粉末脲醛树脂的开发与应用进展
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脲醛树脂的生产与市场前景发展计划部 郭建华摘 要 主要论述了脲醛树脂胶国内外生产现状与应用需求、工艺技术及其技术进步、装置经济规模、技术指标、发展趋势及政策导向等情况,指出环保型粉状固体脲醛树脂仍具有较好的发展前景,在具有尿素、甲醇原料等优势的化工企业,根据市场区位优势可适时介入。
关键词 脲醛树脂 生产 市场 前景1 概述脲醛树脂(Urea-formaldehyde Resin)是一种性能好、成本低廉、强度高的胶粘剂,现已成为应用最广泛的一种合成胶粘剂,是合成胶粘剂产品中产量最大的品种,主要用于生产人造板材。
脲醛树脂具有较好的粘合强度、耐热性、耐光性、耐腐蚀性;低分子量聚合物能溶于水,可用水作介质,而不需要有机溶剂;固化时间较短,在常温或加热条件下均能较快固化,从而缩短生产周期,并且固化后颜色较浅,不会污染制品;不易燃烧,使用方便;生产工艺简单,投资少。
这些优点使脲醛树脂成为国内外使用量最大的胶粘剂品种,大量用于刨花板、胶合板、纤维板等各种人造板材以及家具制造、室内装修等行业。
但脲醛树脂也有其弱点:在固化时收缩率较大,胶层易产生裂缝,耐水性差;含有游离甲醛,用它制造的人造板用于家具和室内装修,游离甲醛从人造板中挥发出来的速度很慢,使室内空气中甲醛含量长期超标,对人的健康不利,尤其对眼睛、肝脏等器官影响较大,对于抵抗力较弱的儿童甚至可能引发白血病等严重疾病。
高游离甲醛含量的脲醛胶是诱发“装修病”的主要原因,也是室内污染的主要污染源。
美国和欧盟早已把甲醛定为可能致癌的物质,世界各国也纷纷制定了限制甲醛浓度的法规。
众多专家指出,只有采取先进生产工艺,有效降低脲醛树脂的毒性,符合日益严格的环保要求,保障消费者的身体健康,才能保证脲醛胶在胶粘剂行业的主导地位。
环保型脲醛胶是脲醛树脂胶的发展方向。
游离甲醛的含量一般依据国际公认的欧洲标准判定,即用脲醛胶制成人造板后,利用钻空法测量板材中的游离甲醛含量,据此判定脲醛胶的游离甲醛指标,具体如表l所示,表中El和E2级脲醛胶属环保型。
关于脲醛树脂发展的研究摘要:随着经济的发展,在木材、建筑、轻工、纺织行业中使用的胶粘剂需求仍将大幅度增加, ,给脲醛树脂的发展创造了良好的先决条件。
进一步发展绿色节能的脲醛树脂生产工艺,能够改变其市场供应紧张局面,满足消费者日益增长的环保需求,将会促进建筑、塑料、纺织、涂料、木材加工业的可持续发展,因而具有十分重要的意义。
关键词:脲醛树脂尿素甲醛胶粘剂1结构与性能脲醛树脂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。
其结构式为[-NH-CO-NH-CH2-]n脲醛树脂一般为水溶性树脂,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,具有一定的韧性,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。
但它易于吸水,因而耐水性和电性能较差,耐热性也不高。
遇强酸、强碱易分解,耐候性较差。
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。
2研发历史脲醛树脂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。
国外80 年代开发出粉状脲醛树脂后, 在美、英、法、日等许多国家内获得越来越广泛应用, 使之逐渐发展成为合成胶粘剂的第一大胶种,占胶粘剂总用量的一半左右。
在80 年代,国内有55 %的甲醛用于生产脲醛树脂,年需求增长率为6~8 %。
脲醛树脂固化剂及其发展状况1.1脲醛树脂1.1.1 脲醛树脂的重要作用随着我国人民生活水平的不断提高,建筑装潢、家居装饰等对人造板的需求与日俱增,我国人造板的产量和品种结构均有较大的变化,人造板胶粘剂也得以迅速发展。
脲醛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,制成的人造板(胶合板、细木工板、刨花板、中密度纤维板(medium density fiberboard,MDF)等)有一定的耐水胶合强度,处理和应用容易。
1.1.2 脲醛树脂的性质及其制法脲醛树脂(urea-formaldehyde resins) 尿素与甲醛反应得到的聚合物。
又称脲甲醛树脂。
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。
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。
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。
