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1、年产3万吨腐植酸改性脲醛树脂工艺设计前言脲醛树脂是国内外木材工业的主要粘合剂。由于它胶合强度高、固化快、操作性好、生产成本低、原料丰富易得等一系列优点而得到广泛应用。但是脲醛树脂所含的游离甲醛具有毒性，树脂中的游离甲醛含量越低，其毒性就越小，降低脲醛树脂中游离甲醛的含量有各种各样办法。本设计产品是利用腐殖酸改性脲醛树脂后，脲醛树脂中的游离甲醛含量降低，同时脲醛树脂的热稳定性和做为胶黏剂的胶接强度同时得到提升，而且生产成本也降低，具有较强的市场竞争力和良好的应用前景。 第1页目录前言1第一章 绪论3 1.1 设计任务3 1.2 脲醛树脂概况3 1.3 脲醛树脂的改性51.4 腐殖酸简介71.5本
2、设计解决的主要问题8第二章 部分原料的性质和规格9 2.1. 尿素92.2 甲醛9第三章 合成工艺设计和分析93.1 合成脲醛树脂的原料93.2 脲醛树脂形成原理103.3 脲醛树脂的合成133.4 脲醛树脂的调制153.5 脲醛树脂的改性18第四章 工艺计算19 4.1 原始数据及所需技术资料19 4.2 物料横算19第五章 设备选型20 5.1 材料选择20 5.2 釜体的设计计算21 5.3 封头的选型21 5.4 封头与釜体的连接形式22 5.5 支座形式22第六章 通用工程22 6.1 通风22 6.2 采暖23 6.3 照明23第七章 设计小结23参考文献24 第2页第一章 绪论1
3、.1 设计任务年产量3万t腐殖酸改性脲醛树脂；年开工时间8000h；单体总转化率99.5%；原料甲醛溶液浓度30%，釜中甲醛浓度25%；纯水温度10；聚合釜平均温度85；聚合系统压力0.44MPa；计量罐压力0.1MPa，泵压0.8MPa。设计选用配方：单体25%；水约75%。全装置总损耗2.3%，总收率97.7%。损耗分配如下：包装损失：0.1%除尘损失：2.0%1.2 脲醛树脂概况(1)脲醛树脂的生产脲醛树脂是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
4、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1.52.0，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130160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。 第3页（2）脲醛树脂的用途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
5、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。 脲醛树脂胶合剂，具有较高的胶合强度，较好的耐温，耐水，耐腐性能。此外，由于树脂本身呈透明或乳白色，使制成的刨花板，中密度纤维板色泽美观，制成的胶合板不发生污染，用在木制品上不影响外观。脲醛树脂作为胶合剂的产品，主要有以下三种类型：a. 液状：可分为稠液状及泡沫胶合剂两种。粘稠液状：是一种呈乳状的液体树脂，其树脂含量随产品的牌号不同而异。这种树脂胶液具有很大的不稳定性，树脂贮藏受一定时间
