CN101245129B - 一种自升温生产脲醛树脂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种自升温生产脲醛树脂的方法，采用四次分部投入尿素，包括如下步骤：A、将37％甲醛1000kg加入到反应釜后，加入酸性催化剂粉末硫酸铝、冰醋酸其中一种或二种10-15kg，搅拌均匀，加入第一批尿素和工业氨水控制pH值，自动升温至48-50℃；B、加入第二批尿素和工业氨水控制pH值，自动升温至55-60℃；C、加入第三批尿素和工业氨水控制pH值，D、降温至80℃以下加入第四批尿素；E、降温至70℃时加入1788#聚乙烯3-5kg；F、降温至50℃，用30％的氢氧化钠溶液调pH7.5-8.0，出料。本发明反应中不必使用加热装置，节约能源；并且缩短反应时间至原来的1/3-1/2，提高生产效率。

Description

一种自升温生产脲醛树脂的方法
技术领域
本发明涉及到一种自升温生产脲醛树脂的方法，尤其是脲醛树脂胶粘剂及其合成工艺的改进。属于合成树脂技术领域。
背景技术
脲醛树脂具有价格低廉，原料易得等特点，广泛用于人造板及竹材，木材等建筑装饰材料的粘接。其用量约占木材工业总用胶量的80％左右。采用传统工艺配方制得的脲醛树脂，其专业技术水平低，产品质量差，特别是游离甲醛含量普遍偏高。由此种脲醛树脂制造的人造板会缓慢释放甲醛，其释放周期长达3-15年，导致室内空气中甲醛含量长期超标，危害人的身体健康。
CN1205342A公开了一种由尿素和甲醛在大量酸催化剂条件下两步缩聚制造脲醛树脂的方法，其第一次F/U摩尔比为2.5-4.0，而第二次(最后一次)摩尔比为1.2-1.5，前后摩尔比相差很大，会导致产品中游离甲醛含量偏高，胶合性能不理想。
发明内容
本发明目的在于提供一种充分利用甲醛与尿素间的反应热来使体系自行升温生产脲醛树脂的方法，以节约能源，缩短反应时间，提高生产效率。
本发明的技术方案是这样实现的：这种自升温生产脲醛树脂的方法，其特征在于包括如下步骤：
A、将37％甲醛1000kg加入到反应釜后，加入酸性催化剂粉末硫酸铝、冰醋酸其中一种或二种10-15kg，搅拌均匀，加入第一批尿素，使甲醛与尿素的摩尔比为3.0-3.5，此时体系pH为3.0-3.5，搅拌反应10分钟，加入工业氨水100-150kg，控制pH值在6.0-6.5，自动升温至48-50℃；
B、加入第二批尿素使甲醛与尿素的摩尔比为2.0-2.5，用工业氨水控制pH值在4.6-5.0，自动升温至55-60℃；
C、加入第三批尿素使甲醛与尿素的摩尔比为1.8-2.0，用工业氨水控制pH值在4.6-5.0，反应至25℃涂-4杯粘度达到20-30s时用30％的氢氧化钠溶液中和至pH7.5-8.0；
D、降温至80℃以下加入第四批尿素使甲醛与尿素的摩尔比为1.3-1.6；
E、降温至70℃时加入1788#聚乙烯3-5kg；
F、降温至50℃，用30％的氢氧化钠溶液调pH7.5-8.0，出料。
所述自升温生产脲醛树脂的方法，步骤A所述的酸性催化剂选择粉末硫酸铝12.5kg。
所述自升温生产脲醛树脂的方法，步骤A所述的酸性催化剂选择冰醋酸10kg。
所述自升温生产脲醛树脂的方法，步骤A所述的酸性催化剂选择粉末硫酸铝5.5kg和冰醋酸4kg。
所述自升温生产脲醛树脂的方法，步骤A加入工业氨水后自动升温的反应时间8-15分钟。
所述自升温生产脲醛树脂的方法，步骤B加入工业氨水后自动升温的反应时间15-25分钟。
所述自升温生产脲醛树脂的方法，步骤C加入30％的氢氧化钠溶液中和后自动升温的反应时间15-25分钟。
所述自升温生产脲醛树脂的方法，步骤D加入加第四批尿素后的反应时间8-15分钟。
本发明采用四次分部投入尿素的方法，在比较温和的反应环境里使甲醛和尿素进行加成和缩合反应，生产出高性能的脲醛树脂胶。本发明的一项重要贡献在于在不影响树脂胶合性能和甲醛释放量的前提下，充分利用甲醛与尿素间的反应热来使体系自行升温，反应中不必使用加热装置，节约能源；并且缩短反应时间至原来的1/3-1/2，提高生产效率。
具体实施方式
实施例1
A、向反应釜内加入37％甲醛1000kg，粉末硫酸铝12.5kg，加入第一批尿素216kg，甲醛与尿素的摩尔比(F/U)＝3.5，此时pH为3.0-3.5，搅拌二十分钟，加入工业氨水100kg，pH值控制在6.0-6.5，反应体系会利用自身反应热自动升温约十分钟至48-50℃；
B、加入第二批尿素86kg(F/U＝2.5)，此时由于尿素溶解吸热效应体系温度会会有所降低，pH也会下降，用氨水控制pH值在4.6-4.8，尿素与甲醛反应继续放出热量使体系温度继续升高约二十分钟至55-60℃；
C、加入第三批尿素75kg(F/U＝2.0)，反应约二十分钟至25℃涂-4杯粘度达到20s时，加碱中和至pH7.5-8.0，体系再次升温约二十分钟至85-90℃；
D、降温至80℃以下加入第四批尿素95kg(F/U＝1.6)反应时间10分钟；
E、降温至70℃时加1788#聚乙烯醇3kg；
F、降温至50℃加碱调pH7.5-8.0，出料。
本实施例生产的脲醛树脂性能指标如下：
粘度(25℃涂-4杯)：25s
游离甲醛含量：＜0.5％
pH值：7-8
固体含量(％)：48-50
储存期(20℃)：＞60天
实施例2
A、向反应釜内加入37％甲醛1000kg，冰醋酸10kg，第一批尿素252kg(F/U＝3.0)，此时pH为3.0-3.5，搅拌二十分钟，加入工业氨水150kg，pH值控制在6.0-6.5，自动升温约十分钟至48-50℃；
B、加入第二批尿素125kg(F/U＝2.0)，用氨水控制pH值在4.8-5.0，自动升温约二十分钟至55-60℃；
C、加入第三批尿素117kg(F/U＝1.8)，反应约二十分钟至25℃涂-4杯粘度达到20-30s时加碱中和至pH7.5-8.0，体系再次升温约二十分钟至85-90℃；
D、降温至80℃以下加入第四批尿素86kg(F/U＝1.3)；
E、降温至70℃时加1788#聚乙烯醇5kg；
F、降温至50℃调pH7.5-8.0，出料。
本实施例生产的脲醛树脂性能指标如下：
粘度(25℃涂-4杯)：25s
游离甲醛含量：＜0.1％
pH值：7-8
固体含量(％)：48-50
储存期(20℃)：＞30天
实施例3
A、向反应釜内加入37％甲醛1000kg，冰醋酸4kg，粉末硫酸铝6.5kg，第一批尿素252kg(F/U＝3.0)，此时pH为3.0-3.5，搅拌二十分钟，加入工业氨水150kg，pH值控制在6.0-6.5，自动升温约十分钟至48-50℃；
B、加入第二批尿素125kg(F/U＝2.0)，用氨水控制pH值在4.8-5.0，自动升温约二十分钟至55-60℃；
C、加入第三批尿素117kg(F/U＝1.8)，反应约二十分钟至25℃涂-4杯粘度达到20-30s时加碱中和至pH7.5-8.0，体系再次升温约二十分钟至85-90℃；
D、降温至80℃以下加入第四批尿素86kg(F/U＝1.3)；
E、降温至70℃时加1788#聚乙烯醇5kg；
F、降温至50℃调pH7.5-8.0，出料。
本实施例生产的脲醛树脂性能指标如下：
粘度(25℃涂-4杯)：23s
游离甲醛含量：＜0.1％
pH值：7-8
固体含量(％)：48-50
储存期(20℃)：＞30天
上述实施例采用具有缓冲性能的酸和碱为催化剂，酸性催化剂选择粉末硫酸铝，冰醋酸之间的一种或二者的混合物；制胶过程中用于控制pH的碱性催化剂采用氨水，一方面能与甲醛生成六次甲基四胺来提高胶的性能，另一方面能中和硫酸铝或乙酸的酸性，使体系形成缓冲体系，为反应营造一个温和的反应环境；制胶完成后用于中和体系pH至7.8-8.0所用的碱性催化剂为30％的氢氧化钠溶液。
本发明列举的实施例旨在更进一步地阐明工艺方法，而不对本发明的范围构成任何限制，用本发明实施例得到的产品和经由本发明权利要求书1-8所述的方法均可得到脲醛树脂胶粘剂产品。