1.2脲醛树脂固化机理1.2.1 脲醛树脂固化的经典缩聚理论经典缩聚理论认为,当甲醛与尿素的摩尔比大于1.0时,脲醛树脂的合成与固化反应属于体型缩聚;一般作为胶粘剂使用时,通过控制反应程度(低于凝胶点)先合成脲醛树脂初期树脂,胶接制品时再进一步缩聚交联成体型结构。
经典理论认为,脲醛树脂初期树脂的生成分两个阶段。
第一阶段即碱性介质中甲醛与尿素的加成(羟甲基化)阶段,它取决于尿素与甲醛的摩尔比,可生成一羟甲基脲、二羟甲基脲、三羟甲基脲.虽然尿素具有4个官能度,但四羟甲基脲却从未被分离出来。
综述专论化工科技,2005,13(4):50~54SCIENCE &TECHNOLO GY IN CHEMICAL INDUSTR Y收稿日期:2005204214作者简介:严顺英(1982-),女,云南大理人,昆明理工大学在读硕士,主要从事精细化工、高聚物合成方面的研究。
33通讯联系人。
3基金项目:云南省教育厅科学研究基金项目(0112045)。
脲醛树脂的研究现状与研究前景3严顺英,顾丽莉33(昆明理工大学生化学院,云南昆明650224)摘 要:从脲醛树脂胶粘剂的合成机理、合成工艺参数及条件、游离甲醛含量的降低、树脂的改性、树脂的固化理论及化学构造等方面,综述了近几年来前人对脲醛树脂胶粘剂的研究进展,同时结合近期的研究工作,分析并提出了该合成树脂的未来研究方向。
关键词:脲醛树脂;合成机理;工艺;游离甲醛;改性;固化理论;化学构造中图分类号:TQ 323.3 文献标识码:A 文章编号:100820511(2005)0420050205 脲醛树脂(U F 树脂)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、不熔的末期树脂[1]。
脲醛树脂于1844年由B.Tollens 首次合成,1896年在C.G oldschmidt 等的研究后首次使用,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。
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的[2]。
由于其优点被广泛应用于木器加工、胶合板、刨花板、人造板的生产及室内装修等行业,是目前粘合剂中产量最大的品种,占木材胶粘剂总产量的80%以上。
具有其它胶种难以取代的竞争力。
1 市场销售现状与展望1.1 市场销售现状脲醛树脂胶的消费主要集中在亚洲、西欧和北美等。
2001年西欧的消费量为2500kt ,美国消耗800kt ,印尼消耗750kt ,中国内地消耗达到1000kt 。
脲醛树脂胶黏剂的现状及改性研究( 南京工程学院材料工程学院材料071 费云锋 205070119 )摘要:本文论述了脲醛树脂胶黏剂的现状,综述了脲醛树脂加工中,通过降低甲醛与尿素的物质的量比、改进合成工艺、添加改性粒子等几种方法,降低游离甲醛毒性,并对脲醛树脂加工改性方面存在的问题进行了总结和展望。
关键词:脲醛树脂;游离甲醛;环保;淀粉;纳米SiO2一.引言脲醛树脂(UF树脂)具有胶合强度高、耐水、耐热、耐腐蚀性、固化快、固化胶层无色、制做简单、操作性能好、性能优良成本低廉、原料来源丰富等一系列特点,成为我国人造板生产的主要胶种,并在材料黏结、竹木加工、纸张黏结、钢化涂料、多彩花纹涂料等行业中广泛应用,是市场上需求量最大的胶黏剂之一[1.2]。
二.脲醛树脂的现状脲醛树脂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、不熔的末期树脂[3]。
1844 年由B.Toiiens 首次合成,直到1896 年在C.Goldschmidt 等研究后首次使用,1929 年英国首先在工业化中应用。
我国脲醛树脂胶黏剂于1957年开始工业化生产,1962 年成为胶合板生产的主要胶黏剂,基本上取代血胶和豆胶。
目前,由于其制造简单、使用方便、成本低廉、性能优良,已成为我国人造板生产的主要胶种,也是世界各国木材工业,尤其是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黏剂[4、5]。
不过,脲醛树脂胶粘剂也存在一些缺点,如游离甲醛含量高、耐水性差、胶层固化后脆性大、耐老化性能差等,因而限制了其使用范围。
特别是游离甲醛的存在,在很大程度上限制了其使用。
三.降低脲醛树脂毒性的研究3.1 控制甲醛与尿素理的摩尔比一般来说,甲醛与尿素的摩尔比越高,树脂中游离甲醛含量就越高,产品的毒性就越大。
脲醛树脂的发展现状
脲醛树脂是一种热固性树脂,具有良好的耐热性、耐候性和电绝缘性能。
它广泛应用于制造耐热性、耐候性和电绝缘性能要求较高的产品。
目前,脲醛树脂的发展方向主要集中在以下几个方面:
1. 绿色环保:随着环保意识的提高,绿色环保已经成为各种工业产品的发展趋势。
脲醛树脂也在不断追求更环保的生产方法和原材料,减少环境污染和对人体的危害。
2. 功能改性:通过改变树脂的结构和添加功能性填料,可以提高脲醛树脂的性能,如耐热性、耐候性、电绝缘性能等。
目前,一些改性脲醛树脂已经用于制造高温电气绝缘材料、耐候性建筑材料等领域。
3. 新应用开发:随着科技的进步和社会的发展,新的应用领域不断涌现。
脲醛树脂的性能优势使其在航空航天、汽车、电子、建筑等领域具有广阔的应用前景。
近年来,脲醛树脂在新能源汽车、高速列车等领域的应用得到了较大的发展。
4. 国际竞争:脲醛树脂是国际上广泛使用的一种热固性树脂,市场竞争相对较激烈。
中国的脲醛树脂产业需要与国际市场接轨,提高产品质量和技术水平,以在国际市场上占据一定的份额。
综上所述,脲醛树脂的发展现状主要包括绿色环保、功能改性、
新应用开发和国际竞争等方面的努力。
随着科技的进步和人们对产品性能要求的提高,脲醛树脂有望在更多领域发挥重要作用。
三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂研究进展1 前言脲醛树脂于1844年合成成功[1],1931年首次在市场销售。
此后由于原料充足、价格低廉而被广泛应用于木材加工行业中。
现在,脲醛树脂在木材加工、造纸、油漆等行业,是用量最大的一种胶粘剂,约占70%多[2]。
2000年全世界UF胶年用量超过250万t,国内用量为40.8万t左右。
但是,脲醛树脂耐水性差,固化后胶层脆性大、耐老化性能差、贮存期短、游离甲醛含量高,因此,限制了其使用范围。
多年以来人们采用各种方法对其进行改性,用三聚氰胺改性就是其中之一。
目前,世界发达国家已将三聚氰胺改性脲醛树脂广泛用于各类人造板生产,并且根据生产板种的性能要求(主要是防水性)灵活地调整三聚氰胺的用量使产品形成系列。
日本的各类胶合板、中密度纤维板(MDF)生产用的都是三聚氰胺改性脲醛树脂胶,既解决了防水与防潮要求,又实现了降低游离甲醛释放量的目的。
另外,法国、德国及北欧各国也已广泛使用这类胶粘剂。
我国近年来人造板品种在不断增加,如防潮型人造板和准耐水级人造板等,无论用普通脲醛胶,还是用酚醛胶都不能满足产品性能及环保要求,因此,发展三聚氰胺改性脲醛胶是很有现实意义的。
2 三聚氰胺改性脲醛树脂概述我们知道,固化后的脲醛树脂结构还存在着如羟基、氨基、亚氨基、羰基等亲水基团。
用三聚氨胺改性脲醛树脂目的是针对脲醛树脂存在耐水性差、游离甲醛含量高的原因,用一定量的三聚氰胺进行改性,以提高脲醛树脂的耐水性、尺寸稳定性、耐龟裂性、耐磨性并降低游离甲醛的含量。
生产实践证明了用三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂是提高其性能的有效方法。
早在1944年,McHale就用三聚氰胺来提高脲醛树脂的耐水性。
1947年,Delmonte用三聚氰胺来提高脲醛树脂的耐沸水性能,结果如图1所示。
1965年Houwink和Salomon将脲醛树脂胶粘剂、三聚氰胺树脂胶粘剂、三聚氰胺尿素甲醛共缩合树脂胶粘剂的耐沸水能力进行比较,结果如图2。
脲醛树脂规模
脲醛树脂是一种非常重要的化工原料,广泛应用于建筑、陶瓷、木材等领域。
随着我国化工产业的快速发展,脲醛树脂规模也呈现快速增长的趋势。
一、脲醛树脂的定义和性质
脲醛树脂是由尿素和甲醛或其他醛类化合物反应而得到的一种有机聚合物。
其主要特点是具有出色的耐热性、耐水性和耐化学性,同时也是一种比较硬的材料。
二、脲醛树脂的应用领域
由于其优异的性能,脲醛树脂被广泛运用于众多领域,其中最为重要的应用领域有:
1、建筑领域:脲醛树脂被用于制造保温材料和装饰材料,如隔热板和装饰板等。
2、陶瓷领域:脲醛树脂是一种肥料油墨中的重要原料,主要用于制造颜料和涂料。
3、木材领域:脲醛树脂也可以被用于制造胶合板和中密度纤维板等木材用材料。
三、脲醛树脂规模的发展趋势
随着我国经济快速发展,建筑、陶瓷和木材等领域对于脲醛树脂的需求也越来越大。
同时,由于脲醛树脂具有出色的性能,其在其他行业的应用也在不断地拓展。
据预测,未来几年内,脲醛树脂市场的规模将会持续增长。
其中,建筑领域的需求将占据主导地位。
四、总结
脲醛树脂作为一种非常重要的化工原料,具有很好的应用前景。
随着其在各个领域的应用不断扩大,未来其市场规模也将继续扩大。
因此,我们应该加强对脲醛树脂的研究和应用,推动我国化工产业的健康发展。
综述与专论脲醛树脂应用广泛,用作人造板材、砂布的胶粘剂、玻璃纤维粘合剂、涂料的交联剂及土壤的加强剂等,人造板材胶粘剂是脲醛树脂最主要的应用,目前脲醛树脂胶粘剂占人造板用胶量的90%,占木材加工业胶粘剂总消耗量的60%。
脲醛树脂成本低、颜色浅、能快速固化、有良好的粘合强度和耐热性,可制成水溶性、水分散型、溶剂型等各种形态的脲醛树脂。