6、的限制，一般为三到六个月。贮放时间过长，则会由于树脂本身进一步的缩聚，逐渐变稠和胶化而失去效果。泡沫脲醛胶：使用前在不脱水脲醛树脂液中加入起泡剂，经机械搅拌产生泡沫，使胶液体积增大，此重减少，可以达到节约胶料用量，降低生产成本的效果。b. 粉状：由液体树脂喷雾干燥而成，这种胶合剂具有贮存时间长，使用简便（加入适当水分调制成胶，或直接用粉末胶合湿木材），便于包装运输等优点。 第4页c. 膜状：将胶液涂于纸张上，或将纸张浸渍于胶液中，然后干燥而成的一种胶纸膜。以上类型中，以粘稠液状的脲醛胶最常用。此外，脲醛树脂按其固化时的温度不同，又可分为冷固性胶与热性胶两种。由于此胶有良好的特性，因此，它是当前
7、广泛用于人造板的生产及各类木材制品胶合上。是一种室内用途胶种。(3) 脲醛树脂的特点(1)由于含有大量的羟甲基和酰胺基,能溶于水,有较好的胶接性能; 9 Q/ cr$ N n1 |$ K- h(2)可室温或加温100以上很快固化; . b5 N; o9 z; t3 Z, c(3)与PF相比,固化后胶层无颜色,不污染制品; 5 t& _ / + 0 ( _(4)胶接强度比动,植物胶高; 8 % K# w: l& D; p7 B6 d& O; B(5)毒性较小,但固化时会放出刺激性的甲醛; 4 a& u& T5 x! M5 g1 E: ) J8 I. l(6)制造容易,价格便宜; 4 z5 E2
8、s+ l/ : w3 R # r4 y(7)耐光性好,较耐老化; . U& T: 5 * nj(8)工艺性好,使用方便; & 0 k: W5 a4 D1 D0 g(9)脆性大,固化过程易产生内应力引起龟裂; ) Q0 k7 W1 y8 W8 Q$ r(10)耐水性和胶接强度低于酚醛树脂胶. + g& ; 9 E) C% (4) 脲醛树脂工艺的发展 脲醛树脂成本低廉，颜色浅，硬度高，耐油，抗霉，有较好的绝缘性和耐温性，但耐火性和耐水性较差。它是开发较早的热固性树脂之一。1924年，英国氰氨公司研制，1928年始出售产品，30年代中期产量达千吨，80年代世界年产 第5页量已超过1.5Mt。尿素与甲
9、醛的缩聚产物早在1896年就已获得,但工业上用作胶粘剂是1929年以后的事。我国脲醛树脂是在1957年开始工业化生产，1962年成为胶合板生产的主要胶粘剂。目前已成为我国人造板生产的主要胶种。 制作塑料制品所用的脲醛树脂的数量仅占总产量的10左右。在甲醛与尿素的摩尔比较低的情况下制得的脲醛树脂，与填料（纸浆、木粉）、色料、润滑剂、固化剂、稳定剂（六亚甲基四胺、碳酸铵）、增塑剂（脲或硫脲）等组分混合，再经过干燥、粉碎、球磨、过筛，即得脲醛压塑粉。压制脲醛塑料的温度140150、压力2535MPa，压制时间依制品的厚度而异，一般为1060min。塑料制品主要是电气照明设备和电话零件等。 1.3 脲
10、醛树脂的改性脲醛树脂与其他胶种相比，存在着耐水性差、固化后胶层脆性大，耐老化性差、游离甲醛含量高等缺点，特别是脲醛（UF）树脂释放的游离甲醛，空气中甲醛含量长期超标造成的公害已经引起世人的重视，课引起人体多种病的根源，如气管炎哮喘、皮炎、结膜炎、胃炎及胃痛，接触时间较长以后，甚至照成恶性肿瘤。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，开发低毒性能优良的脲醛树脂势在必行。纵观以往的科研情况，研究工作者们往往从降低F/U的量之比；合成工艺即采用二次或多次缩聚工艺；严格控制树脂的反应条件的工艺条件，包括反应介质的PH值、反应温度和反应时间3个主要方面；脱水工艺和低温合成工艺等方面进行
