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尿素與甲醛反應得到的聚合物。又稱脲甲醛樹脂。英文縮寫UF。加工成型時發生交聯,製品為不溶不熔的熱固性樹脂。固化后的脲醛樹脂顏色比酚醛樹脂淺,呈半透明狀,耐弱酸、弱鹼,絕緣性能好,耐磨性極佳,價格便宜,但遇強酸、強鹼易分解,耐候性較差。

1 脲醛樹脂 -概述

  脲醛樹脂一般為水溶性樹脂,較易固化,固化后的樹脂無毒、無色、耐光性好,長期使用不變色,熱成型時也不變色,可加入各種著色劑以製備各種色澤鮮艷的製品。
  脲醛樹脂堅硬,耐刮傷,耐弱酸弱鹼及油脂等介質,價格便宜,具有一定的韌性,但它易於吸水,因而耐水性和電性能較差,耐熱性也不高。
  用途:可用於耐水性和介電性能要求不高的製品,如插線板、開關、機器手柄、儀錶外殼、旋紐、日用品、裝飾品、麻將牌、便桶蓋,也可用於部分餐具的製造。
  包裝:大口塑料桶或鐵桶,凈重20kg。
  儲運:存於陰涼通風處,儲存時間自生產日期起一個月,超過儲存期,經檢驗合格后仍可使用。

2 脲醛樹脂 -歷史

由尿素與甲醛經縮聚反應製得的熱固性樹脂。脲醛樹脂成本低廉,顏色淺,硬度高,耐油,抗霉,有較好的絕緣性和耐溫性,但耐候性和耐水性較差。它是開發較早的熱固性樹脂之一。1924年,英國氰氨公司研製,1928年始出售產品,30年代中期產量達千噸,80年代世界年產量已超過1.5Mt。

3 脲醛樹脂 -用途

甲醛是二官能度的化合物,若使它與四官能度的尿素縮聚成熱固性樹脂,則甲醛與尿素的摩爾比必須大於1,一般範圍為1.5~2。甲醛與尿素的摩爾比和反應介質的pH決定所得樹指的性能。通常是在pH值等於7~8的條件下,使尿素與甲醛縮聚成線型或分枝結構的樹脂水溶液,這種樹脂水溶液可直接用作膠粘劑。它能在酸性介質中固化,常用的固化劑有氯化銨、草酸、鄰苯二甲酸、硫脲等。氯化銨作固化劑可使脲醛樹脂在室溫下固化。脲醛樹脂膠粘劑主要用於木材加工工業中膠合板和人造板的生產。

製作塑料製品所用的脲醛樹脂的數量僅佔總產量的10%左右。在甲醛與尿素的摩爾比較低的情況下製得的脲醛樹脂,與填料(紙漿、木粉)、色料、潤滑劑、固化劑、穩定劑(六亞甲基四胺、碳酸銨)、增塑劑(脲或硫脲)等組分混合,再經過乾燥、粉碎、球磨、過篩,即得脲醛壓塑粉。壓制脲醛塑料的溫度140~150℃、壓力25~35MPa,壓制時間依製品的厚度而異,一般為10~60min。塑料製品主要是電氣照明設備和電話零件等。

