第24卷第3期2006年5月石化技术与应用PetrochemicalTechnologyApplicationVol.24No.3May2006环境工程230232环保型脲醛树脂的合成刘军1王挺21.中国石油兰州石化分公司石油化工研究院甘肃兰州7300602.中国石油兰州石化分公司合成橡胶厂甘肃兰州730060摘要:以尿素和甲醛为单体三聚氰胺和聚乙烯醇为改性剂在反应温度为85℃pH值为5.5甲醛/尿素摩尔比为1.2聚乙烯醇与三聚氰胺用量分别为尿素2和3的条件下可制备环保型脲醛树脂。结果表明试样的剪切强度可达2.0MPa游离甲醛质量分数为0.026耐沸水时间为93min稳定性好。关键词:尿素甲醛脲醛树脂三聚氰胺聚乙烯醇剪切强度稳定性中图分类号:TQ224.14文献标识码:B文章编号:1009-0045200603-0230-03脲醛树脂是人造板工业中的主要胶黏剂随着人们物质生活水平的不断提高及环保意识的增强对甲醛危害的认识加深生产低毒、环保型的胶合板受到普遍关注。目前生产甲醛含量低耐水性好剪切强度高成本低的脲醛树脂已成为研究热点1-3。本工作采用降低甲醛/尿素摩尔比下同添加三聚氰胺和聚乙烯醇改性剂等方法生产低游离甲醛的脲醛树脂。1实验部分①1.1原材料尿素、甲醛和乌洛托品工业品为中国石油兰州石化分公司化肥厂产品。三聚氰胺化学纯和聚乙烯醇工业品为兰州维尼纶厂产品。其他为市售品。1.2试样制备将甲醛倒入带有搅拌器的三口烧瓶中升温至40℃时加入占尿素总质量分数25的乌洛托品恒温搅拌10min待后者完全溶解后加入占总质量分数50的尿素和三聚氰胺占尿素总质量分数的3下同。缓慢升温至8590℃恒温反应40min随后加入剩余的尿素和聚乙烯醇占尿素总质量分数的2下同继续恒温反应当pH值为5.56.0时终止反应。冷却至40℃以下用30的氢氧化钠溶液调节pH值为7.5时出料。1.3性能表征根据GB/T14074.10—93测定胶黏剂的剪切强度。根据GB/T14074.16—93测定试样游离甲醛质量分数。根据GB/T14074.5—93测定试样总固物质量分数。按涂-4杯法测定试样黏度。2结果与讨论2.1反应温度对胶黏剂性能的影响尿素与甲醛的反应分为2个阶段:首先是尿素与甲醛反应生成羟甲脲然后再缩合成脲醛树脂。后者反应速度与温度有很大的关系当温度升高时反应速度加快生成脲醛树脂的相对分子质量增加从而影响脲醛树脂的性能。当pH值为5.5甲醛/尿素为1.2时反应温度对胶黏剂性能的影响见表1。表1温度对胶黏剂性能的影响反应温度/℃总固物质量分数/剪切强度/MPa游离甲醛质量分数/6045.81.670.0328049.71.870.0289052.32.010.0279552.72.040.027由表1可知随反应温度的上升试样剪切强度与总固物质量分数均增加4游离甲醛质量分数略有下降。当反应温度达到95℃时反应①收稿日期:2005-08-02修回日期:2006-02-10作者简介:刘军1970—男重庆合川人工程师。现从事环境化工研究工作。已发表论文2篇。速度过快不易控制故本工作以8590℃为宜。2.2pH值对胶黏剂性能的影响羟甲脲缩聚生成脲醛树脂的反应是在酸性条件下进行的。反应体系的pH值越低其反应速度越快生成的聚合物相对分子质量就越高。当反应温度为85℃甲醛/尿素为1.2时随体系pH值的提高试样的剪切强度和总固物质量分数下降游离甲醛质量分数上升见表2。但pH值过低容易产生凝胶所以pH值一般控制在5.56.0比较合适。表2pH值对胶黏剂性能的影响pH值总固物质量分数/剪切强度/MPa游离甲醛质量分数/4.553.82.050.0255.053.42.020.0265.552.71.920.0276.545.61.820.0297.040.21.780.0318.030.51.240.0309.025.60.380.0312.3甲醛/尿素对胶黏剂性能的影响由表3可知当反应温度为85℃反应体系pH值为5.5时随着甲醛/尿素的增大胶黏剂的剪切强度增大但游离甲醛质量分数也增加甲醛/尿素为1.2时游离甲醛质量分数较低而其他性能也较好所以甲醛/尿素以1.21.3为宜。表3甲醛/尿素对胶黏剂性能的影响甲醛/尿素摩尔比黏度变化3/s剪切强度/MPa游离甲醛质量分数/1.0411.340.0241.2251.940.0251.3202.360.0381.4182.890.0461.5153.120.0631.643.180.0731.733.190.1151.823.210.1493试样贮存24h后的黏度变化。2.4聚乙烯醇用量对胶黏剂性能的影响聚乙烯醇在酸性条件下可以与甲醛反应生成聚乙烯醇缩醛。聚乙烯醇一方面成为甲醛的捕捉剂使游离甲醛质量分数下降另一方面它与聚乙烯醇缩醛具有较好