真效验最佳，过硫酸按体系也是强酸强碱盐体系，然而由于此固化体系中存留易领会的S2082-, 以及S2O8 2_自己具备一定氧化还本个性，所以大概再爆收如下反应:2 (NH4) 2S2O8+6C H2O--- (CH2) 6N4+2HZS2O8+6H2O H2S2O8+HCHO+H2O--H2SO4+HCOOH2H2S2O8+2H20--4H2S04+02↑正在上述反应历程中，每一类反应皆有酸性物量的死成，所以固化体系的pH值下落很快，树脂正在很短时间内便固化成没有溶没有熔的体型结构，固化后树脂游离甲醛释搁量亦能达到国家尺度.别的，通过测定混同体系pH值创制，室温下该体系pH值动摇较小，正在树脂固化初期pH 值下落较快，30min后趋于恒定，由此可知，过硫酸按是一种很好的慢冲型固化剂[[6].有教者以单氧火动做脲醛树脂固化剂，创制单氧火用做脲醛树脂的固化剂时，博得了很好的效验.其固化体制是单氧火氧化甲醛爆收甲酸，落矮体系pH值，促进了脲醛树脂的酸性缩散反应，别的，单氧火动做固化剂还可落矮固化树脂的游离甲醛释搁量.然而是，由于单氧火具备强氧化性，正在为树脂固化提供酸性反应条件的共时，极易使树脂中较强的化教键爆收团结，即强氧化性引导了散合物链的氧化领会[[91，所以，正在树脂固化历程核心过分的删加单氧火的使用量是没有符合的.1.1.5强酸性体系(硫酸、磷酸体系等)由于强酸的存留间接为树脂固化提供了酸性条件，伴伴着强酸的加人，体系的pH值赶快落矮，树脂里里短时间内产死洪量的分支结构与环状构制，落矮了甲醛释搁量.瞅继友等[8]正在钻研强酸性条件下树脂固化个性时创制，酸性的强强对付固化树脂里里结构的效用很大，酸性的巩固使接联体系的亚甲基结构数量删加，树脂缩合程度删大，然而是胶液凝胶化速度及胶接固化速度下落.对付比强酸性条件与保守条件下脲醛树脂固化个性，强酸性条件固化正在伴伴着甲醛释搁量隐著缩小的共时，其胶接强度也明隐落矮，那种局里的爆收是由于树脂中尿素的伯胺基明隐多于经甲基的去由.纵然是正在加人强酸性固化剂环境下也只可死成端基多的分子，真足上易以产死匀称的巨大分子.别的，由于有机反应具备可顺性，强酸体系正在促进脲醛树脂固化的共时，也会加速其落解损害，并最后得去力教强度【101，所以，统制强酸性固化剂的使用浓度及加人量是树脂固化后具备劣良胶接强度的闭键天圆【11-13】.罕睹的脲醛树脂单组分固化体系普遍为氯化按、硫酸按、过硫酸钱等的复合体系.由于体系中含有磷酸，间接为树脂固化提供了酸性环境，体系中氯化钱的存留，还不妨爆收4NH4C1+6CH必-- (CHZ)6N4+4HC1+6H必反应，而且正在该体系pH尝试中，随着温度的降下pH值渐渐下落，由此可知，该体系正在加热历程中，正在促进磷酸火解的共时，大概会伴随强酸性物量盐酸的死成，所以正在该体系效用下，树脂的固化速度很快，氯化按与磷酸组成的强酸盐体系是一种典型的间接固化体系f71，然而酸性的巩固支缩了树脂的适用期.固化后残留正在树脂中的酸还会加速树脂的落解.正在浓度相共的情况下，盐酸的酸性要下于磷酸，酸性越强树脂正在固化历程中越易接联成没有溶没有熔的坐体结构，由于盐酸的存留，体系的pH值正在固化反应初期便很矮，正在那样的强酸性条件下，固化启初速度很快，分子链之间短时间内便接联成网状结构，表示出一定的力教本量.随着固化反应的举止，4NH,C1+6CH刃#(CH2)尹,+4HC1+6H刃反应继承为树脂固化提供酸性环境，进一步促进树脂接联成三维网状结构.通过对付比其余氯化按混同体系的理念的固化体系该当能使脲醛树脂的适用期延少，固化时间支缩，为达到此脚段，常常使用延缓剂，延缓剂是固化剂中的一种组分，正在该固化体系中，氯化按是强酸性钱盐，而六次甲基四胺能正在常温下使4NH,'+6CH20 - (CH2) 6N,+4H'+6H20反应背左移动，使死成的酸量缩小，而正在下温反当令背左移动，死成的酸量赶快减少，所以，氯化按与六次甲基四胺混同体系是一种下效的潜伏型固化剂.墨丽滨等161正在使用该体系动做树脂固化剂时，树脂的适用期较少，固化后甲醛含量较矮.1.2.4氛化按与尿素(大概三散氛胺)体系脲醛树脂正在固化历程中存留着甲醛释搁的问题，主要本果是脲醛树脂胶中存留的游离甲醛;其次是树脂合成中甲醛反应死成没有宁静的亚甲基醚键，正在热压战使用历程中释搁出甲醛‘151.为缩小固化后树脂的甲醛释搁量，有人正在脲醛树脂固化体系中加进一些能捕获甲醛的身分，罕睹的是尿素大概三散氰胺1161，而且收当前固化剂中加进2%-3%的尿素，树脂的固化速度变更没有大，然而甲醛释搁量却明隐落矮161.