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脲醛树脂及其制备方法和脲醛树脂胶及其调制方法专利名称脲醛树脂及其制备方法和脲醛树脂胶及其调制方法技术领域本发明涉及一种人造板用胶粘剂及其制备方法，尤其涉及一种胶合板用脲醛树脂及其制备方法和脲醛树脂胶及其调制方法。
背景技术目前，多数人造板生产厂家采用的胶粘剂是脲醛树脂。
其中绝大多数厂家使用的脲醛树脂是采用“弱碱-弱酸-弱碱”工艺生产的，主要原料是尿素与甲醛，改性时常添加一定量的三聚氰胺来提高耐水性与胶合强度、添加少量聚乙烯醇来提高初粘性(预压性)，使用前往往要加固化剂(常用氯化铵)、填料(胶合板生产时常用面粉)等。
我国现在有数以千计的胶合板生产厂家，其中手工铺装、组坯的中小型工厂占大多数。
由于生产条件限制，很多小型工厂在胶合板生产过程中，采用脲醛树脂胶，涂胶单板的闭口陈化时间往往很长，有的可以达到几个小时。
而同时，这些工厂的生产空间一般不大，为了减少空气中的甲醛浓度，车间的门窗常常是开放的。
虽然为了提高脲醛树脂胶的初粘性，保证预压效果，在脲醛树脂调胶时都加入了10-20％的面粉，但是在风大、湿度低的情况下，长时间的陈化往往使涂胶单板的边部出现陈化过度，造成板坯预压效果不好，热压后的胶合板还时常出现开胶情况。
发明内容本发明的一个目的是针对以上问题提供一种用于胶合板的脲醛树脂及其制备方法，该脲醛树脂在合成过程中添加了高吸水性树脂，有效防止了胶合板生产中涂胶单板的陈化过度，保证涂胶单板即使在风大、湿度低的情况下进行长时间的陈化，也不会出现板坯预压效果不好和在胶合板热压后出现开胶情况。
本发明的另一目的是提供一种用于胶合板的脲醛树脂胶及其调制方法，在该脲醛树脂胶的调胶过程中加入了高吸水性树脂，有效防止了胶合板生产中涂胶单板的陈化过度，保证涂胶单板即使在风大、湿度低的情况下进行长时间的陈化，也不会出现板坯预压效果不好和在胶合板热压后出现开胶情况。
为实现上述目的，本发明的一方面提供一种制备胶合板用脲醛树脂的方法，在甲醛和尿素缩合反应过程中加入高吸水性树脂。
脲醛树脂胶黏剂的制备（实验报告）南京⼯程学院实验报告课程名称学⽣创新实验周实验名称脲醛树脂胶黏剂的制备实验学⽣班级实验学⽣姓名实验学⽣学号同组学⽣姓名实验指导教师实验时间 2012.02.27—2012.03.2 实验地点实验楼D407⼀、实验⽬的⾼分⼦科学既是⼀门理论科学，⼜是⼀门应⽤科学。
在理论的指导下具有很强的应⽤性，涉及到塑料、橡胶、纤维、涂料和胶黏剂等材料应⽤的基础知识。
综合实验是培养⾼分⼦材料专业学⽣动⼿和实践能⼒的⼀门课程，是专业基础课的理论与实际相结合的课程。
通过实验，是学⽣了解和掌握⾼分⼦合成的⽅法、⾼分⼦结构与性能关系的基本原理，从⽽在感性上进⼀步加深理解⾼分⼦科学的原理，掌握实验知识和技能，培养⼯艺资料的使⽤能⼒，为以后的学习和从事⾼分⼦学科内的⼯作打下基础。
要求学⽣通过实验初步掌握⾼分⼦合成⼯艺设计⽅法。
⼆、⽂献综述摘要：本⽂综述了脲醛树脂胶黏剂的合成机理及近年来脲醛树脂的研究进展。
关键词：脲醛树脂；胶黏剂；甲醛1.引⾔：脲醛树脂是⼀种开发应⽤较早的⽊⽤热固性⾼分⼦胶黏剂，由于其⽣产成本低、⾊泽浅、粘接强度⾼、固化速度快、使⽤⽅便，以及较好的耐热性、耐腐蚀性和绝缘性等优点⽽⼴泛应⽤于⽊材加⼯⼯业中，脲醛树脂（UF）胶粘剂可⼴泛⽤于各种⼈造板的制造，其⽤量占⽊材加⼯业胶粘剂总耗量的60%左右，是胶粘剂中⽤量最⼤的品种。
[1]与其他胶黏剂相⽐，脲醛树脂也存在游离甲醛含量偏⾼，机械强度低等缺点。
探索脲醛树脂胶黏剂新的合成和改性⼯艺，以扩⼤其使⽤范围，⼀直是研究的热点。