11、改进和完善。即不添加其他的改性试剂，仅仅改变合成工艺，虽然可以降低UF的游离甲醛含量，但对其他性能难以有较好的改善。为了扩大UF树脂的应 第6页用范围，国内、外学者进行了大量的研究，根据不同的使用要求，采用对UF树脂胶粘剂进行改性的方法来提高其综合性能。近几年来，我国的改性脲醛树脂胶黏剂有了很大的发展，改善了树脂的耐水性和抗老化性，提高了胶接强度，改性技术日趋成熟。本设计才用的是腐殖酸对UF进行改性，使脲醛树脂中的游离甲醛含量降低，同时脲醛树脂的热稳定性和做为胶黏剂的胶接强度同时得到提升，而且生产成本也降低了。1.4 腐殖酸简介腐植酸广泛存在于土壤、湖泊、河流、海洋中。最有希望加以开发利用的腐
12、植酸资源是一些低热值的煤，诸如泥炭、褐煤和风化煤。它是影响环境生态平衡的重要因素，也是潜在的、可大力开发和综合利用的有机资源。腐植酸物质不同于其他天然大分子，不具有某种完整的结构和化学构型，是由相似族类的分子量大小不同、结构组成不一致的高分子羟基芳香羧酸类物质组成的复杂混合物。腐植酸类物质含有羟基、酚羟基、醇羟基、羟基醌、烯醇基、磺酸基、胺基、醌基、半醌基、甲氧基和羧基等多种官能团，以及氨基酸、维生素、酶类和多种微量元素，其主要元素组成为C、H、0、N和S。由于分子中具有多种活性官能团，腐植酸具有酸性、亲水性、界面活性、阳离子交换能力、络合作用及吸附分散能力。根据腐植酸的结构特点，采用不同的制
13、备工艺，将腐植酸与各种单体共聚来制备不同性能的腐植酸树脂，充分发挥腐植酸独特的功效，扩大其应用领域。腐殖酸的主要性能： 第7页（1） 吸附性能：腐殖酸树脂中的有效成分为腐殖酸，腐殖酸的分子结构中含有羟基、酚羟基、醌基等活性官能团可对金属离子进行交换、络合等反应，同时它又是多孔物质，比如表面积很大，具有吸附作用。（2） 吸水性能：腐植酸是构成土壤营养成分的重要物质。它是由1个或多个稠环芳核，通过醚键、亚胺键等随机连接组成的大分子混合物。由于腐植酸具有良好的化学活性和生物活性，以腐植酸为原料制备腐植酸基吸水性树脂，既能发挥腐植酸刺激植物生长发育、增加作物的抗逆性、改善植物营养的功效，又能提高土壤的
14、保肥保水能力，同时可大幅度降低生产成本。（3） 石油降滤失和抗温、抗盐性能: 腐植酸类降滤失剂大多为水溶性离子型，由腐植酸与醛、酚、聚丙烯腈以及磺化剂等反应而制得的一种含羟基、羰基、亚甲基、磺酸基、苯环、羧基、腈基的阴离子磺化产物，其分子主链以CC一链联结，且含有芳环结构，热稳定性好，可用作抗高温、抗盐的降滤失剂。适用于多种类型的钻井液体系。1.5 本设计解决的主要问题 脲醛树脂，英文缩写UF，其成本低廉，颜色浅，硬度高，耐油，抗霉，有较好的绝缘性和耐温性，但耐火性和耐水性较差。所以要解决的是降低甲醛释放量，改变脲醛树脂的性能。 本设计方案通过使用腐殖酸度其改性，是生产出来的产品的甲醛释放量能
15、够达到国家甚至国际胶黏剂的质量标准，并使脲醛树脂的缺点得以改善，提高人民生活水平健康状况。 第8页第二章 部分原料的性质与规格 生产脲醛树脂的原料的特性和规格2.1尿素 尿素（CH4N20） 相对分子质量：60 标准生成焓：CH=-47.1KJ/mol 外观：白色晶体 热容：Cp=93.3J/mol.k 含氮量（%）：=46.3 缩二脲含量（%）：=0.5 水分含量：=0.5 铁含量（%）：=0.002游离氨含量（%）：=0.01 水不溶物含量（%）:=0.022.2甲醛外观：无色透明液体，在低温时能自聚成微混 37%含量 密度：815Kg.m3 标准生成焓：CH=-116KJ/mol甲醛含量
