CN111995974A - 一种e0级脲醛胶的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种E0级脲醛胶的制备方法，包括：混合升温阶段、加成阶段、缩聚反应阶段、退欧水阶段和冷却阶段，本发明通过在缩聚反应将产生的羟甲基脲中含有活泼的羟甲基，进一步缩合生成聚合物，因此所得的脲醛胶聚合物分子量约为700，而传统脲醛胶的分子量约为120，分子量更大的分子结构更稳定，胶合性能更好；本发明在缩聚反应过程中加入了氧化淀粉作为改性剂，氧化淀粉中的其它位置上的羧基可以与脲醛树脂中的羟基发生反应，使脲醛树脂形成紧密的交联体型结构，分子间互相缠绕致密，分子间空隙变小，使脲醛树脂的黏度增加，同时氧化淀粉还可以与未反应完全的甲醛发生反应，降低脲醛树脂中游离甲醛的含量。

Description

一种E0级脲醛胶的制备方法
技术领域
本发明涉及脲醛树脂胶黏剂的领域，具体为一种E0级脲醛胶的制备方法。
背景技术
脲醛树脂又称脲甲醛树脂。英文缩写UF，是尿素与甲醛在催化剂(碱性或酸性催化剂)作用下,缩聚成初期脲醛树脂,然后再在固化剂或助剂作用下,形成不溶、不熔的末期热固性树脂。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，它是胶粘剂中用量最大的品种。
市面上常见的脲醛树脂根据粘度进行分级，分为E0,E1和E2等，常见的E0级为粘度0.25-0.4/(Pa·s)的最优，现有的E0级脲醛胶的制备过程中，为了使脲醛胶的粘性达到E0级别，需要在制备过程在进行改性提高脲醛树脂的粘性，但是现有的改性剂都需要较高的温度进行改性，而三聚氰胺在高温下容易分解，影响整体产能。
发明内容
本发明的目的是提供一种生产温度不超过100℃的E0级脲醛胶的制备方法为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种E0级脲醛胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)混合升温阶段：先用计量泵将37％甲醛溶液打入反应釜中，加入氢氧化钠溶液调节pH值7.0～7.5之间，再计量加入聚乙烯醇和三聚氰胺后开始搅拌，常压下在反应釜夹套中通入蒸汽将温度升至55～60℃，反应40分钟，本步骤中使用甲醛溶液、聚乙烯醇和三聚氰胺的重量份数比为57.6:1:1；
(2)加成阶段：向混合升温后的反应釜中加入尿素后通过蒸汽将反应釜温度升至70℃后停加蒸汽，待其自然升温至82～84℃后，在反应釜外层套上保温套，保温反应30min，加入尿素与中间物A所含甲醛的摩尔比≤1，保温反应时pH值≥7.1，当尿素和甲醛的摩尔比≤1时，会产生稳定的一羟基甲基脲，一羟基甲基脲会与甲醛进一步反应生成二羟基甲基脲；
(3)缩聚反应阶段：保温反应结束后，加入甲酸溶液调节pH值6～6.5之间，常压下在反应釜夹套中通入蒸汽将温度升至78～79℃，到反应液达到58℃水雾点时，立即加氢氧化钠溶液调节pH至7.8～8.0后，加入三聚氰胺和氧化淀粉保温反应10min，加入的三聚氰胺和氧化淀粉的重量分别为加入甲醛的溶液重量的10％和6％；
(4)脱水阶段：保温反应结束后，加入尿素，冷却降温，脱水反应65～85min，降温时温度控制在78～80℃，脱水15％；
(5)冷却阶段：脱水完成后，再次加入尿素，保温反应20min，然后加入氢氧化钠溶液将pH调节至7.2～7.5，降温至常温后停止冷却，加入适量氨水溶液搅拌均匀后，过滤，除去不溶物得到所述E0级脲醛胶。
进一步地，所述升温的方式为在反应釜的夹套中加入高温蒸汽进行升温。
进一步地，所述降温的方式为在反应釜的夹套中加入冷却液进行降温。
加入氧化淀粉的原因：淀粉是一种来源广泛，价格低廉的天然高分子材料，淀粉经碱性体系氧化后，淀粉C6上的羟基主要氧化生成羧基，在锁具过程中可以与尿素和脲醛分子的羟基发生脱水缩合。
加入三聚氰胺的原因：三聚氰胺在缩聚反应中起到封闭脲醛树脂亲水的作用，改进树脂的耐开裂性和耐污染性，提高产品性能。
加入聚乙烯醇的原因：提高脲醛树脂的粘性，降低成本。