[2]2发展现状：2.1脲醛树脂胶黏剂的优缺点脲醛（urea formaldehyde，UF）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，有⼀定的耐⽔胶合强度，处理和应⽤容易。
但是，脲醛树脂存在耐⽔性差、储存期短、易⽔解、不稳定，尤其是其制造的⼈造板甲醛释放量⼤等缺点。
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。
国内苯酚甲醛树脂生产工艺一、引言苯酚甲醛树脂是一种广泛应用于建筑、汽车、电子等领域的重要化学制品。
本文将介绍国内苯酚甲醛树脂的生产工艺，包括原料准备、反应过程、产品后处理等方面的内容。
二、原料准备苯酚甲醛树脂的主要原料是苯酚和甲醛。
首先，苯酚需进行精炼处理，去除其中的杂质和水分，以保证产品的质量。
而甲醛则需要进行稀释处理，一般使用甲醛溶液作为反应的起始物质。
三、反应过程苯酚甲醛树脂的生产主要通过缩聚反应来实现。
反应的过程中需要使用催化剂来促进反应的进行。
常用的催化剂有氢氧化钠、氯化钠等。
在反应过程中，苯酚和甲醛在催化剂的作用下发生缩聚反应，生成苯酚甲醛树脂。
反应过程需要控制温度和反应时间，以保证产品的质量和产量。
四、产品后处理反应结束后，得到的苯酚甲醛树脂需要进行后处理。
首先，需要进行冷却和固化处理，以使树脂形成固体状态。
然后，对固化后的产品进行粉碎和筛分，得到所需的粒径大小。
最后，对产品进行包装和质检，以确保产品的质量符合标准要求。
五、工艺优化为了提高苯酚甲醛树脂的产量和质量，工艺优化是必不可少的。
首先，可以通过改变反应温度和催化剂用量等条件来调节反应速率和产物的分子量。
其次，可以引入新的催化剂或添加剂，以改善产品的性能。
此外，还可以优化后处理工艺，提高产品的粒径分布和流动性。
六、安全生产在苯酚甲醛树脂生产过程中，安全生产是至关重要的。
操作人员需要做好个人防护，避免接触到有害物质。
同时，工厂需要制定完善的安全管理制度，定期进行安全培训和演练，以应对突发事件的发生。
七、环境保护在苯酚甲醛树脂生产过程中，环境保护也是一项重要任务。
工厂需要建立完善的废气、废水和固体废物处理系统，确保排放物符合国家标准。
此外，工厂还应积极推广清洁生产技术，降低资源消耗和污染排放。
八、结论国内苯酚甲醛树脂的生产工艺经过不断优化和改进，已取得了显著的成果。
通过科学的原料准备、精确的反应过程控制和有效的产品后处理，国内苯酚甲醛树脂的产量和质量得到了大幅提升。
固化型脲醛树脂胶粘剂配方固化型脲醛树脂胶粘剂（系列）木器用胶[品Ⅰ]该树脂胶粘剂因尿素与甲醛因摩尔比高（尿素：甲醛=1.19），所以固化快，胶接强度好，适用于木器的冷压粘接。
使用时，固化剂用量为：热压用胶加入量一般为液体树脂质量的1%~5%，冷压用胶加入量一般为液体树脂质量的6%~8%。
[制品Ⅱ]加固化剂10%~12%（NH4Cl：NH3·H2O：尿素=1：3.2：5.5），固化条件110~115℃，压力2Mpa，时间4~6分钟，也可加入5%NH4Cl与胶调匀后于室温粘接使用。
[配方]原料名称规格%重量份Ⅰ重量份Ⅱ尿素9718.510.0（分二次加入，第一次3/4，第二次1/4）甲醛3747.537.2氢氧化钠30适量适量（调pH=6.5~7.0）固化剂20适量0.5（六次甲基四胺）[制法]根据脲醛树脂胶粘剂的工艺特点，确定如下工艺流程：纤维板用胶[配方]原材料名称规格，%重量份尿素9810甲醛3732改性剂三聚氰胺工业品6.6NaOH40适量NH4Cl20适量[说明]该脲醛树脂胶粘剂中加入了改性剂三聚氰胺（也可以采用苯酚改性），提高了胶粘剂的湿胶接强度。
在室内应用时，改性剂用量一般为尿素总量的5%~10%。
室外应用时改性剂的用量是70%~80%，可以满足纤维板的要求。
