脲醛樹脂:工業産品-中文百科頻道

概述

脲醛樹脂

urea-formaldehyderesins

商品名Beetle。又稱尿素甲醛樹脂，簡稱UF，平均分子量約10000。尿素與37%甲醛水溶液在酸或堿的催化下可縮聚得到線性脲醛低聚物，工業上以堿作催化劑，95℃左右反應，甲醛/尿素之摩爾比為1。5～2。0，以保證樹脂能固化。反應第一步生成一和二羟甲基脲，然後羟甲基與氨基進一步縮合，得到可溶性樹脂，如果用酸催化，易

導緻凝膠。産物需在中性條件下才能貯存。線性脲醛樹脂以氯化铵為固化劑時可在室溫固化。模塑粉則在130～160℃加熱固化，促進劑如硫酸鋅、磷酸三甲酯、草酸二乙酯等可加速固化過程。脲醛樹脂主要用于制造模壓塑料，制造日用生活品和電器零件，還可作闆材粘合劑、紙和織物的漿料、貼面闆、建築裝飾闆等。由于其色淺和易于着色，制品往往色彩豐富瑰麗。

脲醛樹脂成本低廉，顔色淺，硬度高，耐油，抗黴，有較好的絕緣性和耐溫性，但耐候性和耐水性較差。它是開發較早的熱固性樹脂之一。1924年，英國氰氨公司研制，1928年始出售産品，30年代中期産量達千噸，80年代世界年産量已超過1。5Mt。

制作塑料制品所用的脲醛樹脂的數量僅占總産量的10%左右。在甲醛與尿素的摩爾比較低的情況下制得的脲醛樹脂，與填料（紙漿、木粉）、色料、潤滑劑、固化劑、穩定劑（六亞甲基四胺、碳酸铵）、增塑劑（脲或硫脲）等組分混合，再經過幹燥、粉碎、球磨、過篩，即得脲醛壓塑粉。壓制脲醛塑料的溫度140～150℃、壓力25～35MPa，壓制時間依制品的厚度而異，一般為10～60min。塑料制品主要是電氣照明設備和電話零件等。

脲醛樹脂一般為水溶性樹脂，較易固化，固化後的樹脂無毒、無色、耐光性好，長期使用不變色，熱成型時也不變色，可加入各種着色劑以制備各種色澤鮮豔的制品。

脲醛樹脂堅硬，耐刮傷，耐弱酸弱堿及油脂等介質，價格便宜，具有一定的韌性，但它易于吸水，因而耐水性和電性能較差，耐熱性也不高。

特點

脲醛樹脂主要用于和醇酸樹脂配制氨基醇酸烘漆，以提高漆膜的硬度和幹性。它與不幹性醇酸樹脂配合可制成酸固化氨基漆作為木材家具罩光之用。但耐候性、耐水性、保光性稍差。可占環氧樹脂和醇酸樹脂配制不同性能的底漆和室内用漆。主要特點包括：

1。價格便宜，原料充足。

2。脲醛樹脂分子結構上含有極性氧原子，所以對物面附着力好。可以用于底漆，中間層塗料，以提高面漆之間的結合力。

3。由于用酸性催化劑時可在室溫固化，可用于雙組分木器塗料。

4。以脲醛樹脂固化的漆膜，撓曲性較好。

5。脲醛樹脂的粘度較大，酸值較高，貯藏穩定性較差。

組成

（1）樹脂用作壓塑粉的脲醛樹脂要求采用反應程度較淺的縮聚物，此時樹脂粘度小，便于浸漬填料，并可保證在較長的生産周期和進行幹燥後仍有适當的流動性，在工業上多采用尿素與甲醛在低溫下的縮合物（一、二羟甲基脲的混合物）。

通常采用脲與甲醛的配比為1：1。5（摩爾比），在PH=8(及溫度)30—35度下全部溶解後，再加入脲量0。3%——0。54%的草酸及0。33%—0。88%的草酸酯，随即發生放熱反應，溫度上升，溫度保持在55—60度，并嚴格控制PH=5。5—6。5，經60—75min即得所需的脲醛樹脂。由于縮聚度較低，實際上僅剛過加成反應階段，主要的縮聚反應是在固化過程中進行的。