正在树脂固化历程中，氯化按通过与甲醛反应提供脲醛树脂固化所需的酸性，尿素与甲醛爆收加成乃至缩散反应，从而落矮固化后树脂的甲醛释搁.别的，王秋鹏[171等通过钻研创制，正在脲醛树脂合成的末尾阶段加人尿素的量对付落矮OF树脂中游离甲醛的含量及缩小固化体系核心甲醛捕获剂的使用量有着要害的效用‘1a-211a三散氰胺的加进，也不妨捕获多余的游离甲醛，共时三散氰胺引进三氮杂环(即结构宁静的三嗦环)，缩小了亲火基团的数量，从而减少胶的强度战耐火性!22-2310对付于过硫酸按、氯化按体系，树脂固化历程核心pH值的落矮是由于:2 (NH, )2S20g+2H20--2 (NH, )2S0,+2H2S0,+02寸2(N比)2S208+6CH20-- (CH2)6N,+2H2S208+6H20H2S20g+HCHO+H20--H2S0,+HCOOH2H2S208+ZH20,}H2S0,+02 T4NH,C1+6CH20} (CH2 )尹,+4HC1+6H刃由于过硫酸自己便不妨爆收酸性物量(H2SO4)，与惯例的氯化按等相比，合成脲醛树脂中的游离甲醛含量对付于固化的效用便小得多.果此该体系对付于矮毒脲醛树脂大概者矮摩我比脲醛树脂的固化意思要害，没有然而不妨包管固化产品的接联度战胶接强度，还可落矮游离甲醛.对付于矮F/U摩我比的情况下，加进过硫酸按后，不妨正在一定程度上补充氯化钱单组分固化树脂没有充分的问题.翁背丽等「la[正在钻研分歧组分固化体系甲醛释搁顺序时，采与横背对付比的要领，对付分歧典型单组分固化剂体系举止评估创制，正在包管固化速度及胶接强度前提下，以过硫酸按与氯化按组成的单组分体系甲醛释搁量最矮，达到JAS 尺度.过硫酸按与磷酸氢二按共为没有宁静的强酸强碱盐，常温下，由于磷酸氢二按中含有洪量的NH,`压制了过硫酸按的领会，然而正在下温加热条件下，二者极易爆收领会反应，搁出氢离子，使体系的pH值赶快落矮.所以，过硫酸按与磷酸氢二按体系也是一种很好的慢冲型固化剂，采与以过硫酸钱为主剂配以磷酸氢二铰的单组分固化体系，不妨延少树脂常温下的储躲期，加快了下温固化速度，正在落矮甲醛含量的共时，巩固了树脂胶接强度16101.3.1氛化按、六次甲基四胺、盐酸、酒石酸体系正在该固化体系中，六次甲基四胺是一种很好的慢冲剂，正在盐酸、酒石酸存留条件下，不妨对付树脂的固化起到很好的慢解效用;共时，正在常温下，六次甲基四胺的存留使4NH4C1+6CH20}- (CH2)尹4+4HC1+6H20仄稳背左移动，而正在下温条件下，背左移动，对付比多组分复合体系中，分歧组分的比率闭系对付脲醛树脂固化个性的效用，以氯化钱、六次甲基四胺为主体固化剂，配以3%盐酸战2%酒石酸组成的混同体系既能使脲醛胶的适用期达到使用央供，固化时间也较短[51.别的，正在采与该多组分固化剂时，夏季可延少胶液的使用期，冬季可加速树脂的固化，并提议夏季温度降下可符合缩小固化剂的用量.1.3.2氛化按、六次甲基四胺、三乙醇胺、磷酸体系固化剂对付脲醛树脂的催化效用，没有单要加快其固化速度，落矮游离甲醛含量，还要包管固化后的胶接强度.对付于氯化钱、六次甲基四胺、三乙醇胺、磷酸复合固化体系，由于三乙醇胺具备易火解的个性，正在树脂降温固化历程核心，会有部分经基死成，从而介进树脂的接联缩散反应，三乙醇胺具备的多官能团结构，使脲醛树脂的三维接联越收稀切，固化后树脂的胶接强度更下[14101.3.3硫酸按、氛化铝、三乙醇胺体系对付于硫酸钱、氯化铝、三乙醇胺体系，由于该体系中的氯化铝隐酸性而三乙醇胺隐碱性，体系的酸碱性相互压制，所以正在树脂固化降温历程中，二者对付体系的酸性强强起到杠杆仄稳效用，体系的pH值变更没有明隐，是一种很好的慢冲型固化体系‘2,5-810然而是，正在摆设该固化体系时，由于氯化铝溶于火会搁出洪量的热，并伴随刺激性气味气体氯化氢死成，所以，最佳采与氯化铝的结晶火合形式举止该固化体系的摆设.1.3.4硫酸按、三乙醇胺、磷酸体系正在该固化体系核心，由于三乙醇胺与磷酸之间不妨爆收可顺的络合反应，体系正在常温及固化降温历程核心的pH值变更受温度效用很小，所以，硫酸钱、三乙醇胺、磷酸固化体系也是脲醛树脂固化历程核心很好的慢冲固化体系[2,5-81，固化后树脂的游离甲醛含量很矮，然而胶接强度却很下.脲醛树脂固化剂种类繁琐，除上述枚举的几类中，迩去，有博利提出，正在烷基胺盐固化体系中，乙二胺盐酸盐是一类较好的固化剂，该类固化剂正在延少脲醛树脂贮存期战正在相宜的温度下赶快固化之间有一个相宜的仄稳[241.连年提出的脲醛树脂胶粘剂用散酞脐新式下分子固化剂的个性是正在中性、下温条件下，短时间内即能固化脲醛树脂【I1.别的，暂时也有闭于脲醛树脂用氯化铝做固化剂的相闭报导[281.