三聚氰胺甲醛树脂的合成实验

第1页共3页实验六三聚氰胺/甲醛树脂的合成一、实验目的1.了解三聚氰胺/甲醛树脂的合成方法及层压板制备；2.了解溶液聚合和缩合聚合的特点。二、实验原理三聚氰胺(M)-甲醛树脂(F)以及脲醛树脂通常称为氨基树脂。三聚氰胺/甲醛树脂是由三聚氰胺和甲醛缩合而成。缩合反应是在碱性介质中进行，先生成可溶性预缩合物：这些缩合物是以三聚氰胺的三羟甲基化合物为主，在PH值为8-9时，特别稳定。进一步缩合（如：N-羟甲基和NH-基团的失水）成为微溶并最后变成不溶的交联产物。如：三聚氰胺一甲醛树脂吸水性较低，耐热性高，在潮湿情况下，仍有良好的电气性能，常用于制造一些质量要求较高的日用品和电气绝缘元件。三、主要仪器与试剂(1)仪器三颈瓶(250mL，1个)，搅拌器(1套)，温度计(2支)，回流冷凝管(1支)，滤纸（若干张），恒温浴(1套)，滴管(数支)，量筒(5mL或10mL，1支)，培养皿（1个）。第2页共3页(2)试剂三聚氰胺(31.5g)，甲醛水溶液(36%，50mL)，乌洛托品(六亚甲基四胺，0.12g)，三乙醇胺(0.15g，2-3滴)。四、流程图、实验步骤及现象(1)流程图搅拌溶解50mL甲醛溶液加热至80℃开始反应测沉淀比31.5g三聚氰胺搅拌均匀冷却预聚物0.12g乌洛托品0.15g三乙醇胺浸渍15张滤纸晾干纸张(2)实验步骤及现象实验步骤实验现象1.预聚体的合成在一带电动搅拌器、回流冷凝管和温度计的三颈瓶中分别加入50mL甲醛溶液和0.12g乌洛托品，搅拌，使之充分溶解，再在搅拌下加入31.5g三聚氰胺，继续搅拌5min后，加热升温至80℃开始反应；在反应过程中可明显地观察到反应体系由浊转清。2.在反应体系转清后约30-40min开始测沉淀比。当沉淀比达到2：2时，立即加入0.15g(2-3滴)三乙醇胺，搅拌均匀后撤去热浴，停止反应；从反应液中吸取2mL样品，冷却至室温，在搅拌下滴加蒸馏水，当加入2mL水后样品变浑浊，并且经摇荡后不转清。说明沉淀比达到2：2第3页共3页3.纸张的浸渍将预聚物倒入一干燥的培养皿中，将15张滤纸分张投入预聚物中浸渍1-2min；然后用镊子取出，并用玻棒小心地将滤纸表面过剩的预聚物挂掉，用架子固定在绳子上晾干。浸渍均匀透彻。五、讨论1.三聚氰胺/甲醛树脂质量的主要因素在三聚氰胺/甲醛树脂形成过程中，原料摩尔比、反应介质的pH值、原材料质量以及反应终点控制等，都是影响树脂质量的重要因素。(一)摩尔比的影晌三聚氰胺与甲醛的摩尔比影响反应速度和树脂性能。摩尔比低，生成的羟甲基少，未反应的活泼氢原子就多，羟甲基和未反应的活泼氢原子之间，缩合失去一分子水，生成亚甲基键(一步反应)。摩尔比高，生成的羟甲基多，羟甲基与羟甲基之间的反应是先缩合失去1分子水生成醚键，再进一步脱去1分子甲醛生成亚甲基键(两步反应)。所以摩尔比愈高，树脂稳定性愈好，但游离醛含量也随之增高。(二)pH值的影响三聚氰胺与甲醛反应时，介质pH值对树脂性能有很大影响，如反应开始就在酸性条件下反应，会立即生成不溶性的亚甲基三聚氰胺沉淀。生成的亚甲基三聚氰胺已失去反应能力，因此，不能用它继续制胶。所以，开始反应时要将甲醛的pH值调至8.5-9.0，以保证反应过程中的pH值在7.0-7.5之间(因甲醛有康尼查罗反应pH值会下降)，即在微碱性条件下生成稳定的羟甲基三聚氰胺，进一步缩聚成初期树脂。因为三聚氰胺比较活泼，所以作为浸渍用树脂不宜在酸性介质下进行。(三)原材料质量的影响主要是甲醛中铁含量不能超过标准，铁含量高在树脂合成时，影响pH值的准确测定，在反应过程中用氢氧化钠调节甲醛的pH值时，Fe3+和OH-结合生成Fe(OH)3沉淀，在浸渍纸时，Fe(OH)3浮出来附着在纸表面，热压后造成板外观不第4页共3页合格而成废品。所以用来生产浸渍树脂的甲醛，一定要化验铁含量，不合格拒绝使用。(四)反应终点控制的影响三聚氰胺树脂由于化学活性较大，所以终点控制对树脂质量和稳定性有很大影响，终点控制过头，树脂粘度大，稳定性差，终点不到影响胶接质量。所以要严格控制反应终点。（参考文献：王毓秀、邓介凡编.胶粘剂生产工艺[M].中国林业出版社,1989年11月第1版）六、思考题本实验中加入的三乙醇胺的作用是什么？答：三乙醇胺是阳离子改性剂，用三乙醇胺改性的三聚氰胺树脂具有正电性，能较快的被纤维吸附，可在较高pH值下固化，避免了普通三聚氰胺/甲醛树脂进一步交联形成凝胶。