（2）固化劑壓塑粉中所用的固化劑要求具有一定的潛伏性，常用的有草酸、鄰苯二甲酸、苯甲酸、一氯乙酸等。

（3）填料最常用的填料是紙漿，其次為木粉或無機填料（石棉、玻璃纖維、雲母等）。所用的紙漿是以木材為原料，經亞硫酸鹽處理，溶去木材中非纖維素雜質，再經漂白即得的純淨的纖維素。填料的用量為總物料量的25%-32%，用量過小，壓塑粉流動性大，制品強度低；反之，用量過多時，壓塑粉流動性減小，制品表面不光滑，耐水性降低。

（4）着色劑着色劑可賦予塑料鮮豔的色彩，選用着色劑時要注意，所用着色劑的着色能力強，在塑料中能分散均勻，在加工溫度下和長期的日光照射時不變色，不從制品中析出。通常用的着色劑是顔料，染料較少使用，用量為物料量的0。01%-0。2%。

（5）潤滑劑潤滑劑在壓制成品時可提高料的流動性，并可從制品中析出，在制品和模具間形成隔離膜，使制品不易粘模。常用的潤滑劑為硬脂酸的金屬鹽（如鋅、鈣、鋁、鎂等的金屬鹽）、有機酸的酯類（如硬脂酸環己酯、硬脂酸甘油脂等）。其加入量為物料量的0。1%-1。5%，過多時會污染制品的外觀，減少光澤；過少則制品難于脫模。

（6）穩定劑在壓塑粉中加入的催化劑雖說是潛伏性的催化劑，但是在室溫的存放過程中仍會有少量的酸放出，從而影響到壓塑粉的質量，因此通常加入一些堿性的物質以吸收放出的酸，常用的堿為六亞甲基四胺或碳酸铵。

（7）增塑劑在壓塑粉中一般不用增塑劑，隻在特殊的場合使用，目的是提高料的流動性，并降低固化時的收縮率。可用的增塑劑有脲及硫脲。

應用

用作乳液膠黏劑的交聯劑。可與聚醋酸乙烯乳液中的一OH反應交聯，提高耐水性和耐熱性。脲醛樹脂分子的-CH2OH和NH2能與丙烯酸改性的乳液分子中的--COOH在一定程度上進行縮合交聯，減少了親水基團，耐水性改善，抗凍能力也增強。

用途

用于木材、膠合闆、家具制造、農機具修理及其他竹木材料的粘接劑，織物和紙張的處理劑，還可用于塑制民用電器、瓶蓋和鈕扣等日用品。

脲醛樹脂是膠粘劑中用量最大的品種。特别是在木材加工業各種人造闆的制造中，脲醛樹脂及其改性産品占膠粘劑總用量的90%左右。

改性

由于脲醛樹脂存在初粘差、收縮大、脆性大、不耐水、易老化、釋放甲醛和固化放出甲醛污染環境，損害健康等缺點，必須對其進行改性，提高性能，擴大應用。而就其改性方法簡單羅列如下：

1、提高初粘性

提高脲醛樹脂的初粘性，可加入聚乙烯醇、聚乙二醇、羟甲基纖維素等改性劑，但這些物質價格較高，因此可選用澱粉類物質，尤其是澱粉在脲醛樹脂合成開始就加入，效果更好。在合成過程中澱粉可能發生水解作用，生成各種糊精等，由于澱粉相對分子質量很大，溶解後粘度也很大，加入少量就可制得粘度較大的脲醛樹脂。同時澱粉分子鍊上的羟基、羟甲基以及因水解産生的醛基等可能參與脲醛樹脂的合成反應，不僅提高了初粘性，而且粘接強度和儲存穩定性也有提高。

2、減小收縮性

脲醛樹脂固化收縮率大，容易産生裂紋，膠層産生内應力，使粘度強度下降。為了降低脲醛樹脂固化時的收縮率，通常向樹脂膠液中加入一些填充劑，如面粉、澱粉、血粉和a-纖維素粉、木粉、豆粉等。