固化剂的施用，大大加快了脲醛树脂的固化速度，落矮了脲醛树脂中的游离甲醛释搁，普及了固化后树脂的胶接强度，那对付脲醛树脂的环保化应用提供了及其要害的先决条件.2存留的问题(1)固化剂是一种能将单体大概矮散物转形成下散物大概网状接联散合物的物量，由于尿素与甲醛之间的物理化教反应极其搀杂，诸如脲醛树脂的产死机理战固化表里暂时还尚无明决定论[261.普遍固化剂还存留脲醛树脂储躲期短、固化时间少的缺累.果此，怎么样普及树脂固化本能还需洪量深人的钻研处事.(2)简单固化体系由于所含组分唯一，果此正在树脂固化历程核心往往存留固化个性好的缺面，如保守氯化钱体系，正在下摩我F/U情况下不妨谦脚固化央供，而正在矮摩我F/U情况下则制成体系的酸性缺累，树脂易以正在相对付应的pH值条件下固化成三维网状结构.多元固化体系纵然不妨补充简单固化体系的缺累之处，然而所含组分的分歧，易爆收凝结、分层、重淀等局里.果此，自己的限制使其对付脲醛树脂的固化还存留着使用上的便当.(3)近几十年去，海内中许多教者对付脲醛树脂的固化个性及其制板的甲醛释搁机理举止了洪量的钻研，并博得了一定的收达.然而脲醛树脂固化历程格中搀杂，果此，纵然采与新颖粗稀领会仪器对付其分子结构、反应能源教、固化机理等的准确认识皆另有一定的限制，对付脲醛树脂固化历程核心，固化剂自己及固化剂与甲醛之间爆收的物理化教反应真量，正在认识上另有一定的分歧，而且施用固化剂的脲醛树脂正在固化历程核心易爆收预固化局里[r-291.别的，对付于下摩我比的胶粘剂体系其固化历程还已得到合理的阐明，还需进一步粗致深人的钻研.(4) 脲醛树脂的固化本能主要由树脂的化教结构为内果所决断的，然而，脲醛树脂与其余的下分子资料一般，它并没有是是一种分子结媾战分子量大小真足普遍的物量，又由于脲醛树脂固化反应各个阶段的化教组分当前还已被人们所真足相识，加之其正在贮躲功夫随时皆正在举止着分子间的固化接联化教反应，所以要列出一个对付于固化本能确切定量意思的脲醛树脂分子结构式利害常艰易的[301.别的，正在树脂固化时，树脂中的活性基团(如沉甲基、甲醛)与亚胺基反应产死三维网状结构的硬下散合物，其分子结构格中搀杂，暂时对付其真正在构形还已真足领会[3110 (5)固化剂的采用以及酸碱度的统制对付普及树脂耐火本能有非常要害的效用，Meyer 1321指出:正在酸性固化系统中，链的耐火性的落矮主假如由与树脂胶接界里的木料火解引起的[321.简单普及固化剂战酸用量纷歧定会达到相映的效验.好异会删大其坚性，落矮其耐火性.若加人碱性物量中战固化后结余的酸，由于反应采用性的好别，对付固化反应会爆收一定的阻拦效用.有闭那些树脂的固化反应中的冲突另有待进一步办理3前景与预测罕见据隐现我国已成为继好国之后第二大人制板死产国，胶粘剂死产战消耗量逐年删少，2000年脲醛树脂的消耗量为40.8万吨l34]，2005年脲醛树脂的消耗量达到160万吨，然而普遍为下甲醛释搁脲醛树脂胶，预计2010年我国合成胶粘剂的需要量将达到480--500万吨.死少重面是:矮甲醛释搁量的脲醛胶的使用范畴，连年去，随着室内拆建战家具商场对付人制板材本量特天是对付游离甲醛含量的央供越去越庄重，国家从2000年启初对付人制板材厂真止死产许可证管制Ill，节制人制板死产企业必须使用矮甲醛释搁的脲醛树脂，普遍央供室内使用时要达到E1级尺度(< l 0mg/ 1 OOg ).甲醛释搁量的落矮使环保型脲醛树脂的应用越收广大，共时树脂毒性的落矮，会进一步促进人制板材的消耗删少，预计正在“十一五”功夫，我国人制板材产量将以15%安排的速度删少，而且根据合成胶粘剂止业战人制板止业“十一五”死少筹备，我国正在“十一五”功夫要真止脲醛胶的环保化，即局部达到E:级尺度，并力图大部分产品甲醛释搁达到E，级尺度，所以，钻研分歧典型固化体系落矮甲醛释搁个性，是闭系到我国人制板工业死少的前瞻性问题，也是效用矮甲醛释搁脲醛树脂胶粘剂深度启垦战广大应用的闭键性问题.固化体系除背落矮甲醛释搁量目标死少中，还应背普及脲醛树脂胶粘剂的耐火性战加快其固化速度等目标死少.效用UF胶耐火本能的主要果素是由于OF树脂中存留一些亲火基团如沉基、拨基、氨基、亚氨基等[35-361.果此，正在一定范畴内，缩小上述亲火基团的数量大概落矮亲火基团的亲火性均可普及UF树脂的耐火性.对付于支缩树脂固化时间，最闭键的是要办理矮F/U摩我比条件下死成酸量缺累的冲突.别的，采与加进改性剂(如:三散氰胺)等相宜步伐正在加快树脂固化速度战落矮游离甲醛释搁的共时，又对付产品本量没有爆收效用以至不妨普及产品本量[3'7-381.暂时，从各国博利报导的文件瞅，正在树脂固化历程中采用复合固化剂体系的越去越多，而采用简单固化剂体系的则较少.如适用于木料粘接的脲醛树脂粘合剂的固化体系「141，便是用NH4CI, (NH4)2S04,H3P04, (CH2)6N;等组成的复合固化体系.根据相闭预测，加快UF胶固化速度最为灵验的要领是从固化剂配圆合成工艺上进脚.我们有缘由疑赖正在没有暂的将去新的固化体系必然改变脲醛树脂胶粘剂的里貌，使其越收仄安、便当、应用广大.。
