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第37卷第5期2008年5月应用化工Applie;
第37卷第5期2008年5月应用化工AppliedChemicalIndustryV01.37No.5May2008环保型脲醛树脂胶粘剂的合成研究――三聚氰胺聚乙烯醇改性UF胶曹晓玲1,李文安2(1.西北化工研究院,陕西临潼710600;2.渭南师范学院化学化工系,陕西渭南?14000)摘要:介绍了三聚氰胺,聚乙烯醇(PVA)在脲醛树脂胶粘剂(UF胶)合成过程中所起的改性作用,研究了甲醛与尿素的摩尔比、PVA和三聚氰胺用量以及加料顺序、反应温度、pH值、反应时间对脲醛树脂胶性能的影响。结果表明,甲醛与尿素的摩尔比为1.4:1,PVA和三聚氰胺的用量分别为尿素总量的1.5%和4%时,合成的脲醛树脂胶粘剂综合性能良好,游离甲醛含量低,达到了绿色环保的要求。关键词:环保型;脲醛树脂胶;三聚氰胺;聚乙烯醇;游离甲醛中图分类号:TQ433.4+31文献标识码:A文章编号:1671―3206(2008)05一0551一04ureaStudyonsynthesisofenvironmentallyfriendlyformaldehyderesinadhesivemelamineandPVAmodifledUFresinadhesive烹篓竺妻氅耄篇2;是皇竺黧熬黧…蒜:;丞:兰聚氰胺、聚乙烯醇、氢氧化钠、盐1:懋孑嬲蓑熙寰詈怒酸、磊嘉墓蒜i”¨n~刚¨门一誊:出鬈兽批娥黔雠龈带饰假~/:蔷嘉鬻黧姗型电热恒温塞,翌全竺芒窭至裂≥跫登巴哩曼要?!墅票竺求的胶¨刮o1.1试剂与仪器…。“’u…““”…………。。“‘4“收稿日期:2008-02-17作者简介:曹晓玲(1979一),女,陕西凤翔人,西北化工研究院助理工程师,从事催化剂、净化剂及有机合成方面的研究。电话:029―83870417,E―mail:kaicy7903@yahoo.oom.cn万方数据 552应用化工第37卷1.2脲醛树脂的合成机理及改性机理其产物与羟甲基脲进行缩聚,反应式如F:1.2.1合成脲醛树脂的反应机理经典理论认为,一CH,-CH-CH,一CH―CH,一CH―CH,一+HCH0‘‘‘‘IlIUF胶的合成主要分两个阶段。第一阶段为加成反oHoHoHH+应,即在碱性介质中尿素与甲醛进行羟甲基化的反―_+--CH2一cn―CH2-ca―CH。一oi―CH=一‘‘。。应,生成一羟、二羟、三羟和四羟甲基脲,三羟、四羟O―CH:一oI●●oH甲基脲,是在甲醛过量很多的情况下生成的,但他们R-cH。OH+一cH2-ca―cHi―GH―cH:一cH―cHf―III的存在还只有间接的证明‘¨1。反应方程式如下:O―CHz―o0HO’。+一cH2-C.H―cH:-。SH―cH广ca一‘‘‘十H:O‘0Il-H2N―C―-NH2+HCHO、.O式中R_―CIl20H为脲醛树脂分子o里譬H:N一皂_NHcH:oH1.3合成工艺将PVA加入沸水中处理成均匀稠状物。将甲O‘竺巴HoH:cHN一县一NHcH:oH醛溶液置于带回流冷凝管、温度计和搅拌器的三口烧瓶中,用恒温水浴加热控温,加热至45℃左右,用第二阶段为缩聚反应,即在弱酸性介质中,羟甲30%NaOH溶液调节pH值8―9,加入第一批尿素,基化合物之间进行缩聚反应,形成线形或有支链结反应5―8rain后,加入经过预处理的PVA,约构的UF大分子,缩聚反应包括羟甲基与尿素中氨30rain升温至75℃,恒温反应30―40rain,降温至基、或羟甲基脲的氮原子反应、以及羟甲基之间的反70℃,调节pH值至5―6,加入第二批尿素,恒温反应,具体反应方程式如下:应30一40win至出现浊点,再保温反应30rain左O右,然后迅速回碱至pH值为7―8,加入第三批尿素10和三聚氰胺,恒温反应30grin,迅速冷却至40℃以一N―乇H2OH+H2N―七一NH―CH2OH下,出料。