脲醛树脂制备方法

『壹』 什么是脲醛树脂胶粘剂

由脲醛树脂、固化剂、助剂等配制而成的胶粘剂。而脲醛树脂系由尿素与甲醛在催化剂作用下，缩聚而制得的热固性树脂。又称尿素树脂。是一种重要的氨基树脂。由于脲醛树脂制造简单，使用方便，成本低廉，胶合性能良好，广泛用于胶合板、刨花板、中密度纤维板、细木工板等生产中。

尿素与甲醛树脂的缩合产物——脲醛树脂于1896年为戈尔德施米特（C.Goldschmidt）研究获得，1929年德国I.G.染料公司，把尿素和甲醛的初期缩聚物用铵盐在室温下使其固化并作为木材胶粘剂。在第二次世界大战期间作为飞机、船舶等军事工业用胶粘剂在美国、德国、日本等国得到了迅速发展。中国于1957年开始工业性生产，60年代初即广泛应用于木材工业。

分类

脲醛树脂从产品外观形式可分为液状树脂（透明糖浆状或乳状）和粉状树脂。液状树脂的固体含量随制造工艺不同而异，树脂稳定性较差，贮存期约15天至6个月；粉状树脂是液状树脂经喷雾干燥制得，贮存期可长达1～2年，运输方便。

反应机理

脲醛树脂的化学反应非常复杂，因为在反应系统中，平行地进行着多种形式的加成、缩合和水解反应，以不同速度常数和平衡常数不断地发生官能团或键的变迁。其反应机理尚不十分清楚，一般认为分3个阶段。第一阶段是尿素与甲醛在弱碱性或中性条件下进行加成反应，生成一、二、三羟甲基脲（四羟甲基脲很少生成）。其反应式为：

表3

『贰』 脲醛树脂的概述

脲醛树脂
urea-formaldehyde resins
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%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。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。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。压制脲醛塑料的温度140～150℃、压力25～35MPa，压制时间依制品的厚度而异，一般为10～60min。塑料制品主要是电气照明设备和电话零件等。
脲醛树脂一般为水溶性树脂，较易固化，固化后的树脂无毒、无色、耐光性好，长期使用不变色，热成型时也不变色，可加入各种着色剂以制备各种色泽鲜艳的制品。
脲醛树脂坚硬，耐刮伤，耐弱酸弱碱及油脂等介质，价格便宜，具有一定的韧性，但它易于吸水，因而耐水性和电性能较差，耐热性也不高。

『叁』 脲醛树脂概述

脲醛树脂，学名为urea-formaldehyde resins，商品名Beetle，又名尿素甲醛树脂，简称UF，其平均分子量约为10000。它的制备过程通常在酸或碱的催化下进行，95℃左右反应，甲醛与尿素的比例维持在1.5～2.0之间，以确保树脂能成功固化。首先形成一和二羟甲基脲，随后羟甲基与氨基进一步聚合，得到可溶性树脂。酸催化可能导致凝胶化，因此产物需在中性环境中储存。线性脲醛树脂在氯化铵作为固化剂时，可在室温下固化，模塑粉则需加热至130～160℃以加速固化，常用的促进剂如硫酸锌、磷酸三甲酯、草酸二乙酯等。

脲醛树脂广泛应用于各类产品制造，如模压塑料，日常用品和电器零件，也可作为板材粘合剂、纸浆和织物浆料、贴面板及建筑装饰板等。因其颜色浅且易于着色，制成的制品色彩丰富。虽然成本低廉，但其耐候性和耐水性相对较弱。脲醛树脂是早期开发的热固性树脂之一，由英国氰氨公司于1924年研发，1928年开始销售，到30年代中期产量已达到千吨，80年代全球年产量超过1.5亿吨。