脲醛树脂的复合固化剂体系及其固化特性研究
Ｌ Ｕ Ｙｕ 。 ｉｙ ｕ ， Ｉ ＧＵ Ｊ— ｏ ２ＧＡＯ Ｚ ｅ — ｕ ｈｎ ｈ ａ （ ．ｏｌ ｅｏ ａｕ， ｏ ｈ ａｔ ｅｒｌｕ ｎｖｒｉ ， ｒｉ ５０ ７ Ｃ ｉａ２Ｃ ｌ ｇ ｆＭａ ｒ ｌ Ｓｉｎｅａ ｄＥ ｇｎｅｉｇ １ ｌ ｇ ｆ Ｃ ｅ ＨｕｒｉＮ ｎ ｅｓ Ｐ ｔ ｅ ｍ Ｕ ｉｅｓｙ Ｈａｂｎ１ ０２ ， ｈｎ ； ．ｏｌ ｅｏ ｔ ｉ ｓ ｃ ｃ ｎ ｎ ｅｒ ， ｏ ｔ ｅ ｅ ａ ｅ ｉ ｎ Ｎ ｎ ｅｓ Ｆｒ￣ ｙＵ ｉｅｓ ｙ Ｈ ｒｉ ５ ０ ０ Ｃ ｉａ ｏ ｈａｔ ｏｅｔ ｎｖｒｔ， ａｂｎ１０４ ， ｈｎ ） ｒ ｉ
在下 中密度纤维板的内结合强度 、 离甲醛释放量 、 游 耐水 解性等指标 的评价 ， 对某种新型复合 固化剂存在下 脲醛树脂 的固化特性进行了探 究 ， 结果表 明 ： Ｎ ４ｌ 与 ＨＣ 固化剂相 比， 型复合固化剂存在下 ， 新 脲醛树脂的游离
甲醛 释放 量 更 低 ， 学 结 构 更 稳 定 ， 水 解性： 好 。 化 耐 更
刘 宇 ， 继友 ， 顾 高振 华
（． １东北石油学院 华瑞学院 ． 黑龙江 哈尔滨 １ ０ ２ ； ． ５ ０ ７ ２东北林业大学 材料科学与工程学院 ， 黑龙江 哈尔滨 １ ０ ４ ５ ０ ０）
摘
要 ： Ｎ １ 以Ｈ Ｃ 为固化剂胶接的木 制品在 回收燃烧过程 中会产生剧毒物质二ｆ 恶英。本文结合 固化剂存
脲 醛 树 脂 胶 黏剂 是 尿 素与 甲醛 通 过 缩 聚 反 应
而 制得 的热 固性 树脂 …， 己有 ７ ０多年 的 生 产历 史 ，
剂 ； 照 其 固化 特 性 可 以分 为 直接 固化 剂 、 伏 型 按 潜
固化 剂和微 胶囊 固化 剂 。脲醛 树脂 传统 固化剂 氯 化铵 的固化 机理 是 通过 氯化 铵 与游 离 甲醛反 应 ， 生
脲醛树脂固化剂体系的研究
脲醛树脂固化剂体系的研究摘要：脲醛树脂固化剂体系是用于高性能环氧树脂修复、保护和改性材料的重要元素，它们可以增加材料的力学性能和耐酸碱性，使其具有抗腐蚀性。
本文旨在探讨脲醛树脂固化剂体系的不同类型和影响因素，并通过实验研究其影响因素，最终建立一个有效的固化剂体系，为后续应用环氧树脂材料提供参考。
关键词：脲醛树脂；固化剂体系；环氧树脂1.言脲醛树脂（Urea-formaldehyde resin）是一种中等分子量无机木质素，它是由脲醛（Urea）与甲醛（formaldehyde）按2：1（比例）经放电反应而形成的。
它是一种耐水解的耐酸碱环氧树脂，具有优良的柔韧性、耐候性、耐污染性和抗腐蚀性，是一种常见的粘合剂，广泛应用于木材细木工艺、包装、精密机械零件等领域。
脲醛树脂固化剂体系的研究在提高环氧树脂材料性能上具有重要意义。
2.化剂体系介绍固化剂体系是用于修复、改性和保护各种环氧树脂材料的关键元素。
通常，它们可以增加材料的力学性能和耐酸碱性，并使其具有抗腐蚀性，从而获得更高的性能。
固化剂体系可分为三类：固化剂、稳定剂和沉淀剂。
固化剂主要用于促进环氧树脂的固化反应，而稳定剂则可以防止成膜前的分解，沉淀剂则可以减少未固化的树脂在成膜过程中的挥发。
固化剂体系的组成通常根据不同的环氧树脂而变化，通常可以包括复合碱氢剂、碱金属氢化物、醇醚类化合物、醛醚类化合物、醛醇类化合物等。
在研究脲醛树脂固化剂体系时，可以通过不同的混合、搅拌、加热、温度控制等方法来改变其的组成，以实现最佳的固化性能。
3.究进展近年来，研究人员对脲醛树脂固化剂体系的研究取得了显著进展。
2015年，Pecchia等人研究了以脲醛树脂为基础的固化剂体系，并通过实验探讨了不同类型的醇醚类固化剂和酸催化剂的影响。
此外，2015年Dan等人也研究了脲醛树脂固化剂体系，他们探究了复合碱氢剂、碱金属氢化物和其他固化剂对固化性能、柔韧性、耐久性和抗氧化性的影响。
胶合板用脲醛树脂的生产原理与工艺的研究进展
胶合板用脲醛树脂的生产原理与工艺的研究进展1 胶合板用脲醛树脂的生产原理与工艺的研究进展衡阳师范学院10级高分子材料与工程1班刘超学号 16 指导老师张少华摘要脲醛树脂是由尿素和甲醛在催化剂作用下经加成和缩聚反应生成的低分子量树脂在使用时加人固化剂和助剂制成粘合剂一脲醛树脂胶酯。
