《氨基树脂胶黏剂》PPT课件

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1、第二章氨基树脂胶黏剂第一节脲醛树脂胶黏剂1脲醛树脂研究进展脲醛(UF)树脂是尿素和甲醛在催化剂（碱性催化剂或酸性催化剂）作用下，缩聚成初期脲醛树脂然后在固化剂或助剂作用下，形成不溶、不熔的末期树脂。脲醛树脂于1844年由B.Tollens首次合成，1929年德国染料公司（IG公司）获得UF树脂用于胶接木材的专利，其产品名叫KanritLeim，是一种能在常温固化胶接木材的脲醛树脂预聚体，引起人们的重视。1931年脲醛树脂首次在市场销售。从此以后，UF树脂在木材加工行业中得到了广泛应用和迅速发展。UF树脂胶黏剂由于其

2、成本低廉、原料来源丰富、固化胶层无色、操作性能好，以及良好的胶接性能等一系列优点，成为我国人造板生产的主要胶种。也是木材加工业中使用量最大的合成树脂胶黏剂，占该行业胶黏剂使用量的80%以上。20世纪60年代，人们开始研究脲醛树脂的游离甲醛问题。到20世纪70年代，随着分析仪器的发展，人们对UF树脂的结构、反应动力学、固化机理有了进一步的认识。国内外对UF树脂的研究主要为以下几方面。1.1UF树脂合成反应机理研究经典理论认为，UF树脂的合成分为两个阶段。第一阶段在中性或弱碱性（pH=7～8）介质中，尿素与甲醛进行羟甲

3、基化反应即加成反应，可生成一羟、二羟、三羟和四羟甲基脲，其中四羟甲基脲从未分离出来过。第二阶段在酸性条件下进行缩聚反应，当分子量达到一定程度时，将反应液的pH值调至8～9，并降温至常温，得到脲醛树脂的初期缩合液。公认的反应如下所示（1）尿素和甲醛在中性或弱碱性介质中进行加成反应（2）在酸性条件下，羟甲基与氨基或羟甲基及羟甲基之间进行缩聚反应。在特殊条件下也产生分子内缩合，生成环状化合物Uron。动力学研究表明，反应初期的反应速度取决于pH值。羟甲基化反应在pH值5～8之间有一个最低值，在这个范围之外，反应速度随pH

4、值下降而上升。缩聚反应速度从pH值2～3至中性，反应速度按照指数递减。20世纪70年代末，由于糠醛理论的发展，人们开始研究在强酸性条件下合成UF树脂的方法。20世纪80年代，Williams申请了强酸性条件下合成脲醛树脂的专利。在强酸性条件下（pH<3.0）合成的UF树脂与弱酸性条件下合成的UF树脂化学结构与性能均有所不同。树脂中高分子量组分随着酸性增强而增加，而且可生成具有一定数量Uron环的树脂。Uron环的引入，提高了UF树脂的缩聚程度，树脂的初粘性较好，甲醛释放量低；树脂的耐水性好，胶接制品的耐水性得到了提

5、高。但随着树脂分子中Uron环数量增加，树脂的固化速度减慢，胶合强度降低。在树脂合成中Uron环含量控制在10%左右为宜。1.2UF树脂固化机理研究1.2.1经典理论经典理论认为，UF树脂在未固化前，主要是由取代脲和亚甲基链节或少量二亚甲基链节交替重复生成的多分散性聚合物。固化时，树脂中活性基团（—NH—、—CH2OH）之间或与甲醛之间反应形成不溶不熔的三维网状结构，树脂的固化过程是连续的，且胶接强度随着固化时间的延长而增加。但是，无论是脲醛树脂的性质，还是脲醛树脂在生产过程中所出现的问题，有许多经典理论无法解释之

6、处.Chow.S和HancockW.V.(1969)及KollmannF.P.(1975)用TBA方法研究了UF树脂的固化过程，发现其固化过程是不连续的，胶接强度先增加后减小，最后又增加。1.2.2胶体理论1983年，美国学者Pratt等人从UF树脂的几个事实：（1）在固化过程中，UF树脂黏度变化是不连续的；（2）为使UF树脂固化或凝胶，其浓度必须超过某一最低限；（3）用SEM发现，已固化UF树脂断裂面有颗粒结构存在，在Wsu胶黏剂年会上第一次提出了UF树脂固化的胶体理论。继Pratt之后，Dunker等人应用蛋白

7、质化学方面的知识和处理方法，从理论上解释了UF树脂具备胶粒成核的条件和可能性。Motter利用TEM和SEM对UF树脂中沉降相发展过程做了描述，并应用GPC技术、熔点测定方法、X—衍射技术从实验上证实了低摩尔比树脂的固化是聚结和沉降过程，揭示了UF树脂的胶体本质，进一步丰富和证实了胶体理论。胶体理论对低摩尔比UF树脂合成、固化过程中的问题和现象解释地比较清楚，在高摩尔比情况下，UF树脂的憎液胶体相是否存在和它对固化过程的影响如何，还有待于揭示与证实。1.3脲醛树脂的改性研究UF树脂胶黏剂与其它胶种相比，存在着耐水性

8、差、固化后胶层脆性大、耐老化性能差、游离甲醛含量高等缺点，这些缺点不但限制了它的使用范围，而且影响了产品质量。因此，为了扩大UF树脂的应用范围，根据不同的使用要求，采用对UF树脂胶黏剂进行改性的方法来提高其综合性能。1.3.1改进UF树脂的耐水性UF树脂的耐水性主要是指其制品经水分或湿气作用后能保持其胶接性能的能力，它比蛋白质胶黏剂的耐水性强，比酚醛树脂胶黏