4 脲醛樹脂 -消除毒性

脲醛樹脂是國內外木材工業的主要粘合劑。由於它膠合強度高、固化快、操作性好、生產成本低、原料豐富易得等一系列優點而得到廣泛應用。但是脲醛樹脂所含的遊離甲醛具有毒性,樹脂中的遊離甲醛含量越低,其毒性就越小。降低脲醛樹脂中遊離甲醛的含量有各種各樣辦法,其中最有效的方法是降低甲醛對尿素的摩爾比,但減少甲醛的用量,將會帶來脲醛樹脂生產工藝複雜化、終點控制難、樹脂固化時間延長和樹脂膠合強度和儲存穩定性降低等缺點。所以尋找一種有效消除低甲醛/尿素(F/U)摩爾比帶來弊病的方法是很有現實意義的。本研究採用低F/U摩爾比合成脲醛樹脂,從樹脂合成的原理出發,通過實驗找出最適宜的加料次數、加料比、加料時間,並確定樹脂合成過程中最適宜的pH值、反應溫度和反應時間,從而製備出低含醛量、穩定性好的脲醛樹脂。 脲醛樹脂的生產工藝規程有以下內容: 1.原料的檢驗。主要是檢驗甲醛和尿素的質量是否符合要求。根據甲醛的濃度和尿素的純度,計算工藝配方中甲醛和尿素的用量。 2.備料。在脲醛樹脂生產時一般總是先加甲醛,用泵把甲醛打入計量罐內,經計量後送入反應鍋內,沒有計量罐的可以把甲醛稱量後用真空泵抽入反應鍋內。尿素一般用磅秤稱量。 3.攪拌與升溫。經過計量的甲醛加入反應鍋后,開動攪拌器加鹼調PH 值至規定值,同時開蒸汽升溫,由於尿素和甲醛的反應整甲醛溶液的是放熱反應,因此在加尿素后,加熱至一定的溫度后應立即關汽,靠反應自發熱升溫至規定的溫度,並在規定的溫度保溫一段時間。蒸汽加熱時關汽的溫度隨設備材料及反應液用量多少而定。一般小反應鍋用量少,反應熱小,關汽溫度稍高,另外還和所用蒸汽壓力有關,蒸汽壓力大,則關汽溫度應低些。 4.反應液介質的PH值反應液介質的PH值對脲醛樹脂合成是很重要的條件因素,在規程中應明確地規定:在反應開始時PH值應該是多少,升溫至規定溫度后, PH值又應在什麼範圍內,當保溫結束后,PH 應該是多少。當用酸或氯化銨調酸處理時,PH 值也要有一定的範圍。 5.反應終點。反應終點是脲醛樹脂質量的關鍵。反應終點一般用4號塗料杯測定樹脂液從杯中流出的時間(s)。一般規定在某一溫度下測定樹脂液流出的時間(有一個比較窄的範圍);或者用樹脂液在水中的混濁度表示,如規定取出的樹脂液滴在20 ℃的水中出現混濁時為終點等。 6.反應終點后的處理。反應終點到達后首先應立即中和,即在到達反應終點后立即加鹼,使反應樹脂液的PH 值升高至規定的數值,同時應開冷卻水進行降溫處理 7.稱量和保管。脲醛樹脂製成后,冷卻到規定的溫度后可以放料,放料時應過磅計量,記錄每一鍋膠液的產量。成品脲醛樹脂最好貯存在塑料桶內,避免與鐵接觸,存放在陰涼處。

5 脲醛樹脂 -生產工藝流程

新型環保甲醛生產的脲醛樹脂,綠色環保,無毒無味。用新型環保甲醛在不加任何添加劑的情況下,做出的脲醛樹脂膠可以達到E1級或E0級。新型環保甲醛生產的脲醛樹脂是普通脲醛樹脂的升級換代產品。

原料配比

原料     規格   用量(公斤)   備註
  
甲醛     36.5%   600     普通甲醛
新型環保甲醛      400
尿素     含≥N46   300      市售
聚乙烯醇  2099或2299型號       適量
氫氧化鈉   30%    適量     壓鹼
氯化銨    20%    適量     調酸

生產工藝

  1. 將環保甲醛400公斤和普通甲醛600公斤,加入反應釜內,開動攪拌器。加聚乙烯醇(2099或2299型號)2~4公斤。
  2. 加尿素300公斤,開始升溫。
  3. 保溫反應結束后,用氯化銨調節PH值。
  4. 成膠后,降溫至45℃,停止攪拌,即可放料。

質量指標

外觀   乳白色黏液
粘度   0.25~0.4Pa.s
遊離甲醛含量   < 0.05
固化時間  45~65s
PH值   7.0~8.0
固體含量   > 50%
儲存期限(天)   > 20

工藝特點

  1. 成本低。環保甲醛售價完全和市售普通甲醛一樣。尿素用量小,佔總甲醛的30%,比普通環保脲醛樹脂節省約近50%尿素。
  2. 環保。該樹脂遊離甲醛含量很低,在製造過程中,味道就很小。成膠后,幾乎聞不到甲醛味道。用該樹脂製成的膠合板,經技術監督局化驗、檢測,完全達到了國標E2級和E1級。
  3. 生產工藝簡單。甲醛和尿素都是一次投料,前期甚至無需調節PH值,極易操作。

6 脲醛樹脂 -配圖

脲醛樹脂脲醛樹脂

7 脲醛樹脂 -相關連接

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