脲醛树脂
ure-aformaldehyde resins

尿素与甲醛反应得到的聚合物。又称脲甲醛树脂。英文缩写UF。加工成型时发生交联,制品为不溶不熔的热固性树脂。固化后的脲醛树脂颜色比酚醛树脂浅,呈半透明状,耐弱酸、弱碱,绝缘性能好,耐磨性极佳,价格便宜,但遇强酸、强碱易分解,耐候性较差。商品名Beetle。尿素与37%甲醛水溶液在酸或碱的催化下可缩聚得到线性脲醛低聚物,工业上以碱作催化剂,95℃左右反应,甲醛/尿素之摩尔比为1.5~2.0,以保证树脂能固化。反应第一步生成一和二羟甲基脲,然后羟甲基与氨基进一步缩合,得到可溶性树脂,如果用酸催化,易导致凝胶。产物需在中性条件下才能贮存。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。脲醛树脂主要用于制造模压塑料,制造日用生活品和电器零件,还可作板材粘合剂、纸和织物的浆料、贴面板、建筑装饰板等。由于其色浅和易于着色,制品往往色彩丰富瑰丽。
脲醛树脂一般为水溶性树脂,较易固化,固化后的树脂无毒、无色、耐光性好,长期使用不变色,热成型时也不变色,可加入各种着色剂以制备各种色泽鲜艳的制品。
脲醛树脂坚硬,耐刮伤,耐弱酸弱碱及油脂等介质,价格便宜,具有一定的韧性,但它易于吸水,因而耐水性和电性能较差,耐热性也不高。
脲醛树脂的用途相当广泛,除用作模塑料、层压塑料、泡沫塑料外,还可用于制作水溶性粘合剂,以粘接木材;用作织物的防缩防绉处理剂;用作纸张的罩光漆,以提高纸张的湿强度。下面主要对它在塑料上的应用作一简单绍。
(一)脲醛压塑粉
脲醛树脂的压塑粉俗称为电玉粉,它是由树酯、固化剂、填料、着色剂、润滑剂、稳定剂、增塑剂等组份用湿法生产而成的。
1 组成
(1)树脂用作压塑粉的脲醛树脂要求采用反应程度较浅的缩聚物,此时树脂粘度小,便于浸渍填料,并可保证在较长的生产周期和进行干燥后仍有适当的流动性,在工业上多采用尿素与甲醛在低温下的缩合物(一、二羟甲基脲的混合物)。通常采用脲与甲醛的配比为1:1。5(摩尔比),在PH=8(及温度)30—35度下全部溶解后,再加入脲量0。3%——0。54%的草酸及0。33%—0。88%的草酸酯,随即发生放热反应,温度上升,温度保持在55—60度,并严格控制PH=5。5—6。5,经60—75min 即得所需的脲醛树脂。由于缩聚度较低,实际上仅刚过加成反应阶段,主要的缩聚反应是在固化过程中进行的。
(2)固化剂压塑粉中所用的固化剂要求具有一定的潜伏性,常用的有草酸、邻苯二甲酸、苯甲酸、一氯乙酸等。
(3)填料最常用的填料是纸浆,其次为木粉或无机填料(石棉、玻璃纤维、云母等)。所用的纸浆是以木材为原料,经亚硫酸盐处理,溶去木材中非纤维素杂质,再经
漂白即得的纯净的纤维素。填料的用量为总物料量的25%-32%,用量过小,压塑粉流动性大,制品强度低;反之,用量过多时,压塑粉流动性减小,制品表面不光滑,耐水
性降低。
(4)着色剂着色剂可赋予塑料鲜艳的色彩,选用着色剂时要注意,所用着色剂的着色能力强,在塑料中能分散均匀,在加工温度下和长期的日光照射时不变色,不从制品中析出。通常用的着色剂是颜料,染料较少使用,用量为物料量的0.01%-0.2%。
(5)润滑剂润滑剂在压制成品时可提高料的流动性,并可从制品中析出,在制品和模具间形成隔离膜,使制品不易粘模。常用的润滑剂为硬脂酸的金属盐(如锌、钙、铝、镁等的金属盐)、有机酸的酯类(如硬脂酸环己酯、硬脂酸甘油脂等)。其加入量为物料量的0.1%-1.5%,过多时会污染制品的外观,减少光泽;过少则制品难于脱模。
(6)稳定剂在压塑粉中加入的催化剂虽说是潜伏性的催化剂,但是在室温的存放过程中仍会有少量的酸放出,从而影响到压塑粉的质量,因此通常加入一些碱性的物质以吸收放出的酸,常用的碱为六亚甲基四胺或碳酸铵。
(7)增塑剂在压塑粉中一般不用增塑剂,只在特殊的场合使用,目的是提高料的流动性,并降低固化时的收缩率。可用的增塑剂有脲及硫脲。
上述的各种组分常根据实际的情况而选用,不是所有的模塑料中都要用。
氨基树脂作为纸张湿强剂