在塑料制品制作中，脲醛树脂仅占总产量的10%左右。在较低比例的甲醛与尿素条件下，树脂与填料、色料、润滑剂、固化剂、稳定剂（如六亚甲基四胺、碳酸铵）以及增塑剂（如脲或硫脲）混合，经过干燥、粉碎、球磨和过筛，得到脲醛压塑粉。压制过程在140～150℃的温度和25～35MPa的压力下进行，压制时间根据制品厚度不同，一般为10～60分钟。这些塑料制品主要用于电气照明设备和电话零件等。

尽管脲醛树脂具有水溶性、易固化和无毒耐光的特性，能长期保持色彩稳定，热成型时不变色，但其硬度高、耐刮伤，对弱酸弱碱和油脂等介质有抵抗，同时价格便宜。然而，由于易吸水，耐水性和电性能较差，且耐热性不高，是其性能的局限性所在。

尿素与甲醛反应得到的聚合物。又称脲甲醛树脂。英文缩写UF。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。

『肆』 如何才能成功制备脲醛树脂

脲醛树脂又称脲甲醛树脂。英文缩写UF，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，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，遇强酸、强碱易分解，耐候性较差，初粘差、收缩大、脆性大、不耐水、易老化，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，因此必须对其进行改性。

『伍』 甲醛+尿素是一种胶水吗

这叫脲醛树脂，但不是两者混在一起就可以的，需要反应的。

实验方法如下：
一、实验介绍

脲醛树脂是一种由尿素和甲醛缩聚而成的合成树脂，是当前应用最广泛的胶粘剂种类之一，它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。

脲醛树脂除可用作木材胶黏剂外，还可应用于纺织品、纸张、乐器等的处理剂、涂料、复合材料、塑料等。

二、实验目的

通过本实验学习和实践，使学生了解脲醛树脂的基本合成过程，从而加深对缩聚反应原理的理解，掌握脲醛树脂的合成原理和基本合成工艺。

三、安全与防护

实验中所使用的甲酸和氢氧化钠溶液可能具有一定的腐蚀性，如果不慎接触到皮肤应立即用清水冲洗；应避免溅入眼睛，如不慎溅入眼睛马上用大量清水冲洗，并立即到医院进行医疗处理。

甲醛溶液是一具有较强刺激性的挥发性溶液，在称量甲醛溶液时，因为其刺激性可能致使眼睛流泪；极个别人可能对甲醛过敏，因此在称量甲醛溶液中出现红疹或瘙痒时，应立即停止实验，并到空气流通处。

四、实验原理

脲醛树脂的合成可采用碱-酸-碱合成工艺或者酸-碱工艺，后者反应速率快、工艺复杂、产物副反应多等问题，因此工业上通常采用碱-酸-碱合成工艺制备脲醛树脂，其制备过程通常分为两个阶段：加成反应和缩聚反应。

1）尿素和甲醛在中性或弱碱性介质中进行加成反应，生成一羟甲基脲与二羟甲基脲。在特殊条件下，甲醛过量时，也可生成三羟甲基脲或四羟甲基脲，但四羟甲基脲从未分离出来过。

五、配方设计

决定脲醛树脂性能的关键因素之一就是合成过程中尿素/甲醛（F/U）摩尔比。一般而言，F/U摩尔比越高，树脂羟甲基化程度高，固化后交联密度大，胶接强度高；同时高F/U摩尔比的树脂的固化时间短，易于固化；但是随着F/U摩尔比的增加，游离甲醛含量明显增加，且脲醛树脂的耐水性降低。因此为了制备综合性能都好的脲醛树脂，第一步就是选择合适的F/U摩尔比，然后采用合适的合成工艺。

本实验采用二次加尿素的合成工艺制备脲醛树脂胶粘剂，第一次加尿素是用于合成脲醛树脂的主体树脂，决定最终树脂的粘接性能，尿素是先在弱碱条件下加成反应，然后在弱酸性下缩聚反应；第二次加尿素是为了降低最终树脂的游离甲醛，所加尿素在中性或弱碱条件下与体系游离甲醛加成反应。

