脲醛樹脂的幾種結(jié)構(gòu)-線性結(jié)構(gòu)脲醛樹脂-體性結(jié)構(gòu)脲醛樹脂
線性結(jié)構(gòu)脲醛樹脂：nHOCH2-NH-CO-NH-CH2OH = HO-[-CH2-NH-CO-NH-CH2-O]n-H + （n-1)H2O  (酸性條件)
體性結(jié)構(gòu)脲醛樹脂就是n個HOCH2-N(CH2OH)-CO-N(CH2OH)-CH2OH脫水（鏈上-CH2OH手尾連成鏈，N上-CH2OH一上一下脫水交聯(lián)，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)）
綜上，酸性條件得線性結(jié)構(gòu)脲醛樹脂，堿性得體型結(jié)構(gòu)。
在脲醛樹脂合成中，尿素和甲醛哪個對ph影響最大 為什么
甲醛是中性的，不電離出氫離子，
尿素是弱酸性的，會對反應(yīng)過程中前期的ph值調(diào)節(jié)有一定影響。
具體PH值調(diào)節(jié)對反應(yīng)進程的影響請參考：
加成反應(yīng)階段
    1) pH值在7～9時，在中性至弱堿性介質(zhì)中，尿素與甲醛生成穩(wěn)定的羥甲基脲。F/U摩爾比小于1時，生成一羥甲基脲白色固體，溶于水；F/U摩爾比大于1時，除生成一羥甲基脲外，還生成二羥甲基脲白色結(jié)晶體，在水中溶解度不大。如果甲醛過量很多，也可生成三羥甲基脲和四羥甲基脲，后者的存在還只有間接的證明。
    2) pH值在4～6時，在酸性介質(zhì)中反應(yīng)生成的羥甲基脲，進一步脫水縮聚生成次甲基脲和次甲基醚鍵連接的低分子化合物。因此，尿素與甲醛一直在弱酸性介質(zhì)中進行加成和縮聚反應(yīng)也是一種制造脲醛樹脂的工藝，這種工藝可以節(jié)省堿和酸的用量，縮短反應(yīng)時間。
    3) pH值在3以下時，在酸性介質(zhì)中生成的一羥甲基脲和二羥甲基脲立即脫水，生成次甲基脲，采用特殊的合成工藝在pH值為1條件下也可以合成脲醛樹脂。并且這種樹脂的次甲基鍵含量遠高于羥甲基鍵，次甲基醚鍵的含量極低，固化后樹脂的游離甲醛釋放量也極低。
    縮聚反應(yīng)階段
只以脲甲醛樹脂為例。
尿素與甲醛發(fā)生親核加成反應(yīng)，反應(yīng)如下：
第一步生成聚合前體：
H2N-CO-NH2 + 2H-CHO = HOCH2-NH-CO-NH-CH2OH (酸性條件）
H2N-CO-NH2 + 2H-CHO = HOCH2-N(CH2OH)-CO-N(CH2OH)-CH2OH (堿性條件）
第二步聚合：
    在堿性條件下，反應(yīng)停止在羥甲基脲階段。為了有利于縮聚反應(yīng)進行，將反應(yīng)介質(zhì)的pH值轉(zhuǎn)為酸性。
    在酸性條件下，一羥甲基脲和二羥甲基脲與尿素及甲醛進行縮聚反應(yīng)，主要生成次甲基鍵和少量醚鍵連接的低分子化合物。在pH值較低的的情況下，樹脂縮聚反應(yīng)速度快，易生成不含羥甲基的聚次甲基脲不溶性沉淀，使樹脂的溶解性降低。縮聚反應(yīng)速度激烈樹脂粘度增長很快，而且控制不好，樹脂容易凝膠。所以縮聚階段pH值的高低，應(yīng)根據(jù)F/U摩爾比的大小、甲醇含量高低而定。一般pH值在4～6之間。                                 用甲酸作固化劑固化時間短，操作難以掌握，用氯化銨作固化劑的固化時間較長操作好掌握些，另外用氯化銨作固化劑，其中多作的銨離子還可與樹脂中游離的甲醛反應(yīng)生成樹脂，降低游離甲醛對環(huán)境的影響。
在脲醛樹脂形成過程中,原料組分的摩爾比、反應(yīng)介質(zhì)的ｐＨ值、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間都是影響樹脂性能的重要因素.
甲醛/尿素(Ｆ/Ｕ)摩爾比的影響
在其他實驗條件相同的情況下,Ｆ/Ｕ摩爾比對脲醛樹脂游離甲醛含量影響的實驗結(jié)果列于表2.從表2可知,樹脂中游離甲醛含量隨著Ｆ/Ｕ摩爾比降低而減少,當(dāng)Ｆ/Ｕ摩爾比為1.07時,樹脂游離甲醛含量可降至0.2%以下.但是低Ｆ/Ｕ摩爾比不利于合成高質(zhì)量的脲醛樹脂,這是因為在合成脲醛樹脂的反應(yīng)中必須按反應(yīng)式(2)生成足夠量的二羥甲基脲,才有可能按反應(yīng)式(4)縮聚成高性能的線型分子結(jié)構(gòu)初期脲醛樹脂,從反應(yīng)式(2)可知,最有利于生成二羥甲基脲的Ｆ/Ｕ摩爾比為2.可見合成高性能脲醛樹脂需高Ｆ/Ｕ摩爾比和降低樹脂游離甲醛含量需低Ｆ/Ｕ摩爾比是相互矛盾的.為了解決這一矛盾,實驗采用Ｆ/Ｕ總摩爾比為1.07,一次加入甲醛溶液,四次加入尿素的合成工藝.前兩次加入尿素時Ｆ/Ｕ摩爾比分別為2和大于2,這樣Ｆ/Ｕ摩爾比完全能滿足加成反應(yīng)階段生成足夠多的二羥甲基脲的要求.根據(jù)化學(xué)平衡移動原理,尿素四次加入有利于甲醛更徹底的轉(zhuǎn)化,使反應(yīng)液中甲醛的含量降至最低.