它主要用于大批量木材的胶接生产如制造三合板、五合板、刨花板、保丽板等。
与其它合成木材胶粘剂相比除了耐水性、耐久性稍差外有很多优点如原料易得成本低廉树脂无色或乳白色固化后对木材表面不产生污染且工艺简单。
因此它在胶合板的生产中占有很重要的地位。
传统的脲醛树脂由于它耐水性差而且含有较多的甲醛大量地释放等问题限制了它在很多方面的应用本文综述了它的合成方法和几个基本的改性方面。
关键字脲醛树脂甲醛释放量人造板脲醛树脂改性剂耐水性前言脲醛树脂商品名Beetle。
又称尿素甲醛树脂简称UF平均分子量约10000。
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性粉状脲醛树脂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1.52.0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130160?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。
脲醛树脂成本低廉颜色浅硬度高耐油抗霉有较好的绝缘性和耐温性但耐候性和耐水性较差。
它是开发较早的热固性树脂之一。
1924年英国氰氨公司研制1928年始出售产品30年代中期产量达千吨80年代世界年产量已超过1.5Mt。
制作塑料制品所用的脲醛树脂的数量仅占总产量的10左右。
在甲醛与 2 尿素的摩尔比较低的情况下制得的脲醛树脂与填料纸浆、木粉、色料、润滑剂、固化剂、稳定剂六亚甲基四胺、碳酸铵、增塑剂脲或硫脲等组分混合再经过干燥、粉碎、球磨、过筛即得脲醛压塑粉。
脲醛树脂快速固化方法
脲醛树脂快速固化方法
一、脲醛树脂快速固化方法
1、准备工作
（1）脲醛树脂快速固化材料：脲醛树脂和快速固化剂；
（2）快速固化条件：温度调整在60-80℃；
（3）快速固化时间：在温度调整在60-80℃的条件下，中快固化时间为20-30分钟，低温快速固化时间为1-3小时；
（4）快速固化要求：脲醛树脂固化后，其外观色泽，硬度，抗肋和耐磨应无明显变化；
2、快速固化方法
（1）在温度60-80℃的情况下，将脲醛树脂倒入有温度控制装置的加热容器中，不断搅拌，使脲醛树脂熔化；
（2）将快速固化剂加入到脲醛树脂中，搅拌使其均匀混合，控制其温度；
（3）当温度调整在60-80℃时，开始快速固化，一般中快固化时间为20-30分钟，低温快速固化时间为1-3小时；
（4）快速固化完成后，检查其外观色泽、硬度、抗肋、耐磨应无明显变化；
（5）进行清洗，除去余下的快速固化剂，并对固化体表面进行喷砂处理，彻底清理；
3、注意事项
（1）注意控制温度，温度低于60℃则脲醛树脂不能正常固化，
过高温度则容易烧焦，导致固化质量变差；
（2）搅拌时要注意，以免脲醛树脂凝结掉；
（3）快速固化剂的使用量要控制，过多会影响固化质量，太少则无法形成良好的固化效果；
（4）快速固化的质量要符合要求，表面要平整，抗肋要强，耐磨要有保证；
（5）固化完成后，定期对其表面进行维护、保养，以延长其使用寿命。
脲醛树脂固化剂硫酸铝的原理解析
脲醛树脂固化剂硫酸铝的原理解析脲醛树脂固化剂硫酸铝的原理解析引言：脲醛树脂是一种重要的合成材料，广泛应用于胶黏剂、涂料、涂层以及防腐剂等领域。
而硫酸铝作为脲醛树脂的固化剂，在固化过程中起到了至关重要的作用。
本文将深入探讨脲醛树脂固化剂硫酸铝的原理，包括其基本原理、反应机制以及应用领域。
一、脲醛树脂固化剂硫酸铝的基本原理脲醛树脂固化剂硫酸铝是一种无色结晶体，具有良好的溶解性和反应活性。
其基本原理在于硫酸铝能够与脲醛树脂中的醛基发生反应，形成络合物，从而实现脲醛树脂的固化。
二、脲醛树脂固化剂硫酸铝的反应机制脲醛树脂固化剂硫酸铝与脲醛树脂中的醛基之间的反应机制主要包括缩合反应和交聚反应。
1. 缩合反应：在脲醛树脂中，脲、甲醛和醛基之间发生缩合反应，生成环状的中间产物。
硫酸铝作为固化剂，起到了催化剂的作用，加速了缩合反应的进行。
在这个过程中，硫酸铝通过与脲醛树脂中的醛基发生反应，使其脱水缩合，形成稳定的三维空间网络结构。
2. 交聚反应：在缩合反应完成后，脲醛树脂中的醛基与硫酸铝生成的络合物之间发生交聚反应，形成更加稳定的网络结构。
这种交聚反应可以进一步提高脲醛树脂的耐热性和机械性能。
三、脲醛树脂固化剂硫酸铝的应用领域脲醛树脂固化剂硫酸铝广泛应用于胶黏剂、涂料、涂层以及防腐剂等领域。