3、降低脆性

為了降低脆性，提高韌性可加入聚乙烯醇、聚乙烯醇縮甲醛溶液、聚醋酸乙烯乳液、VAE溶液等，同時也可提高初粘性和耐老化性。

4、改進耐水性

在合成脲醛樹脂時加入少量的三聚氰胺、苯酚、間苯二酚、烷基胺、糖醛等都能有效地改進脲醛樹脂的耐水性。加入硫酸鋁、磷酸鋁等作為交聯劑，也可明顯提高耐水性。在調膠時加入木粉、面粉、豆粉、氧化鐵、膨脹土等填料，也能提高耐水性。

采用苯酚改性脲醛樹脂，在樹脂中引入苯環結構，封閉了樹脂的吸水基團，使樹脂的耐水性和耐老化性顯着改善。也可将間苯二酚或三聚氰胺加入固化劑組分之中，還可将丙烯酸酯共聚乳液與脲醛樹脂共混都可以提高耐水性。

5、提高粘接強度

采用多元複合添加劑如聚乙烯醇和苯酚，可改善脆性，提高耐水性和粘接強度。再采用中性-弱酸-弱堿複合工藝，在中溫下進行反應，制得的脲醛樹脂剪切強度是原脲醛膠的10倍以上，耐水性和耐沸性大為提高。

脲醛樹脂根據不同的使用要求，加入改性劑後可明顯改善性能。

包裝

大口塑料桶或鐵桶，淨重20kg。

儲運

存于陰涼通風處，儲存時間自生産日期起一個月，超過儲存期，經檢驗合格後仍可使用。

備注

可根據用戶要求生産多種牌号的尿醛樹脂粉産品，該産品可以長期儲存。

脲醛樹脂是國内外木材工業的主要粘合劑。由于它膠合強度高、固化快、操作性好、生産成本低、原料豐富易得等一系列優點而得到廣泛應用。

但是脲醛樹脂所含的遊離甲醛具有毒性，樹脂中的遊離甲醛含量越低，其毒性就越小。降低脲醛樹脂中遊離甲醛的含量有各種各樣辦法，其中最有效的方法是降低甲醛對尿素的摩爾比，但減少甲醛的用量，将會帶來脲醛樹脂生産工藝複雜化、終點控制難、樹脂固化時間延長和樹脂膠合強度和儲存穩定性降低等缺點。

所以尋找一種有效消除低甲醛/尿素(F/U)摩爾比帶來弊病的方法是很有現實意義的。通常采用低F/U摩爾比合成脲醛樹脂，從樹脂合成的原理出發，通過實驗找出最适宜的加料次數、加料比、加料時間，并确定樹脂合成過程中最适宜的pH值、反應溫度和反應時間，從而制備出低含醛量、穩定性好的脲醛樹脂。脲醛樹脂的生産工藝規程有以下内容：

原料的檢驗。主要是檢驗甲醛和尿素的質量是否符合要求。根據甲醛的濃度和尿素的純度，計算工藝配方中甲醛和尿素的用量。

備料。在脲醛樹脂生産時一般總是先加甲醛，用泵把甲醛打入計量罐内，經計量後送入反應鍋内，沒有計量罐的可以把甲醛稱量後用真空泵抽入反應鍋内。尿素一般用磅秤稱量。

攪拌與升溫。經過計量的甲醛加入反應鍋後，開動攪拌器加堿調PH值至規定值，同時開蒸汽升溫，由于尿素和甲醛的反應整甲醛溶液的是放熱反應，因此在加尿素後，加熱至一定的溫度後應立即關汽，靠反應自發熱升溫至規定的溫度，并在規定的溫度保溫一段時間。蒸汽加熱時關汽的溫度随設備材料及反應液用量多少而定。一般小反應鍋用量少，反應熱小，關汽溫度稍高，另外還和所用蒸汽壓力有關，蒸汽壓力大，則關汽溫度應低些。