生产工艺流程刨花板生产用胶配方[制品Ⅰ]尿素与甲醛的摩尔比较低，故游离醛含量低，可以满足无臭刨花板的要求。
使用时除加入固化剂外，还要加入一定量防水剂，以提高刨花板的防水性能。
[制品Ⅱ]用脲醛预缩液代替甲醛，生产工艺简化，胺的质量比采用甲醛的有所提高，故适用于各种用途的脲醛树脂胶的制造。
[配方]原料名称规格，%重量份ⅠⅡ尿素≥9830~6040~80甲醛37160棗脲醛预缩液*（尿：醛=1：2.6）300NaOH40适量适量甲酸20适量适量石蜡乳液3020~2416~20六亚甲基四胺工业品——0.4~1氯化铵2011~3*脲醛预缩液是甲醛与尿素按一定摩尔比进行反应而得的低聚物，淡黄色透明液，甲醛含量43%，尿素含量17%，甲醇含量不大于6%，在-35~40℃条件下有良好的贮存稳定性。
脲醛树脂胶的改性工艺技术湖北达雅化工技术发展有限公司徐振明摘要：指出了传统脲醛树脂粘合剂存在的不足之处，详细论述了改性脲醛树脂胶的工艺配方。
关键词：脲醛粘合剂改性剂 PVAModified Technology of urea-formaldehyde Resin AgentAbstract: The shortages of the traditional urea-formaldehyde resin agent are pointed out, and the process formulation of the modified urea-formaldehyde resin agent is discussed in detail一、序言脲醛树脂作为一种传统的粘合剂，因其工艺简单，成本低廉，使用方便，具有良好的耐热、耐腐蚀性能及较高的粘结强度，而在人造板和木材加工及家具行业中得到了最大量的使用。
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。
因此，探讨改进传统工艺技术，最大限度地改进和完善产品性能，克服其不足，是很有必要的。
本工艺技术采用PV A、三聚氰胺作改性剂，采用多次投料和加入改性填料（变性淀粉）而制得耐水性、耐老化性和韧性得以提高，游离甲醛含量降低的改性脲酸树脂粘合剂。
二、改性原理甲醛与尿素的摩尔比大于1时，生成一羟甲脲和二羟甲脲及少量三羟甲胺和四羟甲胺H2NCONH2H2NCONHC2H2OH（一羟甲脲）H2NCONHC2H2OH HOH2CHNCONHCH2OH（二羟甲脲）由生成方程式可见：生成物的结构中含有-OH和-CONH2基因，故在水中的稳定性差，则耐水性能差，同时，结构中碳酰胺健的水解，引发树脂结构破坏，则强度降低：1 H2O 1—H2CNHCO——N——CH2——CH2——NH2+HOOC-N—CH—如在缩聚前的矸性条件下，引入三聚氰胺形成三维网状结构，封闭部份吸水基因，则可提高产品的耐水性。
酚醛树脂方法要怎么改进
热固性树脂具有活性官能团，在加热和酸效果下都会固化。
这种主应切当解说了热固性树脂在贮存过程中，粘度升高，凝胶速度加速的缘由。
因为反应是热固性树脂内在的赋性，温度均匀每升高10度反应速度就会加倍。
所以热固性树脂有必要贮存在低温条件下，能尽量延伸其保存期。
热塑性树脂需求参加固化剂才干交联。
关于热塑性树脂来说最常用的固化剂即是六次甲基四胺，现已交联固化的树脂富含有些氮，氮来源于乌洛托品。
跟着工业的开展，对高性能资料提出了更高的需求，如较高的分化温度，较好的耐磨性能，满足的耐性和强度等。
因为酚醛树脂在布局上存在缺点：酚羟基和亚基易氧化，因而耐热性受到影响。
一般酚醛树脂在200度以下可以长时间安稳运用，但超越200度便显着发生变化。
并且一般酚醛树脂固化时开释水分，脆性大，耐性差，约束了其在高性能资料方面的开展，因而，需求对酚醛树脂进行改善，进步其耐性和耐热性。