Ol01.4分析方法,―_+一N―CH2一HN―C―NHCH20H+H201.4.I固含量测试在预先干燥恒重的瓷皿中,用lI分析天平称取1一1.2g试样(准确至0.001g),将―N―CH20H+HN―七H20H瓷皿放入恒温(120℃)的真空烘箱内20rain,称重,lI全部称量精确至0.001g,平行测3次,取平均值。―.+一N―CH2一N―CH20H+H20X=Cl×100%/GI―N―CH2OH+HOCH2一N―式中卜固体含量;IG和G。――分别表示干燥前后试样的质量,―_+一N―CH2~o_-CH2―N一+H20goII1.4.2游离甲醛含量测定按GB5544--85进行―N―CH20H+HOCH2―-N测定。叫--N--CH2一N一+H20+HCHOIl1.4.3耐水性测试将已经压好的样品木块小制品放人80℃的水中煮,观察其开裂时间。1.2.2三聚氰胺、聚乙烯醇改性反应机理在脲醛2结果与讨论树脂合成过程中,三聚氰胺和聚乙烯醇作为改性剂2.1尿素与甲醛的摩尔比对脲醛树脂胶粘剂性能和甲醛捕捉剂,反应方程式如下:N§,,N卞JrI乙Hul的影响酬百N寸舭+3嘲。型L2.1.1尿素的加入方式对UF胶性能的影响尿I素分批加入的目的,主要是有利于二羟甲基脲的生NH。成,减缓反应速度,使反应完全,降低游离甲醛,但加HoHFHN―严N、广NHCH。OH料次数超过3次,游离甲醛含量降低变化趋于平缓,N丫N而使操作复杂,生产周期延长,影响树脂的稳定性。NHCH20H第一批尿素的加入,主要有利于生成充足的二羟甲基脲,一般甲醛与尿素的摩尔比控制在2.0-2.5:l。万 方数据第5期曹晓玲等:环保型脲醛树脂胶粘剂的合成研究――三聚氰胺聚乙烯醇改性UF胶553本实验F/U这一阶段为2.O:l;第二阶段加成与缩较好的胶粘剂,尤其在低摩尔比时,有利于增加树脂聚反应同时发生,反应较为复杂,研究表明,控制的初期粘着力,提高胶粘剂的初期粘合强度;同时,F/U为1.5:l左右为宜;第三次加料达到总物料量聚乙烯醇缩甲醛是线形高分子化合物,具有良好的比,主要起捕捉游离甲醛的作用,但加入量不能太柔软性,减少应力对胶合强度的凯弱,提高胶层的耐多,否则会造成树脂中游离尿素和羟甲基太多,致使老化性。还有,聚乙烯醇缩甲醛的存在,既抑制了尿胶液的交联度下降Ⅲ】。素与甲醛问反应过激生成不溶的亚甲基白色沉淀的2.1.2尿素与甲醛总摩尔比对uF胶性能的影响生成,又起到微胶囊作用,延长树脂贮存稳定性怛J,UF胶是在尿素羟甲基衍生物形成的基础上经缩另外,聚乙烯醇带有一定数量的醇羟基。反应过程中聚而成,尿素的羟甲基衍生物即羟甲基与二羟甲脲生成的缩醛结构,可以看作同碳的二元醇迷,这些结的形成及其数量对树脂的性能影响很大,而他们的构都能增加UF胶的水溶性【3】。而关于耐水性的提形成与数量与F/U比密切相关。在本实验工艺条高,主要是生成的聚乙烯醇缩甲醛与UF分子中的件下,固定三聚氰胺、聚乙烯醇用量分别为尿素的羟甲基反应,减少了游离羟甲基。当聚乙烯醇的用2%和1.5%,研究脲醛比对UF胶性能的影响。结量过多时,可能是由于反应不完全,加之聚乙烯醇的果见表1。溶解度本来就比较小,而造成胶液的性能下降。综表l甲醛与尿素的摩尔比对脲醛树脂胶性能的影响合考虑,聚乙烯醇的用量控制在1.5%(为尿素总Table1Effectofformaldehyde/urearatioonthe量)时效果较佳。propertiesofureaformaldehyderesinadhesive表2聚乙烯醇用量对脲醛树脂胶性能的影响Table2EffectofdosageofPVAonthepropertiesofureaformaldehyderesinadhesive零!『::謦箩用量/%芝离甲醛含t/%耐水性/lIli。水溶性…………稳定性…―一oo.407160差差o.5o.301180较差较差由表l可知,随着甲醛与尿素摩尔比的升高。游1.00.295205较好较好离甲醛含量增多,耐水性变差,粘度变小,胶合强度、1.50.273225好较好稳定性和水溶性均有所提高。