纤维是亲水性的,一般纸张被水湿透后,纤维发生膨胀,纤维之间键力减弱,从而失去其大部分强度,余下部分强度通常称为湿强度。
一般来说,湿强度大于15%的纸就成为湿强纸。
由于脲醛树脂为非离子性,故不能被带阴性电荷的纸纤维较好的吸附,因此,用作纸张湿强剂时不能直接在浆内,而只能用浸渍法(如表面涂布)。
脲醛树脂作为纸张湿强剂,其树脂间的化学交联形成网状结构包裹在纤维周围,这种化学交联不会被水解,从而阻止了纸中的半纤维素的吸水膨胀,减少了纸张在润湿条件下的强度下降,像一个网子一样,了纤维的润涨,从而保持了纸张的湿强度。
传统的脲醛树脂(UF)由于有游离甲醛危害,国外已禁用,而不含甲醛的湿强剂成本比较高,因此人们开始对改性脲醛树脂进行研究。
以乙二醛部分或全部代替甲醛脲醛树脂的条件以及产物对纸张的湿强效果,结果表明产物无污染、稳定性能好、增强效果明显。
作为涂布交联剂
交联剂也可称为硬化剂,由于某些涂布纸需经湿压光、胶版印刷、放置室外等与水接触的情况,因此涂布干燥后必须具有抗湿性。
通常聚合物胶具有良好的抗水性,但淀粉、聚乙烯醇、蛋白质、海藻酸钠等天然涂布粘合剂和表面施胶剂的抗水性很差,需要使用交联剂以增强涂布纸张耐湿摩擦能力,特别对于胶版印刷,耐湿摩擦是很重要的指标。
王蕾,苗宗成等人采用改性脲醛树脂(PUF),它克服了脲醛树脂(UF)耐水、耐热、耐老化性能差及使用过程中释放甲醛、贮存期短等缺点。
并对改性脲醛树脂涂布纸抗水性进行了测试,得出其在造纸抗水剂领域具有很好的应用前景。
作为胶体絮凝剂
阳离子型改性脲醛树脂季铵盐(MU-FRQA)是一种新型的高分子絮凝剂,水溶性较好,生产成本低,对阴离子性胶体的絮凝效果好。
龚福忠等人以尿素、甲醛、环氧氯丙烷、三甲胺为原料,了水溶性阳离子脲醛树脂季铵盐,用红外光谱进行了表征,测定了该产物的表面活性,用胶体化学方法研究了加入阳离子型改性脲醛树脂季铵盐后黏土悬浮分散体系的电动电位和等电点以及絮凝体粒径大小变化,得到了一些有意义的结果。
作为造纸胶粘剂
脲醛树脂胶粘剂是一种热固性树脂,价格低廉、原料易得、能够在常温下迅速固化胶层没有颜色且耐老化等优点。
但是脲醛树脂最主要缺陷是在使用过程中会释放出甲醛,并且制品在使用过程中,也可能不断释放出甲醛。
释放甲醛的原因主要是脲醛树脂胶中存在的游离甲醛;其次是树脂中甲醛与尿素反应生成不稳定的亚甲基醚键,在热压和使用过程中分解释放出甲醛。

吴蓁等人采用特的羟基丙烯酸酯树脂(液)及端异氰酸酯基水性聚氨酯树脂,结果发现这种新型改性剂既可降低游离甲醛含量,又能明显提高粘合强度及耐水性,且改性效果随改性剂用量的增加而增加。
其中,聚氨酯树脂对脲醛树脂黏合强度的改进最为明显,但对耐水性的改性效果稍差;而高羟基含量的丙烯酸酯树脂比低羟基含量的改性效果好。
林武滔等人
采用PVA和三聚氰胺改性脲醛树脂,实验发现:PVA的加人可以降低胶粘剂中的游离醛含量,提高其贮存稳定性。
三聚氰胺的加人使胶粘剂的耐水性能有较大的提高,游离醛含量也有所下降。