改善酚醛树脂的路径主要有：
1、参加外增韧物质，如天然橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶及热塑性树脂等。
2、参加内增韧物质，如使酚羟基醚化，在酚核间引进长的亚甲基链及其它柔性基因等。
3、用玻璃纤维、玻璃布及石棉等增强资料来改善脆性。
其它改善的办法还有：净酚醛树脂的酚羟基醚化、酯化、重金螯合，或许添加固化剂参加量，严厉成型条件或后固化条件，或许导入亚胺环或三嗪环等钢性布局。
这些办法尽管进步了树脂的耐热性，但耐性却下降了，因而，当前很难一起既进步树脂的耐性又改善耐热性。
改性脲醛树脂的合成及性能洪晓东;孙超;牛鑫;梁兵【期刊名称】《化工进展》【年(卷),期】2013(32)4【摘要】Urea-formaldehyde (UF) resins were synthesized by the tradition method and the best ratio of formaldehyde and urea was 2. Modified UF were synthesized with different modifiers. With an increase of melamine and polyvinyl alcohol compounded modifiers' dosage, the content of free formaldehyde and curing time decreased, the best dosage of the compounded modifiers was 8% and compressive strength of resin was 9.0 MPa. The best dosage of phenol modifier was 10%, compressive strength of resin was 14.2 MPa. The best dosage of furfural modifier was 15%, compressive strength of resin was 19.5 MPa. Melamine and polyvinyl alcohol compounded modifier decreased the content of free formaldehyde and curing time greatly, while compressive strength did not increase significantly; while modified UF resin with larger compressive strength could be prepared by using furfural modifier.%采用传统方法合成了脲醛树脂,得出甲醛与尿素的最佳摩尔比为2.采用不同改性剂合成了改性脲醛树脂,得出:随三聚氰胺、聚乙烯醇复合改性剂用量的增加,树脂的游离甲醛含量、固化时间呈逐渐下降趋势,当复合改性剂用量为8％时树脂性能最佳,压缩强度为9.0 MPa;苯酚改性剂的最佳用量为10％,材料的压缩强度为14.2 MPa;糠醛改性剂的最佳用量为15％,材料的压缩强度为19.5 MPa;综合比较,三聚氰胺、聚乙烯醇复合改性剂可以明显降低游离甲醛的含量和固化时间,但材料的压缩强度增加不大,而采用糠醛改性剂制得改性脲醛树脂的压缩强度较大.【总页数】5页(P848-852)【作者】洪晓东;孙超;牛鑫;梁兵【作者单位】沈阳化工大学材料学院,辽宁沈阳110142【正文语种】中文【中图分类】O631【相关文献】1.