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环保型脲醛树脂的合成

发表于 2020-03-18 09:55:58阅读量:173

脲醛树脂是人造板工业中的主要胶黏剂,随着人们物质生活水平的不断提高及环保意识的增强。对甲醛的危害的认识加深,生产低毒,环保型的胶合板受到普遍关注。目前生产甲醛含量低,耐水性好,剪切强度高,成本低的脲醛树脂,已经成为研究热点。

 

 

教学目的

    掌握环保型脲醛树脂的制备以及性能测定。

实验原理

   脲醛树脂的合成主要分为两个阶段,第一个阶段羟甲基脲生成,为加成反应阶段;第二阶段树脂化,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

还可以生成少量的三羟甲基脲、四羟甲基脲,但是到目前为止还未分离出四羟甲基脲。一羟甲基脲、二羟甲基脲和三羟甲基脲的反应速度比为9:3:1。

2、缩聚反应阶段

羟甲基脲中含有活泼的羟甲基(-CH2OH),可进一步缩合生成聚合物。由于在碱性条件下缩聚反应很慢,只有在微酸介质(PH 4~6)中,生成的一羟甲基脲和二羟基脲在高温下羟甲基脲怀未反应的尿素、羟甲基与羟甲基之间进行亚甲基化反应,形成各种缩聚物的中间体。反应基本上有5种形式,典型的反应有:

一羟甲基脲与相邻分子胺基上的氢缩合脱水形成亚甲基键。

H2N-CO-NHCH2OH+H2N-CO-NHCH2OH → H2N-CO-NHCH2NH-CO-NHCH2OH + H2O

相邻两分子的羟基甲基发生缩合形成二亚甲基醚键并放出水。

HOCH2NH-CO-NHCH2OH + HOCH2NH-CO-NHCH2OH    →   HOCH2NH-CO-NHCH2NH-CO-NHCH2OH+H2O

相邻两分子的羟甲基发生脱水和脱甲醛反应形成甲基健:

HOCH2NH-CO-NHCH2OH + HOCH2NH-CO-NHCH2OH  →   HOCH2NH-CO-NHCH2NH-CO-NHCH2OH + H2O

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。