脲醛树脂

实验六 脲醛树脂的制备

【实验目的】

学习脲醛树脂合成的原理和方法，从而加深对缩聚反应的理解。

【实验原理】

脲醛树脂是甲醛和尿素在一定条件下经缩合反应而成，

第一步加成，生成各种羟甲基脲的混合物。

第二步是缩合反应，可以在亚氨基和羟甲基间脱水缩合。

也可以在羟甲基与羟甲基间缩合脱水。此外，甲醛与亚氨基间的缩合均可生成低分子量的线型和低交联度的脲醛树脂，这样继续下去，的线型缩聚物。脲醛树脂的结构尚未完全确定，可认为分子主链上有以下结构： C N H HOCH 2CH 2N CH 22N 2CH 2O N CH 2OH

上述中间产物含有易溶于水的羟甲基，故可做胶粘剂使用，当进一步加热，

或者在固化剂作用下，羟甲基与氨基进一步缩合交联成复杂

的网状体型结构。

【实验仪器和药品】

三口烧瓶、回流冷凝管、电动搅拌器、温度计及其套管； 甲醛(37％)，环六亚甲基四胺，浓氨水，尿素，1％氢氧化钠

溶液，氯化铵、pH 试纸。

【实验步骤】

1.在250mL 的三颈烧瓶中，分别装上电动搅拌器，水冷凝管和温度计，并

把三口烧瓶置于水浴中。

2.检查装置后于三口瓶内加入35 mL 甲醛溶液(约37％)，开动搅拌器，用环

六亚甲基四胺(约1.2 g)或浓氨水(约1.8 mL)调至pH=7.5-8，慢慢加入全部尿素的95％(约11.4 g)。

3.全部尿素溶解后(稍热至20-25℃)，缓缓升温至60℃，保温15min，然后升温至97-98℃，加入余下尿素的5％(约0.6 g)，保温反应50min，在此期间，pH 为6-5.5。

4.在保温40 min时开始检查是否达到终点，到终点后停止加热，适当在水浴中加入少量冷水，降温至50℃以下，取出5mL粘胶液留作粘结作用后，其余的产物用1％氢氧化钠溶液调至pH为7-8，出料收集并密封于玻璃瓶中。

5.于5mL的脲醛树脂中加入适量的氯化铵固化剂，充分搅匀后均匀涂在表面干净的两块平整的小木板条上，让其吻合并于上面加压，过夜，便可粘结牢固。【注意事项】

1.混合物的pH值不应超过8~9，防止甲醛发生Cannizzaro反应。

2.制备脲醛树脂时，尿素与甲醛的摩尔以1:1.6-2为宜，可一次加入，但以二次加入为好，可使甲醛有充分的机会与尿素反应，大大减少树脂中的游离甲醛。

3.为了保持一定的温度要慢慢加入尿素，因溶解吸收热可使温度降低5－10℃。

4.在二次保温期间，如发现粘度骤增。出现冻胶就立即采用补救措施，出现这种现象的原因：(1)酸度太重，降低pH＝4.0以下。(2)升温太快温度达到100℃。

5.补救办法：(1)使反应降温。(2)加入适量的甲醛水溶液，稀释树脂，从内部降温。(3)用NaOH把pH调到7。酌情确定出料或继续加热反应。

6.树脂是否制成，可用如下办法检验：(1)用棒蘸点树脂，最后两滴迟迟不落，末尾略带丝状，并缩回棒上，则表示已经成胶。(2)1份样品加2份水，出现浑浊。

(3)取少量树脂放在两手指上不断相挨相离，在室温时，约1 min内觉得有一定粘度，则表示已经成胶。

7.常用固化剂有氯化铵、硝酸铵等，以氯化铵和硫酸铵为好。固化速度取决于固化剂的性质、用量和固化温度。若用量过多，胶质变脆；过少，则固化时间太长。故于室温下，一般树脂与固化剂的质量比以100：0.5-1.2为宜。加入固化剂后，应充分调匀。

【思考题】

1.在合成树脂的原料中哪种原料对pH值影响最大?为什么?

2.试说明NH4C1能使脲醛树脂固化的原因。你认为还可加入哪些固化剂?

3.如果脲醛树脂在三口瓶内发生了固化，可能有哪些原因？如何处理？