新型磷氮硫阻燃剂的合成及其改性脲醛树脂的性能 [J], 姜鹏;陈志林;梁善庆;张龙飞2.弱酸性起始条件合成聚乙烯醇改性脲醛树脂胶黏剂的工艺及性能研究 [J], 陆立楠;顾顺飞;张统;周宽;俞丽珍3.对氨基酚改性脲醛树脂胶黏剂合成工艺及性能研究 [J], 俞丽珍;周健;孙才;龚颖;刘璇4.基于UFC和葡萄糖改性脲醛树脂的合成与性能 [J], 侯志兵;张亚伟;方建林;迟洋;甘卫星5.麦芽糖改性脲醛树脂的合成与热性能研究 [J], 张亚伟;侯志兵;甘卫星;方建林;覃琼林因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
改性后，酚醛树脂的冲击韧性、粘接性、机械强度、耐热性、阻燃性、尺寸稳定性、固化速度、成型工艺性等，分别得到提高。
因此，可根据实际用途，选择不同的改性酚醛树脂。
经过与松香、干性油和脂肪酸等作用而改变性质的酚醛树脂。
可使由原来不易溶或不溶于植物油或醇而变为易溶或可溶。
大多是琥珀色固体。
主要用于制涂料、油墨和胶粘剂等。
酚醛树脂改性的目的主要是改进它脆性或其它物理性能，提高它对纤维增强材料的粘结性能并改善复合材料的成型工艺条件等。
改性一般通过下列途径：①封锁酚羟基。
酚醛树脂的酚羟基在树脂制造过程中一般不参加化学反应。
在树脂分子链中留下的酚羟基容易吸水，使固化制品的电性能、耐碱性和力学性能下降。
同时酚羟基易在热或紫外光作用下生成醌或其它结构，造成颜色的不均匀变化。
②引进其它组分。
引进与酚醛树脂发生化学反应或与它相容性较好的组分，分隔或包围羟基，从而达到改变固化速度，降低吸水性的目的。
引进其它的高分子组分，则可兼具两种高分子材料的优点。
编辑本段改性酚醛树脂的种类1、聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂工业上应用得最多的是用聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂，它可提高树脂对玻璃纤维的粘结力，改善酚醛树脂的脆性，增加复合材料的力学强度，降低固化速率从而有利于降低成型压力。
用作改性的酚醛树脂通常是用氨水或氧化镁作催化剂合成的苯酚甲醛树脂。
用作改性的聚乙烯醇缩醛是一个含有不同比例的羟基、缩醛基及乙酰基侧链的高聚物，其性质取决于：①聚乙烯醇缩醛的分子量；②聚乙烯醇缩醛分子链中羟基、乙酰基和缩醛基的相对含量；③所用醛的化学结构。
由于聚乙烯醇缩醛的加入，使树脂混合物中酚醛树脂的浓度相应降低，减慢了树脂的固化速率，使低压成型成为可能，但制品的耐热性有所降低。
2、聚酰胺改性酚醛树脂经聚酰胺改性的酚醛树脂提高了酚醛树脂的冲击韧性和粘结性，并改善了树脂的流动性，仍保持酚醛树脂优点。
用作改性的聚酰胺是一类羟甲基聚酰胺，利用羟甲基或活泼氢在合成树脂过程中或在树脂固化过程中发生反应形成化学键而达到改性的目的。
酚醛树脂的特性及使用中注意事项
1.酚醛树脂的特性：酚醛树脂是由酚类（苯酚、甲酚及间苯二酚等）与醛类（甲醛及糠醛等）在碱性或酸等介质中，加热缩聚形成。
酚醛树脂可制成下列三种状态的胶：
1、液状酚醛树脂前胶：它是有一定粘性的初期酚醛树脂。
能在碱性水溶液和酒精中溶解，前者称为水溶性酚醛树脂，后者为醇溶性酚醛树脂。
干燥可为固体，加热又可为液体。
初期酚醛树脂加热或长期贮存以及加入硬化剂，则缩聚反应继续进行，最后形成不溶不熔的坚硬固体。
2、粉状酚醛树脂胶：它是初期酚醛树脂胶经干燥制成的粉末。
粉状胶贮存期较长，运输方便，但成本较高，使用时加入溶剂调成胶液。
3、酚醛树脂胶膜：把初期的酚醛树脂浸或涂于纸张，经干燥而成的胶纸膜。
也可不经干燥制成湿状胶纸膜。
干状胶膜有一定贮存期，使用方便，但成本较高。