本发明的优点：
1.本发明通过在缩聚反应将产生的羟甲基脲中含有活泼的羟甲基，进一步缩合生成聚合物，因此所得的脲醛胶聚合物分子量约为700，而传统脲醛胶的分子量约为120，分子量更大的分子结构更稳定，胶合性能更好。
2.本发明在缩聚反应过程中加入了氧化淀粉作为改性剂，氧化淀粉中的其它位置上的羧基可以与脲醛树脂中的羟基发生反应，使脲醛树脂形成紧密的交联体型结构，分子间互相缠绕致密，分子间空隙变小，使脲醛树脂的黏度增加，同时氧化淀粉还可以与未反应完全的甲醛发生反应，降低脲醛树脂中游离甲醛的含量。
3.本发明采用夹套对反应釜进行加热和降温，不与原料混合，避免生产过程中对原料产生污染。
4.本发明在产过程中温度控制在100℃以内，不会造成三聚氰胺高温分解，产生氯化物气体等有害气体。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种E0级脲醛胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)混合升温阶段：先用计量泵将37％甲醛溶液打入反应釜中，加入氢氧化钠溶液调节pH值7.0之间，再计量加入聚乙烯醇和三聚氰胺后开始搅拌，常压下在反应釜夹套中通入蒸汽将温度升至55℃，反应40分钟，本步骤中使用甲醛溶液、聚乙烯醇和三聚氰胺的重量份数比为57.6:1:1；
(2)加成阶段：向混合升温后的反应釜中加入尿素后通过蒸汽将反应釜温度升至70℃后停加蒸汽，待其自然升温至82℃后，在反应釜外层套上保温套，保温反应30min，加入尿素与中间物A所含甲醛的摩尔比≤1，保温反应时pH值≥7.1，当尿素和甲醛的摩尔比≤1时，会产生稳定的一羟基甲基脲，一羟基甲基脲会与甲醛进一步反应生成二羟基甲基脲；
(3)缩聚反应阶段：保温反应结束后，加入甲酸溶液调节pH值6之间，常压下在反应釜夹套中通入蒸汽将温度升至78℃，到反应液达到58℃水雾点时，立即加氢氧化钠溶液调节pH至7.8后，加入三聚氰胺和氧化淀粉保温反应10min，加入的三聚氰胺和氧化淀粉的重量分别为加入甲醛的溶液重量的10％和6％；
(4)脱水阶段：保温反应结束后，加入尿素，冷却降温，脱水反应65min，降温时温度控制在78℃，脱水15％；
(5)冷却阶段：脱水完成后，再次加入尿素，保温反应20min，然后加入氢氧化钠溶液将pH调节至7.2，降温至常温后停止冷却，加入适量氨水溶液搅拌均匀后，过滤，除去不溶物得到所述E0级脲醛胶。
优选地情况下，所述升温的方式为在反应釜的夹套中加入高温蒸汽进行升温。
优选地情况下，所述降温的方式为在反应釜的夹套中加入冷却液进行降温。
实施例2
一种E0级脲醛胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)混合升温阶段：先用计量泵将37％甲醛溶液打入反应釜中，加入氢氧化钠溶液调节pH值7.2之间，再计量加入聚乙烯醇和三聚氰胺后开始搅拌，常压下在反应釜夹套中通入蒸汽将温度升至58℃，反应40分钟，本步骤中使用甲醛溶液、聚乙烯醇和三聚氰胺的重量份数比为57.6:1:1；
(2)加成阶段：向混合升温后的反应釜中加入尿素后通过蒸汽将反应釜温度升至70℃后停加蒸汽，待其自然升温至83℃后，在反应釜外层套上保温套，保温反应30min，加入尿素与中间物A所含甲醛的摩尔比≤1，保温反应时pH值≥7.1，当尿素和甲醛的摩尔比≤1时，会产生稳定的一羟基甲基脲，一羟基甲基脲会与甲醛进一步反应生成二羟基甲基脲；
(3)缩聚反应阶段：保温反应结束后，加入甲酸溶液调节pH值6.3之间，常压下在反应釜夹套中通入蒸汽将温度升至78.5℃，到反应液达到58℃水雾点时，立即加氢氧化钠溶液调节pH至7.9后，加入三聚氰胺和氧化淀粉保温反应10min，加入的三聚氰胺和氧化淀粉的重量分别为加入甲醛的溶液重量的10％和6％；
(4)脱水阶段：保温反应结束后，加入尿素，冷却降温，脱水反应75min，降温时温度控制在79℃，脱水15％；
(5)冷却阶段：脱水完成后，再次加入尿素，保温反应20min，然后加入氢氧化钠溶液将pH调节至7.4，降温至常温后停止冷却，加入适量氨水溶液搅拌均匀后，过滤，除去不溶物得到所述E0级脲醛胶。