16、（g/100g）:370.5 甲醇含量（g/100g）:=12 甲酸含量（g/100g）:=0.04 铁含量（g/100g）:=0.0005 灼烧残渣含量（g/100g）:=0.005 闪点：60 沸点：96 存储温度：15.6 第三章 合成工艺设计和分析3.1 合成脲醛树脂的原料 6 Y2 C8 q$ H* * ! ? 第9页尿素: 0 0 X/ D7 a& / F( O6 c分子式:CO(NH2)2 分子量:60.06 熔点:135 1 E) t8 * 3 L1 a, K# H为无色针状结晶或白色结晶，极易溶于水，水溶液呈弱碱性；易吸湿结块。在水、稀酸或稀碱中不很稳定。# H- d8 |*
17、 n/ Z0 Z % D# ?甲醛: 7 R s% E& $ e, W: M& A% d分子式:CH2O 分子量:30.03 沸点:-19.5 甲醛A6 I3 G) l* q2 - ( e6 b是一种重要的有机原料，为无色，强烈特殊刺激性气味的气体，有毒。易溶于水，工业用甲醛水溶液(福尔马林)为无色透明液体，混入铁等物质为淡黄色，其甲醛含量一般为36-37%。: 4 Q& u( W7 9 j+ o7 T6 G) B 此外，还有氢氧化钠、甲酸、氯化铵、六次甲基四胺等。 8 9 F v/ S5 * Z X1 r, Y7 e3.2 脲醛树脂形成原理 ! g) s* 0 O3 H% i2 g) D(一
18、)加成反应 4 A- Z3 & X0 * V加成反应过程：尿素与甲醛水溶液在广泛的酸性或碱性条件反应的第一阶段是加成反应，首先生成一羟甲脲。 - / h: q$ ?8 I6 7 i4 8 9 q. o一羟甲脲的生成： $ z3 Y. $ J3 F& j0 WNH2CONH2 + CH2O NH2CONHCH2OH (3-1) 3 : D. B) a# K( T3 1 B& u8 R二羟甲脲的生成： 3 w- Q& V! G, ONH2CONHCH2OH + CH2O HOCH2NHCONHCH2OH(3-2) R. a3 ! A 上述反应若尿素与甲醛为等摩尔比且在中性条件下进行，最终达到尿素，
19、甲醛，一羟甲脲和二羟甲脲四个组分的平衡。2 k: p1 U* I6 s0 _& v 但若尿素与甲醛的摩尔比大于1:1时，上述平衡组成就会发生变化，尤其是 第10页摩尔比大于1：2时，二羟甲脲进一步与甲醛加成生成三羟甲脲： ! d2 V h8 s) LHOCH2NHCONHCH2OH + CH2O . Y( S+ C% T. K# KHOCH2NHCON (CH2OH)2 (3-3); % H: X* r0 d. y3 L/ ; d 反应(3-1)和(3-2)可同时被酸(H+)和碱(OH-)所催化，但碱的催化效应较大。正反应和逆反应都能被催化到大致相同的程度，所以PH值的变化，平衡常数改变不大，
20、但在实际的脲醛树脂的合成中，由于反应中间都在酸性条件下进行的，羟甲脲参加缩聚反应或生成不溶于水的次甲脲沉淀，这样平衡常常不能达到。 # A2 t$ h p6 e. _# _加成反应机理:在酸性和碱性条件下，其加成反应可通过不同的反应机理进行，其反应历程和产物也有所不同。 * U5 n# J% f( k9 W* hU碱性条件下，加成反应生成较为稳定的初期产物羟甲脲。 % r9 uh/ F; N8 7 T$ & f% A- _6 lNH2CONH2 + OH-NH2CONH- + H2O 6 ?1 N/ L/ Y8 3 k( WNH2CONH- + H2C+=O-NH2CONHCH2O- $ !