2、我公司使用粉状酚醛树脂胶，这类树脂的分子中不存在未反应的羟甲基，所以在长期或反复加热下，它本身不会交联转变成体型结构的大分子，因而是热塑性的。
然而这类树脂的分子中苯环上羟基的邻位和对位上还存在未作用的反应点，因此，这种树脂在多聚甲醛或六次甲基四胺的作用下，可再进一步反应，而交联形成不溶不熔的体型结构的大分子（热处理过程）。
酚醛树脂聚合温度在150±1℃。
3、酚醛树脂的使用中注意的事项：
A.保质期:酚醛树脂保存时间过长会改变其特性：改变聚合时间、热流动度。
因此酚醛。
目录1、课程设计目的 (2)2、课程设计的背景 (4)2.1脲醛树脂的合成 (4)2.1.1脲醛树脂的合成原理及工艺 (4)2.1.2脲醛树脂的固化机理 (6)2.1.3脲醛树脂固化剂旳种类 (6)2.2脲醛树脂胶的改性研究 (7)2.2.1脲醛树脂胶的耐水性的改进 (7)2.2.1.1 UF胶耐水性差的原因 (7)2.2.1.2改进UF胶耐水性 (8)2.2.2脲醛树脂胶的稳定性的改进 (8)2. 2. 3 脲醛树脂粘接性能的改进 (9)2.2.4脲醛树脂的耐老化性的改进 (9)2.2.5降低脲醛树脂胶的游离甲醛释放量的探究 (9)2.2.5.1 UF胶合成过程中释放游离甲酸 (10)2.2.5.2胶接制品释放甲酸的原因 (11)2.2.5.3降低游离甲醛含量的方法 (11)2.2.6几种新型改性脲醛树脂胶黏剂 (12)2.2.6.1 氧化淀粉改性 (12)2.2.6.2 三聚氰胺改性 (12)2.2.6.3新型有机硅改性 (12)2.3脲醛树脂的研究进展介绍 (13)2.3.1 研究的现状与趋势 (13)2.3.2研究展望 (13)3、课程设计内容 (15)3. 1 设计题目 (15)3. 2 设计方案 (15)3. 3 分析与讨论 (16)4、总结 (17)参考文献 (18)1、课程设计目的我国人造板产量已经超过1亿立方米，产量居世界首位，成为世界第一人造板生产大国主要使用酸类合成树脂胶粘剂[1]。
脲醛树脂是生物质复合材料制造行业中广泛应用的一种高分子材料。
由于脲醛树脂无色、成本低廉、工艺性能好，以及良好的胶接性能，一直都是木材加工业中最主要、使用量最大的合成树脂胶粘剂，也是世界合成树脂胶粘剂生产量最大的胶种之一[2]。
随着人类创造和使用材料能力的提高，脲醛树脂应用技术也得到了不断的完善。
然而，当采用更小尺度的增强体单元进行复合，以期望得到具备更多优异性能的材料时，制造的生物质复合材料仅仅以单一脲醛树脂为基体则暴露出许多的缺点：如甲醛释放、耐水性较差、强度较低等[3]。
于是，通过釆取不同的措施去改变树脂的基本结构及其特性，从而提高或增加材料的综合性能。
主要从以下两类方法上进行改性：第一类，外加单体进行共聚或采用可以移动化学平衡的化合物(包括各种助剂)改变其化学平衡；第二类，在脲醛树脂的合成技术上寻求突破。
显然,第一类顺应材料从单一向复合发展的趋势，尤其是人类对生物质复合材料提出的要求越来越高，这一领域可以涌现出大量研究成果。
第二类方法领域现今仍是“少人区”，也许是缺乏必要的利益驱动，也许是技术含量不够高，总之还没有得到更多的重视，我国的研究人员不得不面对这样的逾她现实：在脲醛树脂的基础研究方面，我国远远落后于工业发达国家。
为解决低甲醛释放脲醛树脂初始胶接强度较低，甲醛释放量高、难以适应快速胶压制板工艺要求等影响其推广应用的问题，为进一步扩大脲醛树脂的应用范围，在保持低甲醛释放和低成本的同时，必须解决其耐水性和耐久性问题。
30多年以来，以胶接理论和胶接技术为依托，并采用现代高分子材料研究和分析方法，开发并成功推广了一系列的研究成果，为我国人造板工业的发展作出了推动性作用，创造了较为可观的经济效益，并带来了社会效益。