工业上，第一次加尿素的量所构成的F/U摩尔比一般是1.5-2.5之间。低F/U摩尔比，有利于降低脲醛树脂的游离甲醛释放，提高树脂的耐水性，但会使胶接强度降低、固化时间延长；高F/U摩尔比时，脲醛树脂的胶接强度高、固化时间快，但会使固化脲醛树脂的游离甲醛释放提高，耐水性降低。因此，应选择合适的第一次加尿素量。

本实验要求最终合成脲醛树脂总的F/U摩尔比为1.30，即甲醛摩尔数与两次加入尿素摩尔数总和的比值。

六、试剂和仪器

36.5%左右的甲醛溶液，98%尿素，30%甲酸溶液，30%氢氧化钠溶液，蒸馏水；

500mL三口瓶，回流冷凝器，搅拌器，水浴，酸度计，烧杯，滴头滴管，取样管，吸耳球；

另外自备计算器。

七、实验步骤

1）配方投料计算

（1）最终F/U=1.30；最终脲醛树脂总质量350g左右。

（2）自行选择第一次和第二次加尿素的量，然后准确计算甲醛溶液的用量、第一次和第二次加尿素的质量；

（3）根据上次实验“甲醛含量测定”中分析的甲醛含量，计算实际应投入的甲醛溶液量。

2）将计量的甲醛水溶液加入三口瓶中，开动搅拌器，逐渐用NaOH将pH值调至8.6；

3）再加入第一批尿素，升温至85℃，在85℃条件下反应30min，注意控制反应温度。

4）用甲酸将反应液的pH值调至5.0，并在此条件下反应60min。

5）将反应液的pH值调到6.5，加入第二批尿素，在75℃条件下反应10min。

6）将pH值调至8.0，冷却。出料。

八、评注

请保留所合成得的脲醛树脂，请在瓶上注明组别和姓名，存放于实验室里，在后续的实验中还要应用。

九、实验报告

1） 撰写实验报告。

2） 自行描述本实验中脲醛树脂的实验原理和实验过程。

3） 讨论之一，如何才能尽可能提高脲醛树脂的羟甲基含量。

4） 讨论之二，请自行定性描述所合成脲醛树脂的游离甲醛含量，分析如何降低树脂中的游离甲醛含量。

『陆』 关于脲醛树脂……

脲醛树脂
ure-aformaldehyde resins

尿素与甲醛反应得到的聚合物。又称脲甲醛树脂。英文缩写UF。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。商品名Beetle。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。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。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。

脲醛树脂一般为水溶性树脂，较易固化，固化后的树脂无毒、无色、耐光性好，长期使用不变色，热成型时也不变色，可加入各种着色剂以制备各种色泽鲜艳的制品。

脲醛树脂坚硬，耐刮伤，耐弱酸弱碱及油脂等介质，价格便宜，具有一定的韧性，但它易于吸水，因而耐水性和电性能较差，耐热性也不高。

脲醛树脂的用途相当广泛，除用作模塑料、层压塑料、泡沫塑料外，还可用于制作水溶性粘合剂，以粘接木材；用作织物的防缩防绉处理剂；用作纸张的罩光漆，以提高纸张的湿强度。下面主要对它在塑料上的应用作一简单绍。