21、y3 Z9 W9 i, y) Y4 NH2CONHCH2O- + H2ONH2CONHCH2OH + OH- * g) 4 x7 q* U o从反应动力学的角度来看，生成一羟甲脲,二羟甲脲和三羟甲脲的速度比为9：3：1,即其反应能力随引入羟甲基而依次降低。因此，生成一羟甲脲和二羟甲脲是决定脲醛树脂理化性能有意义的产物。) T. h: R; R i- I8 t# q酸性条件下，是甲醛受氢离子的作用,首先生成带正电荷的次甲醇：_ 9 F# R% u/ a5 | h b i3 T( z! PCH2O + H2O HOCH2OH ( I# uT; A3 P, w5 r0 ?HOCH2OH + H+ +
22、CH2OH +H2O2 K% t/ Y; O. ?3 Y 带正电荷的次甲醇与尿素反应，生成不稳定的羟甲脲，它进而缩聚脱水，生成次甲基键连接的低分子缩聚物或次甲脲： 9 h. B. C0 o2 c/ N2 I 第11页NH2CONH2 + C+H2OHNH2CON+H2CH2OH a2 T q- N5 y4 c) KNH2CON+H2CH2OHNH2CONHCH2OH + H+ 5 H; |$ _1 s% O$ |( NH2CONHC+H2 + H2O ; a# f8 i# C2 f6 q8 d: o8 uNH2CONHC+H2 + NH2CONH2NH2CONHCH2N+H2CONH2 , q
23、( R2 o& O% h% rNH2CONHCH2NHCONH2 + H+ 或者 9 M: S6 BF& b. u8 jNH2CONH2 + 2CH2O CH2NCONCH2 + 2H2O1 # M: A/ M$ Z2 qPH1%时就显示出影响了，含量越高，树脂在贮存期间的羟甲基含量下降越明显，贮存稳定性越差.不应超过0.8%。 * J8 Z% g( S. M7 o* 3 J# b9 游离氨：能提高缩聚反应初期阶段及补加尿素再缩聚阶段的介质PH值；但当含量高于0.015%时，树脂的固化时间延长和贮存稳定性降低.不应超过0.015%. . T1 m% # r |4 I(二)反应温度和反应时间 O
24、! N. t% W2 c) m6 W6 J 在反应体系中，反应温度和反应时间既有单独作用又有联合其它因素共同作用。 ) t- k4 Y3 S0 z反应温度：对反应速度，游离甲醛含量胶树脂贮存稳定性等的影响较为明显；过高(酸性介质),出现凝胶，易形成次甲脲沉淀;过低,反应时间过长，树脂聚合度低,粘度低等。应视各反应阶段的具体条件而定，酸性加成阶段，应为40-60，碱性加成阶段，应为80-95适宜。 W$ D. n; N/ l反应时间：关系到树脂的聚合度，游离甲醛含量，粘度及树脂的力学性能等；过短，反应不完全，固体含量低，粘度小，游离甲醛含量高，树脂机械强度低；过长，聚合度过高，粘度过高，树脂水混
25、和性下降，贮存期短。应考虑反应时间与其它条件的共同作用。 第12页4 Y5 p# V3 G3 g3 O5 v 3.333 3.3 脲醛树脂的合成 c! 2 p4 te(一)原料计算 G& Z+ 3 h- g! F0 s1 N! k, z# E 所需尿素量为已知,按下式计算其它原料量: * e* Z, 5 R) K4 z$ n# D式中: 所计算的原料量(Kg) - v; % A& |1 X7 N4 n1 m; I3 b所计算原料的分子量 ! n1 T2 w5 m, l7 k d1 ?) t所计算原料的摩尔数 ) C! f; M& i* 5 t3 u& v尿素纯度(%) ; z6 X T, p3
26、 w2 e. 0 p0 f尿素量(Kg) 5 _S8 C9 M) X所计算原料的浓度(%) - Q# B: & 2 6 e60.06尿素分子量 / Q( Q8 P4 k% 8 O1 U. R7 k0 U r(二)胶接用脲醛树脂合成 （1）4 t2 d, k, j; f4 o1 z+ G合成实例: z8 _7 H: e2 S$ x9 N1 i1 H8 b& i甲酸:水1: 2 * x- I r _9 C$ Z5 Y) d0 P甲醛水溶液 1000 0 r; Q2 % , k* f# r尿素(1) 377.6 ) l: ; Z! + ) u3 s( 3 S0 |尿素(2) 66.6 * T9 5