1. 胶黏剂和涂料：脲醛树脂固化剂硫酸铝作为胶黏剂和涂料的固化剂，可以有效提高胶黏剂和涂料的耐温性、耐磨性和耐化学品性。
2. 涂层：脲醛树脂固化剂硫酸铝被广泛应用于涂层领域，用于提高涂层的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，保护被涂物的表面。
3. 防腐剂：脲醛树脂固化剂硫酸铝的抗菌性能使其成为一种理想的防腐剂，可用于防腐涂料、防腐油漆等产品中，有效延长被涂物的使用寿命。
四、总结与回顾性内容脲醛树脂固化剂硫酸铝在脲醛树脂固化过程中起到了至关重要的作用。
通过与脲醛树脂中的醛基发生反应，形成络合物，硫酸铝实现了对脲醛树脂的固化。
其应用领域广泛，包括胶黏剂、涂料、涂层以及防腐剂等。
环保脲醛树脂(固化剂体系与其固化性能)
环保脲醛树脂（固化剂体系与其固化性能）摘要脲醛树脂的固化是将线型可溶性树脂转化成不溶不熔体型结构并获得胶接强度的过程。
固化剂是脲醛树脂胶接固化的关键组成，其种类与用量都会密切影响固化树脂的性能。
氯化按是脲醛树脂胶粘剂的传统固化剂，然而随着F/U的降低、合成工艺的调整、改性剂的加入等操纵，使脲醛树脂的固化历程、固化前的化学结构、固化特性等发生改变，氯化馁已难以再满足脲醛树脂的胶接固化要求，人们研究提出了多种固化剂体系。
为此，综述了脲醛树脂胶粘剂的分歧固化体系及其固化特性。
关键词:脲醛树脂;固化剂体系;固化特性;树脂性能前言脲醛树脂的固化胶接通常是通过加入固化剂来实现的，固化剂是一种能将单体或低聚物转酿成高聚物或网状交联聚合物的物质。
固化是缩聚反应的继续，是树脂获得胶合强度的关键过程。
脲醛树脂在固化过程当中，体系的pH值越低，分子量增长越迅速，固化速度越快，即缩聚脱水反应的速度与胶层中氢离子的浓度密切相关。
因此，适当地选用固化体系和固化剂用量，使凝聚在胶层中的氢离子浓度得到控制是固化剂使用的关键【1】。
有很多酸性物质都可用作固化剂，如硼酸、磷酸、氯化钱或其它强酸钱盐及有机酸等，以及它们复合得到的体系。
脲醛树脂固化体系种类繁多，依照其组成可以分为单组分体系、双组分体系及多组分复合体系;依照其固化特性可以分为直接固化体系、潜伏型固化体系和微胶囊固化体系【2】。
分歧类型固化体系对脲醛树脂的固化特性分歧，所固化树脂的性能特征也不尽相同。
因此研究分歧种类固化体系对脲醛树脂固化特性的影响，可以揭示脲醛树脂的固化机理，特别是低.F/U摩尔比情况下的树脂固化机理，以及对固化树脂性能的调控有着积极的意义。
脲醛树脂传统固化剂氯化铰的固化机制是通过氯化钱与树脂中的游离甲醛反应，形成酸性物质进而促进树脂固化。
然而在低F/U摩尔比(低游离醛) 脲醛树脂固化中，因为胶粘剂的游离甲醛含量很低，固化剂氯化钱通过反应难以提供树脂固化所需的酸值，进而导致固化不完全，或者固化树脂性能不良，因此脲醛树脂传统固化剂氯化钱已逐渐难以适应低游离醛脲醛树脂固化需求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
工程师园地化学工程师Sum 134No .11 Che m ical Engineer 2006年11月收稿日期:2006-07-13作者简介:马松梅(1978-),女,助教,2004年获兰州大学理学硕士学位,从事高分子材料方面的研究。
文章编号:1002-1124(2006)11-0052-03脲醛树脂的固化研究马松梅,刘军深,刘春萍,姜玮,王艳芬(鲁东大学化学与材料科学学院,山东烟台264025)摘 要:通过缩聚法制备出脲醛树脂,考察了制备单组分固化剂NH 4Cl 、2%HCl 、5%的H 3P O 4、H 2O 2及双组分固化剂NH 4Cl 和2%HCl 、NH 4Cl 和5%H 3P O 4的使用条件,并确定了复合固化剂的配比和用量。
发现双组分固化剂固化时间适宜,固化效果好。
关键词:脲醛树脂;固化反应;固化剂中国分类号:T Q433.4 文献标识码:AStudy on curing reacti on of urea f or maldehyde resinMA S ong -mei,L I U Jun -shen,L I U Chun -p ing,J I A NG W ei,WANG Yan -fen(College of Che m istry and Materials Science,Ludong University,Yantai 264025,China )Abstract:The urea for maldehyde resin (UF )was synthesized by polycondensati on .The app licati on condi 2ti on of several curing agents was investigated,and the rati o and quantity of comp lex curing agents was defined .During the course of the curing of the urea for maldehyde resin,single component curing agent such as a mmoniu m chl oride,dilute hydr ochl oric acid,dilute phos phoric acid and hydr ogen per oxide and dual component curing agent such as a mmoniu m chl oride -dilute hydr ochl oric acid and ammoniu m chl oride -dilute phos phoric acid were used .It was shown that both the curing ti m e and the result were app r op riate when dual component curing was used .Key words:urea -f or maldehyde resin;curing reacti on ;curing agent 脲醛树脂(UF 树脂)于1844年由B.Tollens 首次合成,1896年前后在C .Goldschm idt 等的研究后首次使用,脲醛树脂作为制造胶合板和刨花板的胶粘剂,其用途迅速扩大。
2000年我国脲醛树脂胶粘剂生产能力约为120万t,产量约为100万t 。
目前国内生产的脲醛树脂胶粘剂基本上是液体胶,浓度一般为50%,实物产量约为200万t [1]。
脲醛树脂的固化是树脂由热塑性转变热固性的一种表现。
脲醛树脂预聚体虽然在高温高压下自身可以固化,但固化时间长,交联度低,粘结质量差,因此,实际应用中都要加入固化剂,减少固化时间,保证粘结质量。
脲醛树脂固化剂种类繁多,固化时间长短不一,故适当地选择固化体系和固化剂用量,使胶层的pH 值得到控制是固化剂使用的关键[2-4]。
本文考察了多种固化剂的使用条件,为脲醛树脂固化剂的选择提供了依据。
1 实验部分1.1 主要原料尿素(中国上海埃彼化学试剂有限公司);甲醛(莱阳经济技术开发区精细化工厂);NH 4Cl (华东师范大学化工厂);Na OH (天津市科密欧化学试剂开发中心);NH 3·H 2O (山东莱阳经济技术开发区);NH 4H 2P O 4(中国湖州化学试剂厂(浙江));H 2O 2(莱阳市双双化工有限公司);H 3P O 4(武汉化学试剂厂);HCl (山东莱阳经济技术开发区精细化工厂),以上试剂均为分析纯。
1.2 尿醛树脂的合成在250mL 三颈烧瓶的左右两口上分别装上温度计和球形冷凝管,中间装玻璃搅拌棒,通过简易密封装置于电动机连接。
向三颈烧瓶中加入38%甲醛溶液60mL,在搅拌下用5%Na OH 和浓NH 3·H 2O 的混碱溶液调节甲醛溶液pH 值为7～7.5。
加入全部尿素的95%(约22.8g ),待尿素全部溶解后,用水浴加热三颈烧瓶,缓缓升温至90℃(约需0.5h ),保温0.5h,反应液呈透明状态。
然后拆除冷凝管,在10m in 之内将温度升至95～98℃,再保温1h 。
这时,反应液呈半透明,粘度增大,pH 值有所2006年第11期马松梅等:脲醛树脂的固化研究下降。
用原甲酸溶液调节pH 值为5,将剩余的1.2g 尿素加入,这时溶液的粘度明显增大,继续用沸水浴加热,在不断搅拌下使水蒸汽逸出,此时,反应液稍微有点变混浊。
检查反应达到终点后,停止加热,将温度降至50℃以下,用5%Na OH 和浓NH 3·H 2O 的混碱溶液调节pH 值为7～8,出产品,密封于玻璃瓶中备用[5]。
1.3 尿醛树脂的固化取5g 脲醛树脂产品,加入固化剂后搅拌均匀,记录固化时间,观察固化效果。
2 结果与讨论2.1 NH 4Cl 用量对固化时间的影响NH 4Cl 是最常用的固化剂之一,它是强酸弱碱盐,与树脂中的水发生水解反应产生H +,使树脂固化。
室温下NH 4Cl 用量与固化时间的关系见图1。