（一）脲醛压塑粉

脲醛树脂的压塑粉俗称为电玉粉，它是由树酯、固化剂、填料、着色剂、润滑剂、稳定剂、增塑剂等组份用湿法生产而成的。

1 组成
（1）树脂用作压塑粉的脲醛树脂要求采用反应程度较浅的缩聚物，此时树脂粘度小，便于浸渍填料，并可保证在较长的生产周期和进行干燥后仍有适当的流动性，在工业上多采用尿素与甲醛在低温下的缩合物（一、二羟甲基脲的混合物）。通常采用脲与甲醛的配比为1：1。5（摩尔比），在PH=8(及温度)30—35度下全部溶解后，再加入脲量0。3%——0。54%的草酸及0。33%—0。88%的草酸酯，随即发生放热反应，温度上升，温度保持在55—60度，并严格控制PH=5。5—6。5，经60—75min 即得所需的脲醛树脂。由于缩聚度较低，实际上仅刚过加成反应阶段，主要的缩聚反应是在固化过程中进行的。
（2）固化剂压塑粉中所用的固化剂要求具有一定的潜伏性，常用的有草酸、邻苯二甲酸、苯甲酸、一氯乙酸等。
（3）填料最常用的填料是纸浆，其次为木粉或无机填料（石棉、玻璃纤维、云母等）。所用的纸浆是以木材为原料，经亚硫酸盐处理，溶去木材中非纤维素杂质，再经
漂白即得的纯净的纤维素。填料的用量为总物料量的25%-32%，用量过小，压塑粉流动性大，制品强度低；反之，用量过多时，压塑粉流动性减小，制品表面不光滑，耐水
性降低。
（4）着色剂着色剂可赋予塑料鲜艳的色彩，选用着色剂时要注意，所用着色剂的着色能力强，在塑料中能分散均匀，在加工温度下和长期的日光照射时不变色，不从制品中析出。通常用的着色剂是颜料，染料较少使用，用量为物料量的0.01%-0.2%。
（5）润滑剂润滑剂在压制成品时可提高料的流动性，并可从制品中析出，在制品和模具间形成隔离膜，使制品不易粘模。常用的润滑剂为硬脂酸的金属盐（如锌、钙、铝、镁等的金属盐）、有机酸的酯类（如硬脂酸环己酯、硬脂酸甘油脂等）。其加入量为物料量的0.1%-1.5%，过多时会污染制品的外观，减少光泽；过少则制品难于脱模。
（6）稳定剂在压塑粉中加入的催化剂虽说是潜伏性的催化剂，但是在室温的存放过程中仍会有少量的酸放出，从而影响到压塑粉的质量，因此通常加入一些碱性的物质以吸收放出的酸，常用的碱为六亚甲基四胺或碳酸铵。
（7）增塑剂在压塑粉中一般不用增塑剂，只在特殊的场合使用，目的是提高料的流动性，并降低固化时的收缩率。可用的增塑剂有脲及硫脲。
上述的各种组分常根据实际的情况而选用，不是所有的模塑料中都要用。

『柒』 如何制备低游离甲醛含量的脲醛树脂

制备低游离来甲醛含量的脲醛树源脂方法：通过降低甲醛与尿素的摩尔比、尿素采用3次投料方式和简化生产工艺，降低了脲醛树脂中游离甲醛含量，提高了其各项性能指标。用聚乙烯醇和三聚氰胺做改性剂，明显提高了胶液的抗水性能和初粘强度，物料配比、反应时间和温度、介质的pH值对产品的性能均有影响。
具体可以参考文献：薛东，低游离甲醛含量脲醛树脂的研制，《精细与专用化学品》, 2003, 11(13):21-22

『捌』 脲醛树脂的制备

原料配比： 原料规格（固体含量）用量（公斤）备注甲醛36～37％1000普通甲醛（市售）胶必得环保甲醛改性剂99.8％200邢台九五木业发展中心研制生产水（用途：还原改性剂） 400～600井水尿素98％550市售聚乙烯醇2099或2299型号适量市售氯化铵20％适量调酸氢氧化钠（火碱）30％适量压碱 生产工艺：1. 在反应釜加入普通甲醛1000公斤，再加入胶必得环保甲醛改性剂200公斤，加冷水400～600公斤（胶必得改性剂需要加水还原），开始搅拌均匀。加聚乙烯醇（2099或2299型号）1～2公斤，加尿素550公斤，开始升温。（不用调PH值） 。2. 55℃～70℃左右，停止升温（以反应釜内溶液可以自升温到95℃左右为停温温度），自升温到95℃左右，反应75分钟，期间不调PH值。3. 由95℃先降温到87℃，再调酸，调至PH值4.8。在18℃～20℃水中起大白雾后，雾中微带细丝时，立即压碱到PH值7.5。在90℃成胶。4. 降温到45℃完成。期间PH值要控制好，一般在PH在7.0～7.5之间即可。外观乳白色黏液备注粘度0.25～0.4pa.s 游离甲醛含量< 0.05 固化时间45～65s PH值7.5～8.0 固体含量> 50％ 储存期> 30天 5. 注意事项：①调酸：20％的氯化铵溶液，约用20公斤。压碱：30％的氢氧化钠溶液约用10公斤（以将PH值由4.8提高到7.5为准）。②火候：在18℃～20℃水中起大白雾后，雾中微带细丝时，立即压碱到PH值7.5。一般不采用无雾后，出现明显细丝时压碱。③提示：此工艺用酸和用碱量比一般工艺多，所以压碱时，要多用碱，更要多准备碱。