27、L# A4 5 f5 A3 O尿素(3) 59.2 5 W6 j! g0 D. r六次甲基四胺 3.9 a* Q y ub( J |聚乙烯醇 11 , I: v. O! p# D氢氧化钠 适量 - m1 B; H3 S7 x* J ) F; u甲 酸 适量 第13页 * v/ h- u9 r; K; V! P: 1 L3 Z/ T(2) 合成工艺 / K5 a8 Y3 J& L/ Q Z1 R 甲醛水加入反应釜后加六次甲基四胺。用氢氧化钠调PH=7.8-8.2，加热升温并加入尿素(1)和聚乙烯醇(提高UF的耐老化性能,增加初粘性)，在30-50min内升到88-92,并保温30min。用甲酸调
28、PH=5.2-5.4，在温度88-92下保温30min.用甲酸调PH=4.7-4.9，反应20min后不断测定粘度，当粘度达到19-21s(涂-4杯,30)。加尿素(2)并用氢氧化钠调PH=4.9-5.1，在温度为85-87下反应到粘度为25.5-28.5s。用氢氧化钠调PH=*-8.0，并冷却到温度为80，加尿素(3)，在65下保持30min.冷却并调PH=7.0-7.6,在35下放料。 9 g: m U1 * R: a, D q8 ?% YG(3)树脂质量指标 / KD7 C0 X( J5 J包括外观,密度,固体含量，粘度，PH值，游离甲醛,固化时间，粘度变化率，贮存期，水混合性等。这些指
29、标的测定按照标准(GB/T 14074.1-9314074.18-93)进行测定。 0 M$ Ay: D0 E& u( (4)应用：胶合板生产等。 x7 S) o+ v: t+ t Z3 p(三)浸渍用脲醛树脂合成 * g- k6 Y$ ?: v合成实例： + M$ M8 v5 v4 T! Q/ t) M0 Z(1) 合成工艺：用氢氧化钠调甲醛水溶液(155份)PH值为8.5-9.0，加尿素(占总尿素100份的5*%)。加热到55-60 ，停止加热,反应液自升到78-82 ，在此温度保持10-15min。用醋酸(醋酸:水=1:1)调PH值为4.5-4.6，在90-95 保温20-30min。用
30、氢氧化钠调PH值为8.7-9.2，同时降温到70-75 ，加余下的全部尿素。在60-65 下保温35-40min.冷却到20-25 ，树脂液用120-200目/cm2筛网过滤。第14页+ # F+ 6 p& C 0 V; 1 S(2)树脂质量指标：固体含量，粘度，比重，PH值，游离甲醛,固化时间，渗透能力等。 6 W/ 4 X(3)应用:该树脂渗透能力强，用于浸渍纸,制造胶膜纸；也可作脲醛树脂与聚酯树脂的混合浸渍液的主要成份。 # |0 b5 M: ! S: O3.4 脲醛树脂的调制 . 5 N$ z t& D$ u3 z 脲醛树脂在加热加压条件下，虽然自身也能固化，但时间很长，固化后的产物，
31、由于交联度低，固化不完全，胶接质量差。因此，在实际使用时都要加入固化剂(亦称促进剂，有时也有例外，如木材酸性较强时，可以不加)使UF迅速固化，保证胶接质量；其次，为了改变UF的某些性能(如增加初粘性，提高耐水性及耐老化性，降低游离醛等)，还需加入某种助剂。以上过程称为UF的调制(简称为调胶)。一般来说，UF的调制需要根据用途和需要进行。 O( E; q9 x0 : l) H4 H(一)固化剂 5 r r$ O* J! G4 I+ UF的固化剂有酸和酸性盐两类。酸类固化剂有草酸，磷酸，苯磺酸，酒石酸，柠檬酸。无水苯甲酸等;酸性盐类有氯化铵，氧化锌，硫酸铁胺，盐酸苯胺等。不宜采用强酸固化剂，但强酸