反應液介質的PH值反應液介質的PH值對脲醛樹脂合成是很重要的條件因素，在規程中應明确地規定：在反應開始時PH值應該是多少，升溫至規定溫度後，PH值又應在什麼範圍内，當保溫結束後，PH應該是多少。當用酸或氯化铵調酸處理時，PH值也要有一定的範圍。

反應終點。反應終點是脲醛樹脂質量的關鍵。反應終點一般用4号塗料杯測定樹脂液從杯中流出的時間（s）。一般規定在某一溫度下測定樹脂液流出的時間（有一個比較窄的範圍）；或者用樹脂液在水中的混濁度表示，如規定取出的樹脂液滴在20℃的水中出現混濁時為終點等。

反應終點後的處理。反應終點到達後首先應立即中和，即在到達反應終點後立即加堿，使反應樹脂液的PH值升高至規定的數值，同時應開冷卻水進行降溫處理7。稱量和保管。脲醛樹脂制成後，冷卻到規定的溫度後可以放料，放料時應過磅計量，記錄每一鍋膠液的産量。成品脲醛樹脂最好貯存在塑料桶内，避免與鐵接觸，存放在陰涼處。

生産工藝流程

1.原料的檢驗。主要是檢驗甲醛和尿素的質量是否符合要求。根據甲醛的濃度和尿素的純度，計算工藝配方中甲醛和尿素的用量。

2.備料。在脲醛樹脂生産時一般總是先加甲醛，用泵把甲醛打入計量罐内，經計量後送入反應鍋内，沒有計量罐的可以把甲醛稱量後用真空泵抽入反應鍋内。尿素一般用磅秤稱量。

3.攪拌與升溫。經過計量的甲醛加入反應鍋後，開動攪拌器加堿調PH值至規定值，同時開蒸汽升溫，由于尿素和甲醛的反應整甲醛溶液的是放熱反應，因此在加尿素後，加熱至一定的溫度後應立即關汽，靠反應自發熱升溫至規定的溫度，并在規定的溫度保溫一段時間。蒸汽加熱時關汽的溫度随設備材料及反應液用量多少而定。一般小反應鍋用量少，反應熱小，關汽溫度稍高，另外還和所用蒸汽壓力有關，蒸汽壓力大，則關汽溫度應低些。

4．反應液介質的PH值。反應液介質的PH值對脲醛樹脂合成是很重要的條件因素，在規程中應明确地規定：在反應開始時PH值應該是多少，升溫至規定溫度後，PH值又應在什麼範圍内，當保溫結束後，PH應該是多少。當用酸或氯化铵調酸處理時，PH值也要有一定的範圍。

5．反應終點。反應終點是脲醛樹脂質量的關鍵。反應終點一般用4号塗料杯測定樹脂液從杯中流出的時間（s）。一般規定在某一溫度下測定樹脂液流出的時間（有一個比較窄的範圍）；或者用樹脂液在水中的混濁度表示，如規定取出的樹脂液滴在20℃的水中出現混濁時為終點等。

6.反應終點後的處理。反應終點到達後首先應立即中和，即在到達反應終點後立即加堿，使反應樹脂液的PH值升高至規定的數值，同時應開冷卻水進行降溫處理。

7.稱量和保管。脲醛樹脂制成後，冷卻到規定的溫度後可以放料，放料時應過磅計量，記錄每一鍋膠液的産量。成品脲醛樹脂最好貯存在塑料桶内，避免與鐵接觸，存放在陰涼處。

新型環保甲醛生産的脲醛樹脂，綠色環保，低毒無味。用新型環保甲醛在不加任何添加劑的情況下，做出的脲醛樹脂膠可以達到E1級或E0級。新型環保甲醛生産的脲醛樹脂是普通脲醛樹脂的升級換代産品。

生産工藝

1.将環保甲醛400公斤和普通甲醛600公斤，加入反應釜内，開動攪拌器。加聚乙烯醇（2099或2299型号）2～4公斤。

2.加尿素300公斤，開始升溫。

3.保溫反應結束後，用氯化铵調節PH值。

4.成膠後，降溫至45℃，停止攪拌，即可放料。

該工藝制作簡單，操作方便，容易掌握。

工藝特點