李 璐，王晓立，王 茹，张 颖(抚顺职业技术学院化工系，辽宁抚顺113006)

    作者简介：亭 璐(1978一)，女，辽宁抚顺人。抚顺职业技术学院化工系助教，从事精细化工大学专业的教学与研究。2001年6月毕业于大连理工大学化工学院精细化工专业。电话：0413—7513732。



    脲醛树脂胶粘剂是以脲素与甲醛生成的以树脂为主体的胶粘剂，脲醛树脂几乎是所有合成树脂中最廉价的，又因具有较好的性能(如较高的胶接强度，耐热性和耐老化性等)，且固化快，毒性低，原料易得，制造工艺简单，使用方便，胶层色浅且不污染板面而广泛应用于刨花板、胶合板、纤维板和细木工板等人造板的制造及矿物棉、矿物纤维和铸体砂型等材料粘接，是竹、木加工纸张粘接，钢化涂料等行业应用广泛的一种胶粘剂，是市场上需求量最大的胶粘剂之一[1]。

   本研究采用添加聚乙烯醇对脲醛树脂胶加以改性，得出了其适宜的工艺条件和添加比例，所得改性脲醛树脂胶性能优于一般的脲醛树脂，尤其在粘接速度、耐水性、强度等方面有较大的提高。

   1 实验

   1．1 原料及仪器

    原料：(1)脲素；(2)甲醛，化学纯；(3)六次甲基四胺，分析纯；(4)氢氧化钠；(5)聚乙烯醇。

    仪器：250 mL三颈烧瓶，球形冷凝管，电动搅拌器，200℃温度计，粘度计，电热套。

    1．2 实验原理

 

 

    1．3 步 骤

    ① 在带有电动搅拌器的250 mL的三颈烧瓶中，加入1 g PVA和30 g质量分数为35％甲醛水溶液。加热至4O℃左右，反应5 min，使PVA基本溶解，溶液透明，允许有少量悬浮物；

    ② 升温至5O℃ 左右，加1．5 g六次甲基四胺，全溶后用质量分数为2O％的氢氧化钠调pH值至8．0左右；

    ③ 尿素5O g，按7：2：1质量比，分3次投料，升温至6O℃ ，投入第一批，并加0．5 g PVA，缓缓升温到8O℃ ，反应30 min；

    ④ 用氢氧化钠调节pH=7．0，加入第二批尿素，保持温度8O℃ 以上。反应30 min；

    ⑤ 再用氢氧化钠调节pH=8．0，加入第三批尿素，反应2O min；

    ⑥ 降温至4O～5O℃ ，用NaOH调pH值至7．5-8．0，冷却出料得产品[2]。

    2 结果与讨论

    2．1 各因素对反应的影响

    2．1．1 原料量比(A)的影响

    固定其他条件，选定不同的甲醛与脲素的质量比，得实验数据见表1。

   

   甲醛／脲素的量比降低，则胶粘剂羟甲基及游离醛含量降低，导致产品粘接力下降，储存稳定性下降。质量比升高，胶液中游离甲醛含量增多。同样对树脂质量造成不利影响。在配比中适当增加脲含量，可提高产品的固含量，增加体系的粘度，脲醛树脂的稳定性与缩聚物分子中的-NH2基的数量有关，-NH2基比较活泼，很容易和羟甲基发生缩合作用。所以若反应后剩余的-NH2基越多，中间缩聚物则越容易发生交联，树脂液的稳定性也越差。可见 (甲醛)：n(脲索)=1．5：1较适宜。

    2．1．2 聚乙烯醇用量对反应的影响

    应用最佳原料配比，固定其他条件，选定不同的聚乙烯醇的用量，得实验数据见表2。



   改性聚乙烯醇的影响也较重要，聚乙烯醇与甲醛反应生成聚乙烯缩甲醛，改善了树脂结构，使树脂的胶联度下降，脆性降低，增加挠性，改善了耐老化现象。由于聚乙烯醇较贵，所以其用薰应加以控制，经过大量实验考察，得出其质量比为1．0％时效果最佳[3]。

    2．1．3 反应温度对反应的影响

    选择最佳原料配比和聚乙烯醇用量，固定其他条件，选择不同的反应温度，得实验数据，见表3。

 

    在酸性介质中，升高温度，反应速率迅速增加，树脂聚合度迅速增大，甚至造成凝胶。但温度太低，则反应速度太慢，聚合度偏低，导致树脂固化困难，因此温度控制应适当。因此反应温度选用100℃ 。

    2．1．4 反应时间对产品的影响

    选择最佳原料摩尔配比、聚乙烯醇的质量和反应温度，选定不同的反应时间，实验数据见表4。

   



    反应程度对体系粘度影响也较大，即反应时间越长，树脂聚合度越高。要达到最佳的粘接性能，应控制反应的终点，过早停止反应粘度就小，反应时间延长粘度增大。因此反应时间选用60m in[4].

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    2．2 最佳条件稳定实验

    在上述4个因素的最佳工艺参数条件下，进行了稳定实验，其结果见表5。



    2．3 采用多次缩聚工艺

    在合成树脂过程中，脲素分段加入。在实际操作时可以采用二次、三次甚至四次缩聚工艺，将相同量的脲紊分成的批量越多，生成的树脂的粘性越好。这样在第一次缩聚时，脲素与甲醛的摩尔比较高，有利于形成二羟甲基脲。第一次缩聚时剩余的游离甲醛在以后各次缩聚时，逐次与按比例加入的新脲素结合，使游离甲醛含量降到最低程度，采用这种工艺生产的树脂胶一般为乳白色粘稠液体。

    3 结论

    (1)本实验以脲索、甲醛为基料，采用聚乙烯醇为改性剂，进行加成缩聚反应，制备改性脲醛树脂胶粘剂。通过对胶液固含量及粘度的测定可确定最佳实验条件： (甲醛)： (脲素)=1．5：1。(聚乙烯醇)=1．0％，反应温度100℃ ，反应时间60 min。

    (2)在最佳工艺条件下，生产的产品质量稳定， (固体含量)>55％，粘度=120 150 S，产品质量达到国家规定的指标。



    参考文献

    [1] 吴文丽．国内低毒脲醛树脂胶粘剂的研究进展[J]．云南化工。2002。29(5)：26—28

    [2] 王茂元。张洪亮，仇立平。等．低毒耐水脲醛树脂胶粘剂的合成研究[J]．洛阳师范学院学报，2004，(4)：58-62

    [3] 仇立平。王茂元．脲醛树脂合成实验的改进[J]．实验室研究与探索，2001，20(3)：27—28

    [4] 李德臣，李薇．低毒脲醛树脂粘台剂的工业生产方法[J]．中国胶粘剂．2000，9(1)：20—23