脲醛树脂.ppt

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1、脲醛树脂脲醛树脂的特点及用途脲醛树脂是尿素与甲醛在催化剂（碱性催化剂或酸性催化剂）作用下，缩聚而成的初期树脂聚合物。初期脲醛树脂在加工成型时发生交联固化，制品为不溶不熔的热固性树脂。固化后的脲醛树脂呈色较浅，一般为半透明状或（至）透明状。脲醛树脂的特点及用途脲醛树脂价格便宜，其或其改性树脂主要用于制造模压塑料，制成日用生活品和电器零件。由于其呈色浅和易于着色，添加染料和颜料后的制品往往色彩丰富瑰丽。其可应用于模压塑料、层压塑料、泡沫塑料、铸塑塑料等。脲醛树脂的特点及用途脲醛树脂制品具有绝缘的性能，耐磨性极佳，且耐弱酸、弱碱。因而被广泛应用于木材加工工业，如用作胶黏剂、油漆、中间涂料等。还可作板

2、材粘合剂、纸和织物的浆料、贴面板、建筑装饰板的处理剂等。脲醛树脂的合成尿素与甲醛水溶液在酸或碱的催化下缩聚而得到的线性脲醛低聚物，工业上现有工艺一般是以碱性介质作催化剂，在95左右进行反应，通过调节甲醛尿素之摩尔比，一般为1.52.0，以保证树脂的固化能力。脲醛树脂的合成合成脲醛树脂反应的第一步是生成一、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。脲醛树脂的合成反应是经过两类化学反应形成的，即尿素和甲醛在酸或碱的催化下，首先进行加成反应，形成初期中间体（羟甲基脲）后，再进行缩聚反应，并最终形成树脂，即树脂化反应。（1）加成反应：尿素与甲醛在碱性介质（即pH7）中进行加成反应，生成比

3、较稳定的羟甲基脲。H2NCONH2+HCHO H2NCONHCH2OH （单羟甲基脲）同理还可生成相应的二羟甲基脲和三羟甲基脲以及理论上的四羟甲基脲（可能是因为位阻过大难以生成）。脲醛树脂的合成脲醛树脂的合成（2）缩聚反应：初期中间体形成后，加热或在酸性介质中脱水缩聚，形成线性结构的初期脲醛树脂。单羟甲基脲的缩聚生成亚甲脲并析出水。2H2NCONHCH2OH H(NHCONHCH2)OHH2O同理，初期中间体之间以及初期中间体与尿素或者甲醛之间同样发生脱水缩聚反应。并且随着反应的进行，聚合物的分子量越来越大。脲醛树脂的合成脲醛树脂的固化反应在未固化前，脲醛树脂是由取代脲和亚甲基或少量的二亚甲基

4、链节交替重复生成的多分散性聚合物。取决于反应条件，分子链上有不同程度的羟甲基或短的支链。固化时，这些分子之间通过羟甲基（或甲醛，或-CH2OCH2-的分解物）与-NH-反应形成-CH2-的交联，成为三维空间结构。脲醛树脂的链结构除了生成线性结构外，还生成空间结构的交联网状结构。脲醛树脂三维空间结构可以用下式示意：脲醛树脂的结构与性能脲醛树脂的低聚物，为相对分子量低的线性低聚度羟甲脲，一般能溶于水，易制成水溶液。可用于制成价格便宜的脲醛树脂胶黏剂和涂料。由于分子量相对较低，分子链段运动阻力较小，且分子的自由体积较大，在通常温度下呈液态，初期黏度较低。脲醛树脂的结构与性能由脲醛树脂的加成聚合反应以

5、及聚合物化学结构可知在脲醛树脂中存在大量的各类基团：一羟甲基、二羟甲基、三羟甲基；氨基、亚氨基；甲基、亚甲基；二甲基醚基、亚甲基醚基等等。树脂中的这些基团的相对含量对脲醛树脂的粘度、贮存稳定性、与水混合性、固化速度和脲醛树脂的其他性质影响很大。脲醛树脂的结构与性能脲醛树脂的固化：在固化剂存在条件下，脲醛树脂转化为不溶不熔状态，这种转化是分子链之间在游离羟甲基作用下，形成横向交联的结果。此外，脲醛树脂中的羟甲基氢与主链上的醌基氧形成氢键，同样起到使得脲醛树脂固化交联作用。脲醛树脂的结构与性能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130160加热固化，促进剂如硫酸锌、磷酸三甲酯、草

6、酸二乙酯等可加速固化过程。铵盐和游离甲醛反应生成酸的反应式如下 4NH4Cl+6CH2O=4HCl+(CH2)6N4+6H2O 生成的酸（H+,酸性介质）使得固化加速。脲醛树脂的结构与性能脲醛树脂的主链为含有碳氮相间的杂链结构，其主链有极性，分子间相互作用力比非极性主链大，因此其耐热性和强度较好。但正因为主链含有极性，使得其更水解或酸解。脲醛树脂的结构与性能在酸性介质中，尿素与甲醛会反应生成一定数量的Uron环（氧杂-3，5-二氮环己基-4-酮）结构小分子，然后再进一步聚合成具有Uron环链节的高分子。一方面，由于Uron环的耐水解能力比亚甲基二脲好，所合成的树脂有利于提高其胶接制品的耐水性和