其原因可能是摩尔比2.00.268230好较好越高,一方面,树脂中未反应的游离甲醛含量越多.,2反应过程中易成糊状,且树脂稳定性差,易成胶泥状则挥发组分也就越多,所以固含量下降,进而粘度变2.3三聚氰胺用量对脲醛树脂胶性能的影响小。另一方面,F/U比越高,生成的二羟甲基脲越在实验工艺条件下,固定F/U为1.4:1,聚乙多,使缩聚反应越完全,进而树脂固化后交联度高,烯醇添加量为尿素总量的1.5%时,研究三聚氰胺因此黏结强度越好。另外,甲醛与尿素的摩尔比较用量对脲醛树脂胶性能的影响,结果见表3。高时,没有参加反应的活泼的氨基、亚氨基越少,同表3三聚氰胺用量对脲醛树脂胶性能的影响时生成的亲水基游离羟甲基含量越高M】,故稳定性Table3Effectofdosageofmelamineonthepropertiesof越好,水溶性越好,耐水性变差。综合考虑,F/U为ureaformaldehyderesinadhesive1.4:l时,产品综合性能较好。2.2聚乙烯醇用量对脲醛树脂胶性能的影响在本实验工艺条件下,固定F/U为1.4:1,三聚氰胺为尿素总量2%时,研究聚乙烯醇含量对UF胶性能的影响,结果见表2。由表2可知,随着聚乙烯醇用量的增加,树脂中游离甲醛含量降低,耐水性、水溶性和稳定性均有所提高,但当其用量超过1.5%时,UF胶的性能无明显提高,尤其当聚乙烯醇用量超过2%时,胶液的性由表3可知。随着三聚氰胺用量的增加,UF胶能反而会下降。其原因可能是聚乙烯醇在酸性条的游离甲醛含量减少,稳定性和耐水性以及胶合强下,直接与甲醛进行反应,生成聚乙烯醇缩甲醛,降度都有所提高;但当其用量超过4%时,UF胶的性低了游离甲醛含量,聚乙烯醇缩甲醛本身就是一种能无明显改善。这可能是因为三聚氰胺具有一个环万 方数据554应用化工第37卷状结构,有六个活性基团,在很大程度上促进了UF胶的交联,形成三维网状结构,并封闭大量亲水基,从而大大提高了uF胶的耐水性能。在碱性介质中三聚氰胺与甲醛反应生成羟甲基三聚氰胺,尿素与甲醛反应生成二羟甲基脲,然后两者进行共聚反应,提高UF胶的稳定性和胶合强度,也降低了游离甲醛含量。同时,三聚氰胺呈碱性,具有一定的缓冲作用,能抑制pH的降低,在一定程度上防止和降低UF胶的水解和水解速度¨刮,并且,三聚氰胺能使胶粘剂的固化加快,使之能在较高的pH值下固化,减少固化剂的用量,若在热压条件下,通常不需要固化剂¨J。从成本和产品的综合性能考虑,三聚氰胺的用量为4%时,较为合适。2.4三聚氰胺加入顺序对脲醛树脂胶性能的影响在实验工艺条件下,固定甲醛与尿素的摩尔比为1.4:1,三聚氰胺和聚乙烯醇用量分别为尿素总量的4%和1.5%时,讨论三聚氰胺在反应的不同阶段加人对脲醛树脂胶性能的影响,结果见表4。表4三聚氰胺加入顺序对脲醛树脂胶性能的影响Table4Effectofaddingsequenceofmelamineonthepropertiesofure8formaldehyderesinadhesive由表4可知,三聚氰胺作为捕捉游离甲醛的捕捉剂,在后期加入比较合适。而作为共聚改性剂,则在反应第一阶段加入较好,但效果不是很明显,其原因可能是:作为共聚改性剂的三聚氰胺和尿素有相同的氨基,但三聚氰胺的加成速度比尿素快,使三聚氰胺分子很容易地嵌入脲醛树脂分子链中,提高UF胶的耐水性及胶合强度[8】,在前期加入,这种嵌人效果比较均匀,效果好一点。经验证,三聚氰胺后期加入,捕捉游离甲醛的效果较佳,而对UF胶其他方面的性能影响并不大。2.5温度、pH值及反应时间对脲醛树脂胶粘剂性能的影响2.5.1反应温度的影响加成反应阶段,升高反应温度,可以提高加成反应速度,但温度太高,容易发生副反应。缩聚阶段反应放热,温度太高,反应过程不易控制,易出现凝胶现象;温度太低,反应时间会加长,影响树脂的聚合度归1;在第三阶段,加碱终止缩聚反应时,温度不能太高。因为UF树脂在碱性条件下可发生水解,温度越高,水解越严重,故在反应结束后要迅速降温至40℃以下。2.5.2pH值的影响控制反应液的pH值是合成万 方数据脲醛树脂的关键。