脲醛树脂课件.ppt

脲醛树脂 脲醛树脂的特点及用途 脲醛树脂是尿素与甲醛在催化剂（碱性催化剂或酸性催化剂）作用下，缩聚而成的初期树脂聚合物。 初期脲醛树脂在加工成型时发生交联固化，制品为不溶不熔的热固性树脂。 固化后的脲醛树脂呈色较浅，一般为半透明状或（至）透明状。 脲醛树脂的特点及用途 脲醛树脂价格便宜，其或其改性树脂主要用于制造模压塑料，制成日用生活品和电器零件。由于其呈色浅和易于着色，添加染料和颜料后的制品往往色彩丰富瑰丽。 其可应用于模压塑料、层压塑料、泡沫塑料、铸塑塑料等。 脲醛树脂的特点及用途 脲醛树脂制品具有绝缘的性能，耐磨性极佳，且耐弱酸、弱碱。因而被广泛应用于木材加工工业，如用作胶黏剂、油漆、中间涂料等。 还可作板材粘合剂、纸和织物的浆料、贴面板、建筑装饰板的处理剂等。 脲醛树脂的合成 尿素与甲醛水溶液在酸或碱的催化下缩聚而得到的线性脲醛低聚物，工业上现有工艺一般是以碱性介质作催化剂，在95℃左右进行反应，通过调节甲醛／尿素之摩尔比，一般为1.5～2.0，以保证树脂的固化能力。 脲醛树脂的合成 合成脲醛树脂反应的第一步是生成一、二羟甲基脲，然后羟甲基与氨基进一步缩合，得到可溶性树脂。 脲醛树脂的合成反应是经过两类化学反应形成的，即尿素和甲醛在酸或碱的催化下，首先进行加成反应，形成初期中间体（羟甲基脲）后，再进行缩聚反应，并最终形成树脂，即树脂化反应。 （1）加成反应：尿素与甲醛在碱性介质（即pH7）中进行加成反应，生成比较稳定的羟甲基脲。 H2NCONH2+HCHO H2NCONHCH2OH （单羟甲基脲） 同理还可生成相应的二羟甲基脲和三羟甲基脲以及理论上的四羟甲基脲（可能是因为位阻过大难以生成）。 脲醛树脂的合成 脲醛树脂的合成 （2）缩聚反应：初期中间体形成后，加热或在酸性介质中脱水缩聚，形成线性结构的初期脲醛树脂。 单羟甲基脲的缩聚生成亚甲脲并析出水。 2H2NCONHCH2OH H(NHCONHCH2)OH＋H2O 同理，初期中间体之间以及初期中间体与尿素或者甲醛之间同样发生脱水缩聚反应。并且随着反应的进行，聚合物的分子量越来越大。 脲醛树脂的合成 脲醛树脂的固化反应 在未固化前，脲醛树脂是由取代脲和亚甲基或少量的二亚甲基链节交替重复生成的多分散性聚合物。取决于反应条件，分子链上有不同程度的羟甲基或短的支链。固化时，这些分子之间通过羟甲基（或甲醛，或-CH2OCH2-的分解物）与-NH-反应形成-CH2-的交联，成为三维空间结构。 脲醛树脂的链结构 除了生成线性结构外，还生成空间结构的交联网状结构。 脲醛树脂三维空间结构可以用下式示意： 脲醛树脂的结构与性能 脲醛树脂的低聚物，为相对分子量低的线性低聚度羟甲脲，一般能溶于水，易制成水溶液。可用于制成价格便宜的脲醛树脂胶黏剂和涂料。 由于分子量相对较低，分子链段运动阻力较小，且分子的自由体积较大，在通常温度下呈液态，初期黏度较低。 脲醛树脂的结构与性能 由脲醛树脂的加成聚合反应以及聚合物化学结构可知在脲醛树脂中存在大量的各类基团：一羟甲基、二羟甲基、三羟甲基；氨基、亚氨基；甲基、亚甲基；二甲基醚基、亚甲基醚基等等。树脂中的这些基团的相对含量对脲醛树脂的粘度、贮存稳定性、与水混合性、固化速度和脲醛树脂的其他性质影响很大。 脲醛树脂的结构与性能 脲醛树脂的固化：在固化剂存在条件下，脲醛树脂转化为不溶不熔状态，这种转化是分子链之间在游离羟甲基作用下，形成横向交联的结果。 此外，脲醛树脂中的羟甲基氢与主链上的醌基氧形成氢键，同样起到使得脲醛树脂固化交联作用。 脲醛树脂的结构与性能 线性脲醛树脂以氯化铵为固化剂时可在室温固化。模塑粉则在130～160℃加热固化，促进剂如硫酸锌、磷酸三甲酯、草酸二乙酯等可加速固化过程。 铵盐和游离甲醛反应生成酸的反应式如下 4NH4Cl+6CH2O=4HCl+(CH2)6N4+6H2O 生成的酸（H+,酸性介质）使得固化加速。 脲醛树脂的结构与性能 脲醛树脂的主链为含有碳氮相间的杂链结构，其主链有极性，分子间相互作用力比非极性主链大，因此其耐热性和强度较好。但正因为主链含有极性，使得其更水解或酸解。 脲醛树脂的结构与性能 在酸性介质中，尿素与甲醛会反应生成一定数量的Uron环（氧杂-3，5-二氮环己基-4-酮）结构小分子，然后再进一步聚合成具有Uron环链节的高分子。 一方面，由于Uron环的耐水解能力比亚甲基二脲好，所合成的树脂有利于提高其胶接制品的耐水性和降低甲醛释放量。 脲醛树脂的结构与性能 脲醛树脂中Uron环分子结构及其在聚合物分子链中的结构。 脲醛树脂的结构与性能 另一方面，在树脂分子中引入Uron环链接，由于Uron环的端活性不比羟甲基