『玖』 脲醛树脂胶的制作方法是什么

组分 用量/g 组分 用量/g x0dx0a工业甲醛（36%） 960 氢氧化钠（30%） 适量 x0dx0a尿素（含氮量46.6%） 370 甲酸（20%） 适量 x0dx0a制备 将甲醛投入反应器，搅拌，用氢氧化钠溶液调PH值为7.5，加热至40℃时，加入占总量3/4的尿素，在50-60min内将温度升至90℃，保持20min。加入剩余的尿素，在90℃下反应40min。用甲酸调PH值为5.3-5.6，于92℃保温30min，之后逐渐升温至97℃。当黏度达到要求后，立即用氢氧化钠溶液调PH值为7.5-8。真空脱水，当脱水量达到甲醛含水量的65%时停止脱水。降温，同时用氢氧化钠溶液调PH值为7-8。当降温至50℃时放料。 x0dx0a用途 本胶在家具的生产过程中主要用作锯末的黏结材料。以本胶、锯末、装饰纸为原料，制作桌面、凳椅面、建筑组合件等模压木制品，生产工艺简单，生产成本低，而且美观、牢固、耐水性能优良。x0dx0ax0dx0a但就目前情况而言，传统工艺生产的产品存在耐水性，耐老化性和韧性较差的缺点，特别是在环境意识和要求日渐提高的今天，传统工艺产品在生产和使用过程中大量逸出游离甲醛，污染环境，将会严重地制约和限制该产品的使用。x0dx0a工艺方法x0dx0a工艺配方：甲醛，尿素（摩尔比）=1.36：1 三聚氰胺1%（物料总量），聚乙烯醇1%（物料总量），20%氯化铵7%（物料总量），变性淀粉3%（物料总量）x0dx0a将配方中的甲醛投入反应釜，用30%的NaOH调PH值为8—8.5，加入第一批尿素（尿素总量的40%），反应15分钟，加入三聚氰胺，控制温度85℃，反应30—40分钟，以20%NH4CL调PH值5—5.5，加入PVA，再加入第二批尿素（总量的50%），控制温度85±5℃，反应40—60分钟，调PH值为7—8，加入剩余的尿素，反应10—20分钟，调PH值7—8，冷却在40℃以下，加入填料，搅拌均匀后出料。x0dx0a工艺过程注意问题x0dx0a1、PH值偏低时缩聚时易生成不溶性的聚甲基脲而产生沉淀，且易凝胶，故缩聚时，应严格控制PH5—5.5。x0dx0a2、过程的第三步应经常测浑蚀点和注意温度控制，因为，粘度与反应终点相关，过早则粘度小，另外，温度与粘度成反比例关系，故控制温度，掌握终点，直接影响产品粘度。x0dx0a3、若温度偏高，PH值偏低，则粘度过大，且易凝胶。x0dx0ax0dx0a本工艺根据化学反应原理设计改性工艺生产的产品，耐水性、耐老化性和韧性均得到提高，剪切强度增大，游离甲醛含量降低了67%，且工艺路线进一步简化，成本降低，达到了改性的目地，但仍然有在不足之处，产品的稳定性有所提高，工艺条件的控制较传统工艺要求严格。