Claims (8)

1.一种自升温生产脲醛树脂的方法，其特征在于包括如下步骤：
A、将37％甲醛1000kg加入到反应釜后，加入酸性催化剂粉末硫酸铝、冰醋酸其中一种或二种10-15kg，搅拌均匀，加入第一批尿素，使甲醛与尿素的摩尔比为3.0-3.5，此时体系pH为3.0-3.5，搅拌反应10分钟，加入工业氨水100-150kg，控制pH值在6.0-6.5，自动升温至48-50℃；
B、加入第二批尿素使甲醛与尿素的摩尔比为2.0-2.5，用工业氨水控制pH值在4.6-5.0，自动升温至55-60℃；
C、加入第三批尿素使甲醛与尿素的摩尔比为1.8-2.0，用工业氨水控制pH值在4.6-5.0，反应至25℃涂-4杯粘度达到20-30s时用30％的氢氧化钠溶液中和至pH7.5-8.0；
D、降温至80℃以下加入第四批尿素使甲醛与尿素的摩尔比为1.3-1.6；
E、降温至70℃时加入1788#聚乙烯3-5kg；
F、降温至50℃，用30％的氢氧化钠溶液调pH7.5-8.0，出料。
2.根据权利要求1所述自升温生产脲醛树脂的方法，其特征在于：步骤A所述的酸性催化剂选择粉末硫酸铝12.5kg。
3.根据权利要求1所述自升温生产脲醛树脂的方法，其特征在于：步骤A所述的酸性催化剂选择冰醋酸10kg。
4.根据权利要求1所述自升温生产脲醛树脂的方法，其特征在于：步骤A所述的酸性催化剂选择粉末硫酸铝5.5kg和冰醋酸4kg。
5.根据权利要求1所述自升温生产脲醛树脂的方法，其特征在于：步骤A加入工业氨水后自动升温的反应时间8-15分钟。
6.根据权利要求1所述自升温生产脲醛树脂的方法，其特征在于：步骤B加入工业氨水后自动升温的反应时间15-25分钟。
7.根据权利要求1所述自升温生产脲醛树脂的方法，其特征在于：步骤C加入30％的氢氧化钠溶液中和后自动升温的反应时间15-25分钟。
8.根据权利要求1所述自升温生产脲醛树脂的方法，其特征在于：步骤D加入第四批尿素后的反应时间8-15分钟。
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