三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂的合成毕业论文

三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂的合成Synthesis of Urea Formaldehyde Resin Adhesive Modified by Melamine目 录摘要IAbstractII引言1第章 绪论21.1 尿素产品概述及其用途21.2 三聚氰胺的性能及用途21.3 脲醛树脂的发展现状31.3.1 脲醛树脂胶黏剂的优缺点31.3.2 脲醛树脂的合成工艺41.3.3 游离甲醛的危害性41.3.4 降低游离甲醛含量的方法41.4 三聚氰胺改性脲醛树脂概述61.4.1 国外MUF 研究概况61.4.2 国内MUF 研究进展71.4.3 MUF 树脂胶黏剂的合成原理及三聚氰胺用量71.4.4 三聚氰胺-脲醛树脂机理研究81.5 研究意义和内容91.5.1 研究意义91.5.2 研究内容9第2章 实验部分102.1 脲醛树脂的合成机理及改性机理102.1.1 合成脲醛树脂的反应机理102.1.2 三聚氰胺、聚乙烯醇改性反应机理112.2 实验试剂及仪器112.3 实验方法122.3.1 合成步骤122.3.2 热重检测122.3.3 红外检测122.3.4 固含量测试122.3.5 粘度测定132.3.6 游离甲醛含量测定132.3.7 耐水性测试13第3章 结果与讨论143.1 甲醛与尿素的摩尔比对脲醛树脂胶黏剂性能的影响143.1.1 尿素的加入方式对UF 胶性能的影响143.1.2 甲醛与尿素总摩尔比对UF 胶性能的影响143.2 聚乙烯醇用量对脲醛树脂胶性能的影响143.3 三聚氰胺用量对脲醛树脂胶性能的影响153.4 温度、pH 值及反应时间对脲醛树脂胶性能的影响163.4.1 反应温度的影响163.4.2 pH 值的影响173.5 谱图分析173.5.1 红外光谱分析173.5.2 热失重分析18结论20致谢21参考文献22三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂的合成摘要：本文探讨了反应温度、pH 值、甲醛（F）与尿素（U）摩尔比、PVA 的用量、三聚氰胺的用量等对脲醛树脂胶液的粘度、稳定性、耐水性、胶合质量的影响结果表明：控制反应温度85 ，聚乙烯醇（PVA）用量为尿素与甲醛溶液总质量的1%，pH 值为5.5，甲醛与尿素摩尔比为1.5，三聚氰胺用量为10% 时合成的胶黏剂游离甲醛含量为0.054%，耐沸水时间为164 min改性后的三聚氰胺胶粘性和稳定性最好。关键词：脲醛树脂胶粘剂 三聚氰胺 PVA 改性ISynthesis of Urea Formaldehyde Resin Adhesive Modified by Melamine Abstract: In this paper, the influence of reaction temperature, pH value, formaldehyde (F) and urea (U) molar ratio, amount of PVA, melamine urea-formaldehyde resin glue viscosity, stability, water resistance, bonding quality were studied. The results show that: the control of reaction temperature 85 , poly vinyl alcohol (PVA) dosage of urea and total