在控制人造板(典型的木质复合材料，它可以归类于生物质复合材料)甲醛释放技术上，已经处于国内同行业领先水平，但为了解决胶接制品化学结构的稳定性问题，还要依靠各种改性方法，这样做必然会导致生产成本的增加，这恰恰又是企业经营者所不愿接受的，而且提高的效果并不理想[4]。
人造板是一类低值的产品，我们期望它具有合理的组成结构以体现出优异的使用性能，这一设想并不是一定要通过使用大量昂贵的化学试剂才能实现。
以脲醛树脂作为基体的木质复合材料，由于增强体的环境友好特性以及基体的价格优势，在人造板行业中一直处于牢固的优势地位。
从化工原料的供应情况、胶粘剂的价格以及国内外人造板的发展动态来分析，在今后很长一段时间内，脲醛树脂胶粘剂仍将是木材工业用主要胶粘剂[5]。
基于此，我们将研究定位于对脲醛树脂的结构进行优化设计和对脲醛树脂的合成工艺进行创新，使作为胶粘剂使用的初期聚合产物具有合理的、稳定的结构。
2、课程设计的背景脲醛树脂胶粘剂(Urea- formaldehyde Adhesive)简称UF胶，是由尿素和甲醒通过缩聚反应生成的合成热固型树脂。
脲醛树脂胶粘剂是木材工业用量最大的一种胶粘剂，广泛应用于各种人造板的制造[6]。
其由脲素与甲酸在催化剂(碱性催化剂或酸性催化剂)作用下，缩聚成聚合物[7]，然后在固化剂或是酸性助剂的作用下，形成不溶、不馆的热固型树脂[8]。
脲醛树脂于1844 年由B. Tollens 首次合成,1896 年在C. Goldschmidt 等的研究后首次使用,1929年在英国首先工业化。
脲醛树脂主要应用在建筑、包装等领域,其中,主要用于传统的木器加工、胶合板、刨花板、纤维板等人造复合材料板材的生产及室内装修等行业[9],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，取代血胶和豆胶。
世界各国木材工业巾脲醛树脂也是制造人造板材的主要胶种。
据报道,日本80%的胶合板,几乎100%的刨花板,德国75%的刨花板,英国几乎100%的刨花板和我国人造板的80%以上都使用脲醛树脂胶粘剂[10]。
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廉的[11]。
鉴于以上优点，国内外学者还将脲醛树脂用于非木材基复合材料的制造，如，与竹麻类、果壳、稻壳等制成生物质复合材料、微胶囊以及与无机物复合等方面[12]。
2.1脲醛树脂的合成2.1.1脲醛树脂的合成原理及工艺尿素与甲酸的反应，反应的产物既可以是线性的，又可以是支链型的，最后的固化都生成三维网状结构的产物。
尿素与甲醛的反应分为两部分：加成反应与缩聚反应[13]。
(1)加成反应尿素和甲醛首先发生加成反应，生成一轻甲基脲、二轻甲基脲和三经甲基脲。
当甲醛加入量过大时会生成四经甲基脲，但四经甲基脲从未分离出来。
在此过程中所生成的而轻甲基脲的数量直接影响到树脂的性能。
(1)缩聚反应缩聚反应即经甲基脲之间脱水缩合成大分子的反应。
本过程一般在酸性条件下进行。
脲醛树脂的缩聚反应分为以下三种途径：①羟甲和氨基或一经甲基脲中氮上氧原子反应，脱去一分子水，其反应过程如下。
②II一轻甲基脲、二轻甲基脲和三轻甲基脲的轻基间相互反应脱掉一分予水形成醚键(-0-)，具体反应过程如下。
③羟甲基脲、二经平基脲和三经甲基脲的羟甲基和经基间相互反应脱去水和醛，形成次甲基键，其具体反应过程如下。
其中第一种反应发生的几率最大。
脲醛树脂的合成可以根据使用目的和对树脂性能指标要求的不同，采用相应的配比及合成工艺，具体合成工艺依据F/U摩尔比、缩聚次数、缩聚程度、反应温度及反应各段pH值等决定的。
对脲酸树脂的原料计算，树脂反应程度的控制，合成工艺的选择决定树脂的性能。