在加成反应阶段后期,反应液偶尔会变浑浊,这是因为在反应过程中甲醛发生康尼扎罗反应K】,生成甲酸,使pH降低,提前进入缩聚阶段,所以要注意观察加成反应阶段后期pH值;在缩聚反应阶段,pH值太低,反应速度不易控制,易出现凝胶现象,pH值过高,会造成缩聚反应不完全,影响uF胶的性能。因此,在反应过程中,一定要严格控制反应液的pH值。2.5.3温度、pH值及反应时间在反应过程中的关系实验过程中发现,在缩聚反应阶段,当pH值较低时,可适当缩短反应时间,降低反应温度,加快搅拌速度;若pH值较高,则刚好相反。所以,在缩聚阶段pH值、温度、反应时间之间的关系更为密切。2.6环保型三聚氰胺――聚乙烯醇改性的脲醛树脂胶粘剂的综合性能在实验工艺条件下,原料最佳配比为:甲醛与尿素的摩尔比为1.4:1,三聚氰胺和聚乙烯醇用量分别为尿素总量的4%和1.5%,三聚氰胺在合成的后期加入。其结果见表5。表5环保型UF胶和传统型UF胶的比较Table5ComparisonofenvironmentallyfriedlyUFandtraditlonalUF由表5可知,按本工艺合成UF胶,其游离甲醛含量得到了显著降低,各项性能也明显提高。3结论(1)控制甲醛与尿素的摩尔比为1.4:1,聚乙烯醇用量为尿素总量的1.5%,三聚氰胺在合成后期加入,加人量为尿素总量的4%时,制得的脲醛树脂胶粘剂综合性能良好,符合绿色环保要求。(2)实现了在中低温反应条件下合成脲醛树脂胶,减少了能源消耗,既降低了生产成本,又达到了环保的要求,具有广阔的市场前景。参考文献:[1]郭嘉,郑治超,舒伟.绿色环保型脲醛树脂胶粘剂的研究与展望[J].中国胶粘剂,2006,15(2):40-43.(下转第558页)558应用化工第37卷trochemlcalcharacteristiesgelpolymer由式(9)、式(10)得聚合中间体浓度公式:of’聊P1.A?andTMPETA-basedck《簧】端故可得聚合速率方程:…)心,Jelectrolyte[J].ElectrochimleaActa,2004,50(2/3):317-321.XuDongmei,ZhangKeda,ZhuXiulln.Fastgrowingden-driticand…0=Kp【乏】哦.-2n5一州3叭=K噶碥帆(12)5Rp=一dCM/dt=KpCI-.Gpdy(ester-amlnes)fromahematereactionofEDATMPTA[J].TetrahedronLet:era,2005,46(14):2503-2505.口1J于毅冰,刘莲英,孙玉风,等.多官能单体TIVlPTA在LDPE表面光接枝聚合研究[J].高分子学报,2006(3):455-460.and其中,K--Kp【鲁】,称为表观反应速率常数。H1J将动力学方程的理论推导式(12)与实验结果进行比较,其因次关系较为接近,这说明TMPTA在ShiZuoqing,XuMancai,FengLili,eta1.SynthesisstructuredmacropomusMa―TMPTAcopolymerandtheirleaves甲苯溶液中的机理属于典型的自由基聚合过程。同时还可以发现,其聚合反应速率与单体浓度的3次幂成正比,这是由于TMPTA中分子结构中有三个口1Japplicationinadsorptionofflavonoidsfromginkgoextract[J].ChineseJournal(1):29-33.ofReactivePolymers,2000,9C一-----C双键、容易形成交联网状结构的聚合产物。不过实验结果与理论模型仍存在微小差异,其原因为有少量初级自由基参加了终止反应;测量时间较张世海,李斌,唐黎明,等.TMPTA红外激光光聚合的实时动力学研究[J].高等学校化学学报,2001,22(7):1249-1253.长,转化率较高时易发生凝胶效应;等活性理论和稳态假设的假定与实际实验存在偏差。