quality the 1% formaldehyde solution, pH value was 5.5, formaldehyde and urea molar ratio is 1.5, the amount of melamine is 10% when the content of free formaldehyde adhesive synthesized 0.054%, boiling water for 164 min. Modified melamine was the best with sealability and stability.Keywords: Urea-formaldehyde resin adhesive； melamine； PVA； modifiedII引 言 脲醛树脂（UF)于1844 年合成成功，1931 年首次在市场销售。此后由于原料充足、价格低廉而被广泛应用于木材加工行业中。现在，脲醛树脂在木材加工、造纸、油漆等行业是用量最大的一种胶粘剂，约占70% 多。2000 年全世界UF胶年用量超过250 万吨，国内用量为40.8 万吨左右。 由于脲醛树脂耐光性好，毒性小，胶粘剂固化后透明性高，胶缝无颜色，无污染，工艺性能好，成本低廉，并具有优良的胶接性能和较好的耐湿性，在木材胶接领域中的使用量不断增加，现在仍是木材工业使用量最大的合成树脂胶粘剂，是生产人造板的主要胶种，它既可用于胶接木材和非木质材料，又可用于浸渍纸张做人造板表面的装饰材料。而传统工业生产的脲醛树脂胶，与酚醛树脂及三聚氰胺树脂比较，其耐水性差，树脂固化后收缩率过大，尤其是游离醛的含量较高，用其加工的木材制品，在作为室内装修材料时，由于甲醛逐渐释放，对人体构成危害，因此研究脲醛树脂胶粘剂合成新工艺，生产具有耐水性，高强度、高性能，低游离醛的脲醛树脂，对于木材加工业有着十分重要的意义。 三聚氰胺改性的脲醛树脂，把结构稳定的三嗪环引入树脂分子中，使固化后的树脂耐水性得到提高，降解或水解速度降低，但贮存稳定性较差，一般把甲醛分多次加入，再用甲醇或乙醇进行醚化，适当降低树脂的活性，即可提高其贮存稳定性。本研究探索了三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂的性能及影响因素。 第1章 绪 论1.1 尿素产品概述及其用途尿素，英文名称：Urea 或Carbamide，分子式：CO(N2H4) 或CO(NH2)2，分子质量60.06，密度1.335 g/cm3，熔点132.7 ，沸点196.6 ，溶于水，醇，难溶于乙醚，氯仿，呈弱碱性，可与酸作用生成盐。有水解作用。在高温下可进行缩合反应，生成缩二脲、缩三脲和三聚氰酸。加热至160 分解，产生氨气同时变为氰酸。因为在人尿中含有这种物质，所以取名尿素。尿素含氮(N)46%，是固体氮肥中含氮量最高的。它的外观为白色晶体或粉末，是动物蛋白质代谢后的产物，通常用作植物的氮肥。尿素在酸、碱、酶作用下（酸、碱需加热）能水解生成氨和二氧化碳。对热不稳定，加热至150160 将脱氨成缩二脲。若迅速加热将脱氨而三聚成六元环化合物三聚氰酸。（机理：先脱氨生成异氰酸（HN=C=O），再三聚。）在氨水等碱性催化剂作用下能与甲醛反应，缩聚成脲醛树脂。其特点是缩二脲含量低，无色、无味、无臭、易溶于水、易施用、颗粒均匀、饱满圆润、粉尘少，是目前固体氮肥含氮量最高的一种。按含氮量计算：1 Kg尿素相当于1.35 Kg硝酸铵，2.2 Kg硫酸铵，90100 Kg新鲜人尿。尿素是一种中性肥料，对土壤无影响，适用于各种土壤和植物，是一种优质高效的氮肥。尿素在工业上可用来合成塑料和药物，其本身也可直接药用，供药用的尿素注射液可用于降低颅内压，磺胺脲可用于消炎。