近年来,随着低甲醛脲醛树脂、改性脲醛树脂及环保脲醛树脂等产品的出现,使脲醛树脂的合成工艺又有新的突破[1-3]。
因而,有必要就近年来脲醛树脂的合成工艺研究进行综述和评论。
1低甲醛脲醛树脂的合成工艺研究脲醛树脂胶层脆性大、耐水性差,尤其是在使用过程中会分解释放出对人体有害的甲醛气体,因此应用范围受到了极大的限制。
近年来,人们对脲醛树脂的合成和固化以及甲醛释放机理进行了大量的研究。
哈斯朝鲁等[4]报道了根据尿素与甲醛加成-缩聚反应机理,研究了在低甲醛脲醛树脂合成过程中原料组分的摩尔比、催化剂的用量、反应温度和反应时间等条件对产品的粘性、脆性、耐水性等性能的影响,从而开发合成了一种新型的脲醛树脂胶。
该产品经过实验结果表明,U∶F的摩尔比为1∶1、催化剂(NH3·H2O)用量为6ml、反应最高温度为92℃、总反应时间为1.5h时产品具有较好的性能。
李彦涛等[5]研究了在中强酸(pH=3.5)条件下,对F/U摩尔比与游离甲醛含量的关系以及pH值对脲醛树脂和胶合板性能的影响进行了试验,确定了适宜的配方和工艺条件,合成了一种新型的低甲醛脲醛树脂。
将该产品用于压制的胶脲醛树脂的研究进展王文元(昆明理工大学化学工程学院,云南昆明650224)摘要:综述了近年来脲醛树脂的研究进展,从低甲醛脲醛树脂的合成工艺研究、改性脲醛树脂的合成工艺研究、环保脲醛树脂的合成工艺研究等方面进行了归纳和评述,展望了脲醛树脂未来的研究方向和发展前景。
关键词:脲醛树脂;低甲醛;改性;环保;进展中图分类号:TQ323.3文献标识码:A文章编号:1006-253x(2007)06-024-4ResearchProgressofUrea-formaldehydeResinWANGWen-yuan(FacultyofChemicalEngineering,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650224,Yunnan,China)Abstract:Areviewofrecentresearchprogressesofurea-formaldehyderesinwaspresentedanddis-cussedinthepresentpaper.SummaryfromthesynthesiscraftresearchoflowformaldehydeUFresin,thesynthesiscraftresearchofmodifiedUFresin,andthesynthesiscraftresearchofenviron-mentalprotectionUFresinwerereviewed.Thedevelopmenttrendsandapplicationperspectivesofurea-formaldehyderesininthefuturewereforecast.Keywords:UFresin;lowformaldehyde;modification;environmentalprotection;progress收稿日期:2007-3-29作者简介:王文元(1980-),男,山东济宁人,硕士研究生,专业为应用化学。
关于脲醛树脂发展的研究摘要:随着经济的发展,在木材、建筑、轻工、纺织行业中使用的胶粘剂需求仍将大幅度增加, ,给脲醛树脂的发展创造了良好的先决条件。
进一步发展绿色节能的脲醛树脂生产工艺,能够改变其市场供应紧张局面,满足消费者日益增长的环保需求,将会促进建筑、塑料、纺织、涂料、木材加工业的可持续发展,因而具有十分重要的意义。
关键词:脲醛树脂尿素甲醛胶粘剂1结构与性能脲醛树脂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。
其结构式为[-NH-CO-NH-CH2-]n脲醛树脂一般为水溶性树脂,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,具有一定的韧性,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。
但它易于吸水,因而耐水性和电性能较差,耐热性也不高。
遇强酸、强碱易分解,耐候性较差。
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。
2研发历史脲醛树脂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。
国外80 年代开发出粉状脲醛树脂后, 在美、英、法、日等许多国家内获得越来越广泛应用, 使之逐渐发展成为合成胶粘剂的第一大胶种,占胶粘剂总用量的一半左右。
在80 年代,国内有55 %的甲醛用于生产脲醛树脂,年需求增长率为6~8 %。