图1 固化时间随着NH 4Cl 用量的变化由图1可知,固化时间随NH 4Cl 含量的增加先减少,后趋于一恒值,这是由于NH 4Cl 含量小于1.00%时,随着NH 4Cl 用量的增大,水解速度增大,H +产生速度增大,因此,尿醛树脂的固化时间递减;NH 4Cl 含量大于1.00%时,尿醛树脂中的水分含量起到决定作用,随着NH 4Cl 用量的增大,水解速率不再增大,固化时间趋于一恒值。
NH 4Cl 与脲醛树脂的质量比为1.5%时,固化时间最短。
2.2 HCl 用量对固化时间的影响HCl 可以直接降低树脂的pH 值而使树脂固化。
固化时间随HCl 用量的变化见图2。
图2 固化时间随着HCl 用量的变化由图2可以看出,随着HCl 用量的增多,固化时间单调递减,这是因为HCl 是强酸,直接提供H +,降低脲醛树脂的pH 值,随着HCl 用量的增大,体系逐渐变小,因此,固化时间单调递减。
与图1比较,可以看出,HCl 固化时间大大缩短,用HCl 作固化剂是一种降低体系pH 值的有效方法。
但是由于HCl 是强酸,直接降低树脂的pH 值,使树脂中pH 值下降的不均匀,所以导致固化不均匀,有的地方固化的快,有的地方固化的慢。
2.3 H 3P O 4用量对固化时间的影响H 3P O 4属于中强酸,可以直接电离生成H +,降低体系的pH 值,使脲醛树脂固化,固化时间随H 3P O 4用量的变化见图3。
图3 固化时间随磷酸用量的变化由图3可以看出,随着H 3P O 4用量的增多,固化时间单调递减,其原因同2.1。
用H 3P O 4作固化剂的缺点是因为pH 值下降得太快,容易固化不均匀。
2.4 H 2O 2用量对固化时间的影响H 2O 2是强氧化剂,它可以将树脂中的甲醛氧化成甲酸,而使pH 值降低使树脂固化[6]。
固化时间与H2O 2用量的关系见图4。
图4 固化时间随着H 2O 2用量的变化由图4可以看出,随着H 2O 2用量的增大,固化时间先出现一平台,后增大最后又趋于恒值。
当H 2O 2含量小于2.8%时,树脂中的HCHO 可以反应完全,所以先出现一平台;随着H 2O 2用量的增大,HCHO 的浓度被稀释了,氧化反应的速度减小,固化时间增长;最后树脂中的HCHO 已经全部被氧化,所以又出现一平台。
2.5 NH 4Cl 、HCl 双组分固化剂用量及配比对固化时间的影响35马松梅等:脲醛树脂的固化研究2006年第11期图5 固化时间随NH4Cl(a)、HCl(b)用量的变化鉴于NH4Cl固化时间太长,HCl和H3P O4固化时间短,但固化不均匀,我们采用双组分固化剂。
固定WNH4C l/UF为1%,固化时间随HCl用量的变化见图5a,由图5a可以看出,随着HCl用量的增大,固化时间单调递减,其原因与2.2相同,由于和NH4Cl配合使用,固化均匀,固化效果好。
固定HCl用量,固化时间随NH4Cl用量的变化见图5b,随着NH4Cl用量的增多,固化时间先减少后趋于一恒值,其原因与2.1相同,但由于HCl的配合使用,大大缩短了固化时间。
2.6 NH4Cl、H3PO4双组分固化剂用量及配比对固化时间的影响固定NH4Cl的用量,固化时间随H3P O4用量的变化见图6a。
由图6a可以看出,随着H3P O4用量的增大,固化时间递减,其原因与2.3同。
固定H3P O4的用量,固化时间随NH4Cl用量的变化见图6b。
由图6b可以看出,随着NH4Cl用量的增大,固化时间递减,其原因与2.1同。
图6 固化时间随H3P O4(a)、NH4Cl(b)用量的变化3 结论(1)考察的单组分固化剂中NH4Cl、H2O2室温下固化时间长,大于4h;HCl、H3P O4室温下固化时间短,在5m in内就可以固化,但固化不均匀,固化效果不好。
(2)双组分固化剂H3P O4和NH4Cl、HCl和NH4Cl的使用可以缩短固化时间,且固化均匀,是理想的固化剂。
参 考 文 献[1] 李东光.脲醛树脂胶粘剂[M].北京:化学工业出版社,2002.[2] 朱丽斌,顾继友,韦双颖.不同固化体系低毒脲醛树脂固化特性研究[J].粘接,2003,24(5):1-4;9.[3] 郭嘉,舒伟,郑治超,罗晔.环保型脲醛树脂合成的研究[J].化学与黏合,2006,28(2):74-76.[4] 梁亮.脲醛树脂胶粘剂用固化剂及填料[J].现代化工,1996,(1):49-50.[5] 谷亨杰.有机化学实验(第二版)[M].北京:高等教育出版社.[6] Ye Su,Ran Quanyin,W u W eizhong,Mao Xinwei.H2O2catalyticcure of urea for maldehyde resins with different structures[J].Ther mochi m ica Acta,1995,253:307-316.45。