优选地情况下，所述升温的方式为在反应釜的夹套中加入高温蒸汽进行升温。
优选地情况下，所述降温的方式为在反应釜的夹套中加入冷却液进行降温。
实施例3
一种E0级脲醛胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)混合升温阶段：先用计量泵将37％甲醛溶液打入反应釜中，加入氢氧化钠溶液调节pH值7.5之间，再计量加入聚乙烯醇和三聚氰胺后开始搅拌，常压下在反应釜夹套中通入蒸汽将温度升至60℃，反应40分钟，本步骤中使用甲醛溶液、聚乙烯醇和三聚氰胺的重量份数比为57.6:1:1；
(2)加成阶段：向混合升温后的反应釜中加入尿素后通过蒸汽将反应釜温度升至70℃后停加蒸汽，待其自然升温至84℃后，在反应釜外层套上保温套，保温反应30min，加入尿素与中间物A所含甲醛的摩尔比≤1，保温反应时pH值≥7.1，当尿素和甲醛的摩尔比≤1时，会产生稳定的一羟基甲基脲，一羟基甲基脲会与甲醛进一步反应生成二羟基甲基脲；
(3)缩聚反应阶段：保温反应结束后，加入甲酸溶液调节pH值6.5之间，常压下在反应釜夹套中通入蒸汽将温度升至79℃，到反应液达到58℃水雾点时，立即加氢氧化钠溶液调节pH至8.0后，加入三聚氰胺和氧化淀粉保温反应10min，加入的三聚氰胺和氧化淀粉的重量分别为加入甲醛的溶液重量的10％和6％；
(4)脱水阶段：保温反应结束后，加入尿素，冷却降温，脱水反应85min，降温时温度控制在80℃，脱水15％；
(5)冷却阶段：脱水完成后，再次加入尿素，保温反应20min，然后加入氢氧化钠溶液将pH调节至7.5，降温至常温后停止冷却，加入适量氨水溶液搅拌均匀后，过滤，除去不溶物得到所述E0级脲醛胶。
优选地情况下，所述升温的方式为在反应釜的夹套中加入高温蒸汽进行升温。
优选地情况下，所述降温的方式为在反应釜的夹套中加入冷却液进行降温。
申请人将本发明制备得到的E0级脲醛胶分批次送入相关检测机关进行检测，得到检测结果如表1：
Figure BDA0002667827230000071
表1

Claims (3)

1.一种E0级脲醛胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)混合升温阶段：先用计量泵将37％甲醛溶液打入反应釜中，加入氢氧化钠溶液调节pH值7.0～7.5之间，再计量加入聚乙烯醇和三聚氰胺后开始搅拌，常压下在反应釜夹套中通入蒸汽将温度升至55～60℃，反应40分钟，本步骤中使用甲醛溶液、聚乙烯醇和三聚氰胺的重量份数比为57.6:1:1；
(2)加成阶段：向混合升温后的反应釜中加入尿素后通过蒸汽将反应釜温度升至70℃后停加蒸汽，待其自然升温至82～84℃后，在反应釜外层套上保温套，保温反应30min，加入尿素与中间物A所含甲醛的摩尔比≤1，保温反应时pH值≥7.1；
(3)缩聚反应阶段：保温反应结束后，加入甲酸溶液调节pH值6～6.5之间，常压下在反应釜夹套中通入蒸汽将温度升至78～79℃，到反应液达到58℃水雾点时，立即加氢氧化钠溶液调节pH至7.8～8.0后，加入三聚氰胺和氧化淀粉保温反应10min，加入的三聚氰胺和氧化淀粉的重量分别为加入甲醛的溶液重量的10％和6％；
(4)脱水阶段：保温反应结束后，加入尿素，冷却降温，脱水反应65～85min，降温时温度控制在78～80℃，脱水15％；
(5)冷却阶段：脱水完成后，再次加入尿素，保温反应20min，然后加入氢氧化钠溶液将pH调节至7.2～7.5，降温至常温后停止冷却，加入适量氨水溶液搅拌均匀后，过滤，除去不溶物得到所述E0级脲醛胶。
2.根据权利要求1所述的E0级脲醛胶的制备方法，其特征在于：所述升温的方式为在反应釜的夹套中加入高温蒸汽进行升温。
3.根据权利要求1所述的E0级脲醛胶的制备方法，其特征在于：所述降温的方式为在反应釜的夹套中加入冷却液进行降温。
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