7、降低甲醛释放量。脲醛树脂的结构与性能脲醛树脂中Uron环分子结构及其在聚合物分子链中的结构。脲醛树脂的结构与性能另一方面，在树脂分子中引入Uron环链接，由于Uron环的端活性不比羟甲基高，可相对降低脲醛树脂的交联密度，增加树脂分子链的长度，即缩聚程度提高。所以树脂的的初黏性较好，预压性能提高。但是随着树脂分子中Uron环数量的增加，会导致树脂的固化速率减慢，影响其应用。脲醛树脂的结构与性能脲醛树脂经固化后形成交联结构。一定程度交联高分子的最大特点是既不能溶解，也不能熔融（不溶不熔），这是因为分子之间经过交联后，分子链形成具有一定强度的网状结构，分子之间不能相对滑动。在适当的交联度时，其能表现

8、出很好的可逆弹性形变（高弹性）和相当的强度，还有良好的耐热、耐溶剂性能，成为性能优良的弹性体材料。脲醛树脂的结构与性能脲醛树脂分子结构上含有极性氧原子，所以对物面附着力好。因此可以用于底漆，中间层涂料，以提高面漆之间的结合力。由脲醛树脂固化后的漆膜，树脂的分子结构呈较疏网状结构，因此具有一定的弹性，且挠曲性较好。脲醛树脂的缺点及其改性由于脲醛树脂存在初粘差、收缩大、脆性大、不耐水、易老化、释放甲醛和固化放出甲醛污染环境，损害健康等缺点，必须对其进行改性，提高性能，扩大应用。此外脲醛树脂可根据不同的使用要求，加入改性剂后可明显改善性能。脲醛树脂的缺点及其改性提高初粘性提高脲醛树脂的初粘性，可加入

9、聚乙烯醇、聚乙二醇、羟甲基纤维素等改性剂，但这些物质价格较高，因此可选用淀粉类物质，尤其是淀粉在脲醛树脂合成开始就加入，效果更好。在合成过程中淀粉可能发生水解作用，生成各种糊精等，由于淀粉相对分子质量很大，溶解后粘度也很大，加入少量就可制得粘度较大的脲醛树脂。同时淀粉分子链上的羟基、羟甲基以及因水解产生的醛基等可能参与脲醛树脂的合成反应，不仅提高了初粘性，而且粘接强度和储存稳定性也有提高。脲醛树脂的缺点及其改性减小收缩性 脲醛树脂在固化时收缩率较大，容易产生裂纹，使胶层产生内应力，从而使得其粘度强度下降。为了降低脲醛树脂固化时的收缩率，通常向树脂胶液中加入一些填充剂，如面粉、淀粉、血粉和a-纤

10、维素粉、木粉、豆粉等。脲醛树脂的缺点及其改性降低脆性为了降低脆性，提高韧性可加入聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛溶液、聚醋酸乙烯乳液、VAE溶液等，由于它们在聚聚合物中引入了其他分子链，增加了高分子链的旋转自由度，空间阻碍小，使得高分子主链变得柔软，并且不会发生增塑剂迁移，保证了产品永久性柔软。同时也可提高初粘性和耐老化性。脲醛树脂的缺点及其改性改进耐水性脲醛树脂的耐水性主要是指其胶接制品经水分或湿气作用后能保持其胶接性能的能力。由于脲醛树脂分子中含有亲水性的羟甲基（-CH2OH）、羰基（-CO-）、氨基（-NH2）和亚氨基（-NH-）等基团，所以耐水性差。其制品在反复干湿的条件下尤其是在高温高湿条件

11、下，胶合性能迅速下降，使用寿命显著缩短，限制了制品的使用范围。脲醛树脂胶的耐水性的改进方法主要是通过共混、共聚或加入一些其它增量剂的方法来实现的。脲醛树脂的缺点及其改性改进耐水性在合成脲醛树脂时加入少量的三聚氰胺、苯酚、间苯二酚、烷基胺、糖醛等都能有效地改进脲醛树脂的耐水性。加入硫酸铝、磷酸铝等作为交联剂，也可明显提高耐水性。在调胶时加入木粉、面粉、豆粉、氧化铁、膨胀土等填料，也能提高耐水性。采用苯酚改性脲醛树脂，在树脂中引入苯环结构，封闭了树脂的吸水基团，使树脂的耐水性和耐老化性显著改善。也可将间苯二酚或三聚氰胺加入固化剂组分之中，还可将丙烯酸酯共聚乳液与脲醛树脂共混都可以提高耐水性。脲醛树脂的缺点及其改性提高粘接强度采用多元复合添加剂如聚乙烯醇和苯酚，可改善脆性，提高耐水性和粘接强度。再采用中性-弱酸-弱碱复合工艺，在中温下进行反应，制得的脲醛树脂剪切强度是原脲醛胶的10倍以上，耐水性和耐沸性大为提高。