№1JKatrinRosche,ChristianmentpolymerlayersasDecker,GunterIsrael,et81.Pig-sensitizersforthephotopolymeri-zationoftrimethylolpropaneymertriacrylate[J].EuropeanPol-3结束语在甲苯溶液中,以AIBN为引发剂进行了TMP―TA的溶液聚合。随着温度的升高,转化率增大,而聚合物粘度与分子量减小;聚合速率与引发剂、单体p1JJournal,1997。33(6):849-856.Dnunhellert。JeffreyAHubbell.AnalysisofphasePaIllDmixinginagedpolymernetworksofpoly(ethyleneglyc01)and―y(trimethylolpropanetriacrylate)[J].Polymer。1995,36(4):883-885.眵1J浓度的关系分别为R,oc货篙,R,ocC编,与根据自由基聚合所推导出的理论动力学方程结果较为接吴岳英,张东平,邓慧红.过硫酸铵-亚硫酸氢钠引发淀粉与丙烯酸接枝共聚的反应动力学[J].上海大学学报:自然科学版,2004,20(3):302-305.近:Rp=K醒‰砩m。参考文献:[1]Sung-llKim,Hyun-SooKim,Seong-HwanNa,etp1J何曼君,陈维孝,董西侠.高分子物理[M].上海:复旦大学出版社,1990:174―181.a1.Elec-(上转第554页)[2]黄纾洁,钟锦标,吕建。等.改性低毒脲醛树脂的研究进展[J].塑料工业,2006,34(增刊):78-80.[3]李东光.脲醛树脂胶粘剂[M].北京:化学工业出版社,2002:262-292.[4]杨明平,彭荣华,李国斌.环保脲醛树脂胶合成工艺的探讨[J].中国胶粘剂,2004,13(1):7.9.C5]张朝军,雷步增,毕延迎,等.低毒脲醛树脂合成工艺条件的优化研究EJ].中国胶粘剂,2005。14(5):22-25.?t[6]黄世强,孙争光,李盛彪.环保胶粘剂[M].北京:化学[9][8]【7】工业出版社,2003:23-28.宋启煌.精细化工工艺学[M].北京:化学工业出版社,2004:225-226.程伟,黄冠群,赖广辉,等.有机改性低醛脲醛树脂胶粘剂的制备[J].化工技术与开发,2006,35(11):lO.12.罗哗,祝鹏飞,郭嘉,等.低游离甲醛含量脲醛树脂胶粘剂的研究[J].中国胶粘剂,2006,15(7):8-11.万方数据 三亿文库包含各类专业文献、外语学习资料、各类资格考试、中学教育、幼儿教育、小学教育、文学作品欣赏、生活休闲娱乐、应用写作文书、34三聚氰胺聚乙烯醇改性脲醛胶等内容。 
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Copyright (C) 2017 深圳中电国际信息科技有限公司版权所有  中国石化新闻网讯(孟金龙 昌建桦)2月5日,化工销售江苏分公司首单31吨宁夏能化PVA顺利运达江苏南通客户工厂,并通过了取样检验,客户反馈货物包装完整、数量准确、质量达标,其中产品粉碎性能好,与其它煤化工产品相比具有一定优势,受到了客户的肯定。截至2月底,华东市场共销售宁夏能化PVA产品310吨。
  宁夏能化2013年9月投产,按照集团公司统一部署,化工销售有限公司负责宁夏能化产品的市场推广和销售服务工作。化工销售江苏分公司利用“产销研用”平台,积极开展调研,谋划布局产品销售。通过走访南通、扬州、苏州、常州、杭州等华东地区PVA下游黏合剂、纺织等用户,收集客户需求建议,最终选择了17家客户进行宁夏能化PVA产品试点销售。1月底,该公司在了解到南通某客户有PVA采购需求后,与化工销售华中分公司充分沟通,细化物流运输线路,打通系统流程。2月5日,宁夏能化PVA煤化工第一车产品顺利从宁夏运达江苏南通,标志着中石化PVA煤化工产品成功进入华东市场。
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