32、性盐(尤其是强酸铵盐、如氯化铵、硫酸铵)可行.以上这些固化剂的性质不同，效果不一,使用时应根据UF的理化性能，气温条件及胶接制品的要求等酌情应用。 : p! O8 w$ q0 q: H7 q) R* L: a9 h(1) 单组分固化剂：如氯化铵，硫酸铵。使用最广的是氯化铵，其加入量一般为UF树脂量(固体含量)的0.2-2%.我们常加入1%的氯化铵(固体计)，且有时还要将氯化铵调成水溶液(如20%)。 % 2 J3 Q- - w _! q1 V(2) 多组分固化剂：如氯化铵与尿素，氯化铵与氨水，或氯化铵与六亚甲基 第15页四胺及尿素3组分混合物等。目的有两：一是为了延长树脂的适用时间，特别是夏季
33、，由于室温较高，单独使用氯化铵(或硫酸铵)时，树脂的适用期往往不能满足要求；二是在冬季，采用常温固化方式时，为加速树脂固化，常使用氯化铵与浓盐酸合用，可使固化时间大大缩短。 5 ) h Q( t( T(3) 潜伏性固化剂：是指在常态下呈化学惰性，在某种特定温度下起作用的固化剂.如酒石酸、草酸、有机酸盐等，但效果不太理想，国内目前正开始研究使用。 (4) 微胶囊固化剂：就是在固化剂的表面有一层保护膜胶囊，在低温下由于 表层胶囊的隔离，不起固化作用；而在高温或受压下，表层胶囊被破坏,胶囊内的固化剂即与UF接触，使之固化。目前国内还没有这种固化剂。/ a# 9 V( 1 ?注意：氯化铵对冷固化的UF
34、来说，,并不是很好的固化剂。这是因为铵盐在UF中释放酸速度与气温有关。且冬季施加氯化铵的量应比夏季多。 A* ! L8 b4 B% V W/ J还应注意的一点是：由于UF的固化过程中，主要变化有化学反应和水分和移动，此时还应考虑木材含水率，固化剂的性质，气温高低，空气湿度和风力大小等因素。1 g/ . s! V% d1 w5 3 O, V固化剂的选择原则： - L F+ L4 f/ . k (1) 根据不同的用途要求和气候条件进行适当的选择。如胶合板用氯化铵固化剂，冬天一般加入量0.4-0.8%，春秋天加0.3-0.5%，夏天加0.2-0.3%，还要加一些延缓剂(如氨水、尿素等)，因为温度愈高
35、，湿度愈低，固化愈快，适用期愈短。. (2) 选择的固化剂，固化后的胶层PH值不宜过低或过高，一般胶层的PH值在4-5之间，其胶合性能最理想。PH值过低,胶层易老化，过高会造成固化不完全。 (3) 根据胶接制品的工艺要求选择。如较厚的刨花板生产，要求表层刨花中的胶 第16页固化时间要长，中(芯)层刨花中的胶固化时间要短，为了使表芯层胶液同时固化，就得在固化剂上做些文章。如表层刨花用胶的固化剂由氯化铵25份，氨水35份和水45份组成，加入量为树脂质量的5-6%，其固化时间为110-130s，芯层刨花用胶的固化剂为20%的氯化铵溶液，加入量为5-6%，其固化时间为35-45s，这样可使表芯层胶液达
36、到同时固化。 # t7 L6 I% U5 P- (二)助剂 8 1 G1 m Q5 e. L/ |& 6 T5 a UF常用的助剂有填充剂，发泡剂，甲醛结合剂，防老化剂，耐水剂，增粘剂等。下面重点讲讲填充剂. G8 % y7 V4 d4 Fk& x4 f/ x3 j(1)填充剂 % i X4 a8 j. o* r3 e( H$ L9 I; 作用：降低成本,提高UF初粘性，减少UF渗透量，延长适用期，降低内应力，减少UF体积收缩率， 提高耐老化性，降低游离甲醛含量等。 3 z) m) K( l% A7 D1 W7 M1 要求：化学性质上应是不活泼的中性或近于中性的物质；能与水充分混合，水分蒸发后
37、能转变为固体的物质；能与树脂混合，不产生分层沉淀；无副作用或副作用低(如保持胶的粘度,对固化时间,耐水性能,胶接强度及耐久性影响应尽可能小)；原料易得，价格低廉，易加工成粉末(细度要求在100目以上)。 7 p4 Z$ k- B. H6 o7 p. Q* u4 J. 种类：淀粉类(常用的有面粉、淀粉、高梁粉、木薯粉等；;蛋白质类(常用的有豆粉和血粉)；纤维素类(常用的有树皮粉、花生壳粉、木粉、水解玉米芯粉等)；矿石粉类(石英粉、白垩土粉、高岭土粉等) 1 T2 A4 I- P9 _* G0 _3 a0 j7 F用量：视UF的质量和人造板要求而定，一般来说，施加量在5-20%以内为宜。 % 9