一般脲醛树脂的工艺包括对缩聚次数的选择，对缩聚温度的选择,对反应各阶段pH值的选择,对浓缩与不浓缩的选择。
2.1.2脲醛树脂的固化机理脲醛树脂的固化理论目前还没有确定，主耍分为两大理论体系：经典缩聚理论和胶体理论。
经典缩聚理论认为[14]，脲醛树脂的固化是树脂木身所具有的活性官能团和甲酸反应，或是活性官能团间发生反应，使树脂固化交联，形成三维网状结构。
经典理论认为树脂的固化是连续的，交接强度随着固化时间的延长而增加，但是许多树脂的固化现象用经典理论是无法解释的。
在1983年，胶体理论由pratt提出的，他认为脲酸树脂的固化过程是不连续的，是胶体粒子凝结、沉降的过程。
在理论上补充了经典理论的不足。
2.1.3脲醛树脂固化剂旳种类根据脲醛树脂的固化机理可知，用于脲醛树脂的固化剂应该是一些弱酸性的物质，如草酸，苯磺酸，无水苯甲酸等有机酸，或者也可以选用一些与树脂混合的时候能够放出酸的一些物质，如，氯化铵。
下面简介常用的脲醛树脂固化剂[15]：1)单组分固化剂目前在脲醛胶中使用最多的单组份固化剂，如，氯化铵，硫酸铵，它们具有价格低廉，水溶性好，无毒无味，使用方便等特点。
2)多组分固化剂使用此类固化剂为了延长树脂的适用时间，室温较高时候，单独使用胺类固化剂，树脂往往达不到使用的需要，所以常常使用多组分固化剂，另外，在气温较低时，为了使树脂固化更快，常常使用氯化按与盐酸组成二元固化剂体系，可这样可大大缩短固化时间。
其他多组分固化剂有氯化铵与尿素，氯化按与氨水等。
3)潜伏性引发剂潜伏性固化剂通常在普通状态时显示出化学惰性，而在某种特定温度下起作用的固化剂。
如，酒石酸，草酸，梓檬酸等，但效果并不理想，因此需根据具体需要来选择。
2.2脲醛树脂胶的改性研究UF树脂脆性大，在固化过程中易产生内应力而引起龟裂，耐水性和黏接强度都低于脲醛树脂胶點剂；毒性小，但在固化时会放出刺激性的甲酸，游离甲醛高，在使用时严重危害人的身体健康抗老化性能差、胶层脆性大、低摩尔比树脂初粘性差等缺陷。
这些缺点不但限制了它的使用范围，而且影响其产品的质量。
为了提高UF的综合性能，有必要对其进行改性。
近年来我国化学工作者经过不断的努力，取得了许多研究成果，极大地提高了产品的性能，基本上可以满足应用的要求。
目前UF树脂胶粘剂的改性主要从下面几方面入手：降低游离甲醛含量、改进UF树脂的合成工艺、改进耐水性、改进树脂稳定性和改进耐老化性。
2.2.1脲醛树脂胶的耐水性的改进UF树脂的耐水性主要是指其胶接制品经水份或湿气作用后能保持其胶接性能的能力，它比蛋白质胶粘剂的耐水性强，比酌酸树脂胶粘剂及三聚氰胺树脂胶粘剂弱，特别是耐沸水能力更弱，其制品在反复千湿的条件下尤其是在高温高湿条件下，胶接性能迅速下降，使用寿命显著缩短，限制了制品的使用范围。
2.2.1.1 UF胶耐水性差的原因UF树脂胶耐水性差的原因，主要在于固化后的树脂中存在着亲水性基团：经甲基、氨基等；此外，酸性固化剂的使用使胶层固化后显酸性，酸易使胶中的次甲基醚键水解。
因为用NH4CI作固化剂时，它与甲酸反应生成盐酸。
樋口光夫研究认为[16]用一种吸收酸的添加剂，既不阻碍树脂的固化，又可以除去酸，能使UF胶的耐水性迅速提高。
2.2.1.2改进UF胶耐水性(1)利用少量的三聚氰胺得到改性脲醛树脂，兼具PF、M及UF的优点，又互相弥补了缺点，成本略高于UF，综合性能可与PF媳美[17]。
(2)利用苯及羧基丁苯胶乳对UF进行改性。
改性后UF的耐水性及耐久性达到甚至超过PF。
(3)加入聚乙稀醇。
改善脲醛树脂胶黏剂的结构，降低脲醛树脂胶中游离轻甲基含量，从而达到提高耐水性及耐老化性的效果。
(4)利用麸阮，凝胶淀粉、淀粉碳酸酯等或造纸厂废液制成的碱木素、木质素磺酸盐对脲醛树脂进行改性，UF的耐水性有一定的提高。