尿素在农业上是一种常用的速效氮肥，长期使用不会使土壤变硬和板结。除作追肥以外，还有其它多种用途，如调节花量，疏花疏果，水稻制种，防治虫害，尿素铁肥等1。在工业上，尿素可生产三聚氰胺、脲醛树脂、水合阱、四环素、苯巴比妥、咖啡因、还原棕BR、酞青蓝B、酞青蓝BX、味精，还可生产炼油所需的脱蜡剂、选矿的起泡剂，发泡剂AC 等多种化工产品、医药品，也可用于制革、颜料等生产。目前世界上尿素产量的1/3 用于工业消费。其主要工业用途是作为高聚物合成材料的原料，如作为尿素甲醛树脂和三聚氰胺的原料，用作塑料、喷漆、粘合剂。1.2 三聚氰胺的性能及用途三聚氰胺又称蜜胺，其分子式为C3H6N6，分子量为126.12，是一种三嗪类含氮杂环有机化合物，重要的氮杂环有机化工原料。三聚氰胺在常态下为细小的白色粉末，难溶于水、乙二醇，不溶于乙醚、苯和四氯化碳等，可溶于甲醇、甲醛、乙酸、甘油等。低毒。1994 年国际化学品安全手册中表述：长期或反复大量摄入三聚氰胺可能对肾及膀胱产生影响，导致结石，但无致癌现象2。三聚氰胺在一般情况下较稳定，但在高温下可能会分解放出氰化物。呈弱碱性（pH=8），与盐酸、硫酸、硝酸、乙酸、草酸等都能形成三聚氰胺盐。在中性或微碱性情况下，与甲醛缩合而成各种羟甲基三聚氰胺，但在微酸性中（pH 值5.56.5）与羟甲基的衍生物进行缩聚反应而生成树脂产物。遇强酸或强碱水溶液水解，胺基逐步被羟基取代，先生成三聚氰酸二酰胺，进一步水解生成三聚氰酸一酰胺，最后生成三聚氰酸。三聚氰胺的生产技术按原料可分为双氰胺法和尿素法，双氰胺法早已被淘汰。目前，我国工业化生产均采用尿素法，因此，三聚氰胺就成为尿素的重要下游产品之一3。尿素法即在加热和一定的压力条件下，尿素热解生成三聚氰胺其生产过程如下：第一步 （1-1）第二步 （1-2）总反应 （1-3）三聚氰胺是一种用途广泛的基本有机化工中间产品，最主要的用途是作为生产三聚氰胺甲醛树脂的原料。三聚氰胺还可以作阻燃剂、减水剂、甲醛清洁剂等。该树脂硬度比脲醛树脂高，不易燃，耐水、耐热、耐老化、耐电弧、耐化学腐蚀、有良好的绝缘性能、光泽度和机械强度，广泛运用于木材、塑料、涂料、造纸、纺织、皮革、电气、医药等行业4。三聚氰胺甲醛树酯与其他原料混配，还可以生产出织物整理剂、皮革鞣润剂、上光剂和抗水剂、橡胶粘合剂、助燃剂、高效水泥减水剂、钢材淡化剂等。应用十分广泛。1.3 脲醛树脂的发展现状1.3.1 脲醛树脂胶黏剂的优缺点脲醛（UF）树脂占人造板工业中所用合成树脂胶总量的65% 75%，其原料丰富、价格低廉，对木质纤维素有优良的粘附力，具有优良的内聚强度，有一定的耐水胶合强度，处理和应用容易。但是，脲醛树脂存在耐水性差、储存期短、易水解、不稳定，尤其是其制造的人造板甲醛释放量大等缺点。 1.3.2 脲醛树脂的合成工艺脲醛树脂胶黏剂，是由尿素与甲醛合成的一种氨基树脂胶，是一种传统的木材粘结用胶。由于尿素和甲醛都是富于反应性的物质，尿素与甲醛的反应十分复杂，脲醛树脂合成工艺以及合成过程中的许多因素如原料组分的摩尔比、反应进行中的pH 值、反应温度、反应时间等都会直接影响产品的性能和质量5。目前合成脲醛树脂的工艺主要有弱碱-弱酸-弱碱和强酸-弱酸-弱碱中低温两种工艺。我国工业生产中大多数采用的是传统的弱碱-弱酸-弱碱工艺，生产的脲醛树脂稳定性较好，胶接强度好6，但游离甲醛含量难以控制，且能耗高。崔昆明等指出如果采用强酸低温的强酸-弱酸-弱碱工艺合成的脲醛树脂的主要特征是游离甲醛含量低，能耗低，但同时羟甲基含量降低，树脂的黏合性能下降7，目前在工业上还没有得到广泛应用。 1.3.3 游离甲醛的危害性 甲醛是一种挥发性有机化合物，人长期接触或者生活在有甲醛存在的环境中可引起咽炎、鼻窦炎、嗓子发干、恶心等症状8。而脲