38、O; g- i2 2 D5 + A. R 第17页(2)其它助剂 ( a7 L8 R/ m发泡剂：如血粉，拉开粉(烷基磺酸钠)，用量0.5-1.0%(质量). % - Fy- T( X0 E7 w8 H甲醛结合剂：如尿素，三聚氰胺，含单宁的树皮粉，豆粉，面粉，聚乙酸乙烯乳液等，用量5-15%. 0 * d5 K: D8 X# A W r V: X防老化剂：如1-5%(用量)的聚乙烯醇或15-20%(用量)的聚乙酸乙烯酯乳液。 8 耐水剂：苯酚，间苯二酚，三聚氰胺，硫脲等，三聚氰胺生产防水，防潮UF胶。. 1 f 增粘剂：聚乙烯醇，面粉，豆粉等，增加初粘性。 0 y$ l/ e7 t- o/ T
39、! A4 y(三)UF的调胶工艺 : _+ x 5 | r- d/ ( P主要根据人造板及木制品的工艺要求而定.如普通胶合板用胶调胶工艺。4 G7 * a0 ; ) & C注：混合固化剂配方为：氯化铵25，尿素30，六亚甲基四胺45，水50(质量) 3.58 L) N7 P# U/ t+ oc3.5333 脲醛树脂的改性 * Z1 m& N e0 j0 x% H(一)降低胶接制品释放的甲醛量 $ 5 Q* R2 n2 0 J胶接制品所释放的甲醛来源： 6 0 j8 k- d+ U3 s4 2 r) G(1)UF树脂中的游离甲醛；; u/ X2 U2 p& 5 q8 M (2)树脂固化中分解的甲
40、醛8 I4 h3 + m) 2 W (3)木材等被胶接材料所释放的甲醛。 |# / G2 . y1 t) _/ i! x; k N降低甲醛含量的途径：# _) |& n6 o* Y4 x+ b6 (1)从树脂合成配方入手：采用低摩尔比U/F；加入能与尿素，甲醛共聚的苯酚或三聚氰胺，双氰胺等；尿素分次加入；改变反应PH值等反应条件。 6 V# (2)从调胶入手：加入甲醛结合剂(捕捉剂)，如尿素，三聚氰胺，含单宁的树 第18页皮粉，豆粉，面，,聚乙酸乙烯乳液等。 + g: B& u k& ?1 P; E6 D% w7 p(3)从制品后续处理入手:如封边,贴面;氨气处理等。 $ F% G: V9 5
41、 W8 H1 s(二)改善脲醛树脂的耐水性 ( g% p! Kz h% z在UF中加入三聚氰胺或间苯二酚，可提高其耐水性能，并在较小程度上提高耐沸水性能；UF与PF或三聚氰胺树脂或聚醋酸乙烯酯乳液等混合，也可改善其耐水性。 4 e5 Z% G1 f/ t1 H(三)改善脲醛树脂的胶接强度和耐久性 : p- , d1 I% h从用UF胶合某些非木质材料如麦秆，棉秆，稻草等来说，有必要改善其胶接强度，可加入苯酚，间苯二酚，三聚氰胺等，可对UF起增强作用。 G3 u0 v- F3 _$ a! Q对于改善UF的耐久性来说，可加入增塑剂(如橡胶乳)，聚醋酸乙烯乳液，柠檬酸，填充剂等。.第四章 工艺计算4
42、.1 原始数据及所需技术资料（1）生产规模 30000t/a(2) 生产时间 8000h/a(3) 设计选用配方 单体25%；水约75%。(4) 全装置总损耗 2.3%；总收率 97.7%（5）生产方式 连续反应4.2 物料衡算横算公式=进料量+损失量 第19页由于产量较小，计算基准定为千克/小时日产量Wd=30000000/80000=3750吨/天主要原料投料量：尿素结构在聚合物结构单元中占58/102.52=57%所以，尿素投料量=3750*57%=2137.5千克/小时甲醛投料量=2137.5/60*1.1*30=1175.6千克/小时原料中甲醛的含量为30%，所以甲醛溶液投料量=1175.6/0.3=3918.8千克/小时腐殖酸的物料量=2137.5*0.03=64.1千克/小时对
