实验2 体型缩聚制备脲醛树脂

一、实验目的

（1）了解脲醛树脂缩聚反应的原理和特点。

（2）掌握脲醛树脂制备的实验技术。

二、实验原理

脲醛树脂是由尿素和甲醛（一般用甲醛水溶液）缩合得到的热固性树脂，是俗称氨基树脂中的主要品种，也是热固性塑料中产量较大的一个品种。

脲醛树脂的缩聚反应及其结构非常复杂，它的反应因尿素和甲醛的比例、溶液的pH以及反应温度的不同而不同。一般尿素与甲醛的摩尔比为1：（1.3～2）为宜。为调节反应的pH，常加入六亚甲基四胺。根据要求，控制缩聚反应进行的程度，可制成线型（A阶段）、支链型（B阶段）以及体型的（C阶段）各种不同结构的树脂。在实际生产中，总是将缩聚反应控制在A阶段，最多不超过B阶段，只是在最后一步产品成型中才添加酸性固化剂使缩聚进行到C阶段，即形成体型结构。常用的酸性固化剂是强酸铵盐，如氯化铵，其用量为树脂重量的1%～5%（通常配成10%～20%的水溶液使用）。其反应式为：

继而羟甲基的羟基与氨基上氢失水缩合为高分子：

也可能有其他反应，如：

本实验以尿素和甲醛为原料，通过缩聚反应制成黏稠液体A阶段脲醛树脂，然后添加酸性固化剂制成C阶段脲醛树脂。

三、实验材料和仪器

1.主要实验材料

尿素、甲醛、甘油、甲酸（10%）、氢氧化钠（10%）、氯化铵水溶液（15%）。

2.主要实验仪器

搅拌器、三口烧瓶、冷凝管、温度计、水浴、烧杯等，装置图如图2-1所示。

图2-1 脲醛树脂合成实验示意图

四、实验步骤

1.线型脲醛树脂的制备

（1）向烧杯中加入7g甘油和84g甲醛，测其pH，用NaOH溶液中和至pH为7，把此溶液加入带有搅拌器、温度计和回流冷凝管的250mL三口烧瓶中，调节水浴温度达到70℃，加入36g尿素，再用甲酸溶液将pH调节至5.0，慢慢升温至94℃左右，维持0.5h，再调pH至4.8，反应1h后停止加热。

（2）冷却至30℃以下，用NaOH溶液将树脂中和至pH为7，得到A阶段树脂放置保存。

2.体型脲醛树脂的制备及应用

（1）称取3份各10g的线型脲醛树脂，在1^#中不加氯化铵固化剂；2^#中加入3滴氯化铵固化剂；3^#中加入6滴氯化铵固化剂，制成体型脲醛树脂。

（2）将体型脲醛树脂马上用于粘接胶合板，将粘好的胶合板加压后放置于50℃烘箱中烘干或自然晾干。

注意事项：

①调节pH时，加入10%甲酸的量应以几滴计量，加酸过量会引起聚合反应发生暴聚结块。

②体型脲醛树脂应用实验中，学生可根据兴趣，将胶合板锯成各种图案粘接。

五、实验结果分析与讨论

（1）在脲醛树脂制备中为什么要多次调节pH？各段产物是什么？

（2）为何加入10%的NaOH溶液将脲醛树脂中和至pH=7？

（3）脲醛树脂做粘接实验时为什么需添加酸性固化剂？

（王雅珍）