硫脲/三聚氰胺改性脲醛树脂合成工艺及性能研究,高分子材料论文

　　摘要

　　在合成的脲醛树脂中，用硫脲和三聚氰胺共同改性。采用碱-酸-碱的工艺方法，研究甲醛与尿素的摩尔比、硫脲的加入量、硫脲的加入时间、三聚氰胺的加入时间对脲醛树脂的游离甲醛、胶合强度、甲醛释放量、固含量和固化时间的影响。结果显示：甲醛与尿素的摩尔比为 1.15，硫脲的加入量为尿素总量的 4%，加入时间为第一批尿素加入后加入，三聚氰胺的加入时间为第三批尿素加入后加入，合成的脲醛树脂的游离甲醛含量为 0.2187%，胶合强度可以达到 1.12MPa，均达到国家标准要求。胶合板甲醛释放量为3.768mg/L。达到胶合板 E2的要求。

　　关键词： 硫脲,三聚氰胺,脲醛树脂,甲醛释放量。

　　Abstract

　　With thiourea and melamine as modifier in the proess of urea formaldehyde resin, Thealkali-acid-alkali process was adopted to the synthesis process. Research on the freeformaldehyde contents, bonding strength, Solid content, curing time were studied by changingmolar ratio of formaldehyde to urea, amount of thiourea addition, time of adding thiourea andtime of adding melamine. The results showed that the molar ratio of formaldehyde to urea was1.15, the amount of thiourea is 4% of the total, thiourea was added into the system after the firstbatch of urea added and melamine was added into the system after the third batch of urea added,the free formaldehyde content of urea formaldehyde resin was 0.2187%, the bonding strengthreached 1.12MPa, they both reached the national standard requirements. The formaldehydeemission was 3.768mg/L , It met the requirements of plywood E2.

　　Key Words : Thiourea ; Melamine; Urea formaldehyde resin；Formaldehyde emission。

　　1、绪论

　　1.1、引言。

　　脲醛树脂是热固性合成树脂的一类，它是目前用量最大的氨基树脂。脲醛树脂来源丰富、经济适用。在人造板制造、竹木加工、材料黏结、纸张黏结、钢化涂料、多彩花纹涂料等行业中应用广泛[1]

　　但脲醛树脂的耐水性能和耐气候性差以及释放甲醛的敏感性缺点威胁了其在木材胶领域中的发展。尤其是胶合板中的甲醛释放量，已经对人体的健康造成危害，对自然环境造成了污染。本文采用碱-酸-碱的工艺进行脲醛树脂的合成，通过加入硫脲和三聚氰胺改性剂来改进合成工艺，使最终生产出的树脂甲醛含量低、胶合强度高。

　　1.2、概述。

　　1.2.1、脲醛树脂的简介。

　　1884年，由B.Tollens首次合成，并于1896年前后进行的实验研究后开始为人们使用。

　　1920年，第一份脲醛树脂相关的美国专利指出脲醛树脂作为胶黏剂有许多优势。

　　1929年，德国一家染料公司中出现了能够胶结木材的脲醛树脂预聚体，获得了木材胶接的专利。1931 年，脲醛树脂初次在市场上销售。从此开始，脲醛树脂成为木材加工行业中的重要胶黏剂[2]。现在主要有两种方法合成脲醛树脂，一种是经典理论合成三维网状结构脲醛树脂另一种是应用糠醛理论合成Uron环结构的脲醛树脂。随着时代的发展，人们意识的提高，人造板甲醛释放量已经成为人们的关注的问题。

　　1.2.2、脲醛树脂原料。

　　尿素又名脲，学名碳酰胺。分子式为CO(NH2)2，分子量为60.055。尿素在微微超过于它的熔点加热时会分解成氨和氰酸。

　　甲醛又名福尔马林，分子式为HCHO，分子量为30.03。甲醛溶液是无色透明液体。

　　浓度在 0.15~0.30mg/m3时，使人感到刺激眼睛和黏膜；浓度在2.4~3.6mg/m3时，对呼吸黏膜起刺激作用，也会刺激皮肤，引起灼烧。

　　硫脲，分子式为 CH4N2S,分子量为 76.12。硫脲是白色的晶体，受热时分解，放出氮、硫氧化物的有毒气体。加热熔融时部分会异构成硫氰比铵。

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　　1.2.3、脲醛树脂的生产情况

　　1.2.4、脲醛树脂的特征

　　1.2.5、脲醛树脂的前景展望

　　1.3、脲醛树脂的反应机理

　　1.3.1、碱性条件下的反应.

　　1.3.2、酸性条件下的反应

　　1.3.3、脲醛树脂的固化.

　　1.4、硫脲改性脲醛树脂

　　1.5、三聚氰胺改性脲醛树脂

　　1.6、论文的内容.

　　1.6.1、本论文的内容

　　1.6.2、本论文的意义

　　1.6.3、本论文的创新

　　2.实验部分

　　2.1、实验设备

　　2.2、实验药品

　　2.3、实验方法

　　2.3.1、脲醛树脂的制备

　　2.3.2、脲醛树脂固化时间的测定

　　2.3.3、脲醛树脂固含量的测定

　　2.3.4、脲醛树脂胶合强度的测定

　　2.3.5、脲醛树脂中游离甲醛的测定

　　2.3.6、粘度的测定

　　2.3.7、甲醛释放量测定

　　2.3.8、脲醛树脂结构特征的测定.

　　3.结果与讨论

　　3.1、变量对脲醛树脂性能的影响

　　3.1.1、硫脲加入时间对脲醛树脂的影响

　　3.1.2、三聚氰胺加入时间对脲醛树脂的影响

　　3.1.3、脲醛比对脲醛树脂游离甲醛和胶合强度的影响

　　3.1.4、脲醛比对脲醛树脂固含量的影响

　　3.1.5、脲醛比对脲醛树脂固化时间的影响

　　3.1.6、硫脲加入时间对脲醛树脂游离甲醛和胶合强度的影响.

　　3.1.7、硫脲加入量对脲醛树脂固化时间的影响

　　3.1.8、硫脲加入量对脲醛树脂固含量的影响

　　3.2、硫脲/三聚氰胺对脲醛树脂的影响

　　3.2.1、硫脲/三聚氰胺对脲醛树脂的影响

　　3.2.2、胶合板甲醛释放量

　　3.3、红外光谱分析

　　4、结论

　　1、以脲醛比、硫脲加入时间、硫脲加入量、三聚氰胺加入时间作为变量，通过控制变量法找出了制备硫脲和三聚氰胺改性脲醛树脂的最佳工艺。2、当最终脲醛比为1.15，硫脲在第一批尿素后加入，加入量为4%，三聚氰胺在第三批尿素后加入，加入量为总尿素的2%时，脲醛树脂的游离甲醛含量为0.2187%，胶合强度可达1.12MPa，固化时间在130s，以及固含量在56.96%，脲醛树脂粘结胶合板的甲醛释放量为，3.7680mg/l，达到E2胶合板要求（≤5mg/L）。

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