反應(yīng)介質(zhì)ｐＨ值的影響
在甲醛與尿素反應(yīng)生成初期中間產(chǎn)物時,不同的ｐＨ值會使反應(yīng)歷程、生成物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)有很大差別.在堿性介質(zhì)中,甲醛與尿素經(jīng)加成反應(yīng)生成穩(wěn)定的初期中間產(chǎn)物,即一羥甲基脲和二羥甲基脲,這是希望的反應(yīng)產(chǎn)物.在酸性介質(zhì)中,由于氫離子的影響,甲醛與尿素將生成一次甲脲與二次甲脲等次甲基衍生物,這些產(chǎn)物會降低樹脂的機械強度.因此在反應(yīng)初期必須嚴(yán)格將ｐＨ值控制在7～7.5范圍.
在加成產(chǎn)物一羥甲基脲和二羥甲基脲縮聚階段,酸性介質(zhì)將加速縮聚反應(yīng)的進行.因此當(dāng)反應(yīng)液中的甲醛含量下降至2.5%左右,即甲醛加成反應(yīng)基本完成時,便可將反應(yīng)液的ｐＨ值降至4～5,以加快初期脲醛樹脂的生成,為進一步加速甲醛的徹底轉(zhuǎn)化創(chuàng)造有利條件.經(jīng)短時間縮聚后,反應(yīng)液的ｐＨ值應(yīng)調(diào)至6左右,使縮聚反應(yīng)在比較緩和條件下進行.同時在適當(dāng)?shù)臅r間間隔加入第二、第三、第四批尿素,以加速甲醛更完全地反應(yīng),從而達到降低游離甲醛含量地目的.脲醛樹脂合成過程調(diào)控ｐＨ值如圖1所示.
反應(yīng)時間的影響
反應(yīng)時間與脲醛樹脂的聚合度、物理性能及游離甲醛的含量密切相關(guān).若反應(yīng)時間過短,則聚合反應(yīng)不完全,會造成樹脂固含量低、粘度小、游離甲醛含量高及膠合強度低;若反應(yīng)時間過長,則會導(dǎo)致樹脂聚合度過高、粘度過大、水溶性差、儲存期短和樹脂質(zhì)量差.在反應(yīng)過程中,當(dāng)其他工藝條件確定的情況下,反應(yīng)時間可由反應(yīng)液的甲醛含量和反應(yīng)液的粘度或聚合度確定.而四次加入尿素的時間則由反應(yīng)液的甲醛含量確定,詳見圖1.
從圖1曲線可知:①反應(yīng)進行到140ｍｉｎ時,反應(yīng)液的游離甲醛含量已降至0.102%,樹脂此時實測粘度為14.2ｓ,符合實用要求,所以脲醛樹脂合成反應(yīng)的時間定為140ｍｉｎ.②加入第一批尿素后20ｍｉｎ,甲醛與尿素的加成反應(yīng)進行得很快,反應(yīng)液中得甲醛含量由26.40%降至3.20%,而后甲醛的含量緩慢下降,說明這段時間加成反應(yīng)接近平衡,應(yīng)該讓生成的一羥甲基脲和二羥甲基脲更快地縮聚為線型初期脲醛樹脂,以促進甲醛向生成羥甲基脲方向轉(zhuǎn)化,因此反應(yīng)30ｍｉｎ后將反應(yīng)液調(diào)至酸性是較合適的.圖1中還標(biāo)明第二批至第四批加入尿素的時間,這些加料時間是根據(jù)反應(yīng)液中甲醛含量下降趨勢而定的.只有在甲醛含量基本不變,化學(xué)反應(yīng)達到或接近平衡狀態(tài)時加料,才能取得降低甲醛含量的好效果.
反應(yīng)溫度的影響
提高反應(yīng)溫度能加速甲醛與尿素的加成反應(yīng)和羥甲基脲的縮聚反應(yīng).但是在脲醛樹脂制備過程中,必須將反應(yīng)溫度控制在一個適合的范圍,在反應(yīng)初期反應(yīng)溫度不宜過高以70～85℃為宜,否則會出現(xiàn)反應(yīng)溫度猛增,難以操作的局面,同時也不利于生成足夠量的二羥甲基脲.在酸性介質(zhì)的縮聚反應(yīng)中,應(yīng)嚴(yán)格地將反應(yīng)溫度控制在80～85℃之間.反應(yīng)溫度過高或過低都難以制出游離甲醛含量低、物理性能好的脲醛樹脂.即使在縮聚反應(yīng)后期,也就是第四次加入尿素時,反應(yīng)溫度對脲醛樹脂游離甲醛含量仍然起著重要作用.從表3中樹脂的性能表明,當(dāng)反應(yīng)溫度為65℃時,脲醛樹脂游離甲醛含量最低且其他物理性能也最好,可見65℃就是第四次加入尿素后適宜的反應(yīng)溫度.
脲醛樹脂膠粘劑:是尿素與甲醛在催化劑(堿性或酸性催化劑)作用下,縮聚而成的初期脲醛樹脂;在固化劑或助劑作用下,形成不溶,不熔的末期樹脂.

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