1.液状脲醛树脂胶黏剂

中文别名：液状脲醛树脂胶黏剂

英文名称：liquid urea-formaldehyde adhesive

主要成分：脲醛树脂

(1)性能指标

(2)生产原料与用量

(3)生产原理

①羟甲基脲的生成尿素与甲醛在中性至弱碱性介质(pH=7～8)中进行反应时，依摩尔比的不同，可生成一羟甲基脲、二羟甲基脲、三羟甲基脲和四羟甲基脲。羟甲基脲生成反应可表达如下：

这些反应在水溶液中是可逆的，反应进行到平衡的确立。羟甲基基团的依次引入均降低氨基基团剩余氢原子加成和缩合反应的能力。生成一、二和三羟甲基脲反应的速率常数比均为9:3:1。

尿素相当于4个官能团的单体，但在反应过程中，由于空间阻碍的原因，这些官能团并不全部进行反应。甲醛分子上的羰基具有双官能团的性能。反应式为：

所生成的N-羟甲基脲因分子内的氢键而稳定，继续反应则生成二羟甲基脲。如果甲醛过量很多，也可以生成三羟甲基脲和四羟甲基脲。

②树脂化反应在碱性催化反应中，反应停止在羟甲基脲阶段，但是酸的影响很容易使N-羟甲基脲变成共振稳定的正碳-亚氨离子，如：

然后，上式中的后一产物和适当的亲核反应对象发生亲电取代反应。因为尿素是一个酸性的NH化合物，其自身在这样的反应中可作为反应对象，从而按下式发生链增长，生成相对分子质量为数百的不溶于水或有机溶剂的聚亚甲基脲。

R₂N－CO－NH－CH₂＋H₂N－CO－NH₂－H₂NCONHCH₂NHCONH₂＋H⁺

羟甲基脲分子中由于存在活泼的羟甲基(－CH₂OH)，可进一步发生缩聚反应，生成具有线型结构的聚合物。在pH＜7时，羟甲基相互之间和羟甲基与尿素之间的反应是缩聚过程的基本反应，可能发生的反应如下。

a.一羟甲基脲的缩聚生成亚甲基键并析出水：

H₂N-CO-NH-CH₂OH+H₂N-CO-NH-CH₂OH→H₂N-CO-NH-CH₂-NH-CO-NH-CH₂OH+H₂O

H₂N-CO-NH-CH₂-NH-CO-NH-CH₂OH十H₂N-CO-NH-CH₂OH→H₂N-CO-NH-CH₂-NH-CO-NH-CH₂-NH-CO-NH-CH₂OH＋H₂O

b．一羟甲基脲和尿素缩聚生成亚甲基(-CH₂-)键并析出水：

H₂N-CO-NH-CH₂OH+ H₂N-CO-NH₂→H₂N-CO-NH-CH₂-NH-CO-NH₂＋H₂O

H₂N-CO-NH-CH₂-NH-CO-NH₂+H₂N-CO-NH-CH₂OH→H₂N-CO-NH-CH₂-NH-CO-NH-CH₂-NH-CO-NH₂+H₂O

c．二羟甲基脲缩聚生成二亚甲基醚键(-CH₂-O-CH₂-)并析出水和甲醛：

d．一羟甲基脲和二羟甲基脲缩聚并析出水：

尿素和甲醛缩聚产物的特征是既有羟甲基基团，又有亚甲基基团。树脂中这些基团的相对含量对黏度、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。

脲醛树脂与酚醛树脂不同。酚醛树脂不用固化剂，加热即能固化；而脲醛树脂要有固化剂，在室温或加热下，而且只有在树脂中含有游离羟甲基的情况下才进行固化。脲醛树脂转化为不熔不溶状态，这种转化是分子链之间形成横向交联的结果。横向交联不仅仅是分子键之间羟甲基相互作用，而且由于羟甲基和亚氨基的氢之间相互作用。脲醛树脂固化时可能发生下列的基本反应：

脲醛树脂转变成不熔不溶的化合物时放出水和甲醛，可以下列反应式表示：

树脂转变成固化状态经历三个阶段(甲、乙、丙阶段)。在甲阶段，树脂是可溶于水的黏性液体(或固体)；在乙阶段，树脂是凝胶状疏松体；进一步转变成不熔不溶状的丙阶段。与酚醛树脂不同，脲醛树脂即使在固化状态下，在溶剂中也能膨胀，加热时也可软化，这证明脲醛树脂在固化时生成的交联键数量少。

脲醛树脂为基料的胶黏剂的某些性质取决于脲醛缩聚作用机理和固化树脂空间结构的特点。在原树脂中羟甲基和醚基基团含量的增加，会引起胶黏剂固化过程中甲醛析出量的增加。如果在固化后的树脂中含有相当多的游离羟甲基基团，则粘接强度和耐水性明显降低。这些和其他一些特点，必须在各种脲醛树脂合成过程和应用过程中加以考虑。

尿素与甲醛之间反应的进程，受一系列因素的影响，其中包括不同缩合阶段的pH值、尿素与甲醛的摩尔比、反应温度。这些因素直接影响树脂相对分子质量的增长速度，因此在缩聚程度不同时，反应产物的性质有很大区别，特别是可溶性、黏度、固化时间，这些性质很大程度上取决于树脂的相对分子质量。

(4)生产工艺流程(参见图3-12)

图3-12  液状脲醛树脂胶黏剂生产工艺流程

①将175.7份甲醛(尿素与甲醛的摩尔比为1:1. 3)溶液加入反应釜D101中，用30％氢氧化钠溶液调pH为7.0～7. 5。

②加入第一次尿素65份后开始加热，升温到90～92℃。并在此温度下保持30min。此时反应液pH应降至6. 0～6. 5。

③用盐酸调pH至4. 2～4.5，在90～92℃下反应20～30min。当试样与水混合变乳白时即停止反应。

④此时反应液勃度应为15～18s(涂-4杯，20℃)。立即用30％氢氧化钠溶液调pH为6. 7～7. 0，并冷却至70～72℃。

⑤启动真空泵J104，开始真空脱水。在pH为6. 7～7.0,温度65～70℃下脱水量达到22%(对原料投入总量)时，折射率应为1. 450，即停止脱水。

⑥加入第二次尿素35份，在60℃补充缩合 30min。

⑦冷却到40℃以下放料。

(5)产品用途  一般多应用于木制品生产，如刨花板、胶合板、细木工板及中密度纤维板。