湿强剂脲醛树脂的制备、改性及应用

○ 关键词：脲醛树脂；制备；改性；应用

河南在造纸工业中应用的湿强剂主要有两大类：以脲甲醛树脂(Urea-Formaldehyde Resin，简称UF树脂)与三聚氰胺甲醛树脂(简称MF树脂)为代表的酸性熟化树脂和以PAE树脂为代表的碱性熟化树脂。后来发明了阳离子型改性UF树脂，其留着率和湿强度与MF相似，但价格便宜。UF树脂和MF树脂，至今在湿强剂的大家族中，始终占有一席之地。

1作脲醛树脂的制备和改性

1.1制原料与化学反应方程式

河南制备UF树脂的原料是由尿素(95%～100%晶体)与甲醛(37%水溶液)聚合而成，其化学反应式如下：

河南尿素与甲醛，在中性或弱碱性介质中，在85～95℃的温度下，生成能溶于水及醛的羟甲脲。尿素与甲醛摩尔比为1∶1时，生成一羟甲脲(熔点为111℃)；摩尔比为1∶2时，则生成二羟甲脲(熔点为126℃)。用于造纸工业的脲醛树脂，是二羟甲脲的脲醛树脂或含有少量一羟甲脲的混合物。用1mol的尿素与2mol的甲醛进行树脂化反应，反应温度80～100℃，pH值不低于5.5，用适量的10%NaOH溶液，控制树脂液的pH值。

1.2制操作要点与注意事项

河南UF树脂制备操作按下列步骤进行：

河南①添加甲醛：将37%的甲醛溶液加入反应釜内，用10%NaOH溶液调节甲醛溶液的pH=5.5。

河南②添加尿素：通汽加热至85℃，加入尿素，搅拌溶解。由于尿素溶解是吸热反应，注意控制温度不下降。

河南③继续升温：待尿素全溶后，将温度提高至95℃。

河南④检测保温：当反应温度到95℃后，15min后抽样检验，使树脂冷却到20℃，测定其pH值。并用一份树脂和二份水相混合，观察其混浊情况；继续保持反应温度在95±1℃，每10min检验一次；待树脂pH=6时，则隔5min检测一次。直至树脂样品与水混合呈透明溶液而不产生沉淀时，继续在95℃保温30min。

河南⑤降温中和：保温30min后，将树脂液温度降至60℃，用NaOH溶液中和树脂液，使pH值在7.2～7.4。

河南⑥冷却过滤：待冷却后过滤备用。此时UF树脂的固含量约为51%～60%。

河南制备操作过程特别注意pH值的调整和反应温度的控制。添加甲醛后，因工业甲醛溶液中含有少量甲酸，必须用10%NaOH调整甲醛溶液的pH=5.5。当反应在微酸性(pH=5～7)时，反应速率加快。但pH=3或温度大于100℃时，羟甲脲脱水形成不溶于水的亚甲脲，甲醛与过量的尿素在强酸介质中缩合脱水形成聚亚甲脲。无论是亚甲脲还是聚亚甲脲，均会降低UF树脂的强度，因此在制备操作中，一定注意控制反应pH值及反应温度，避免上述副产品的产生。

河南制成的UF树脂是一种无色(或草黄色)透明、均匀的糖浆状液体，能与水以任何比例混合而不发生沉淀。

1.3制脲醛树脂的改性

河南为提高UF树脂在纸浆中留着率，可在UF树脂聚合过程中添加某些改性剂，使制得的UF树脂带有阳电荷，这就是脲醛树脂改性的目的。常用的改性剂有乙烯多胺化合物、甲胺、胺吡啶等。这些改性剂用量均很少，如以0.05～0.2mol(对1mol尿素)的用量，就可以使UF树脂改性。改性树脂与MF树脂有类似的效果，而且成本较低，损纸处理也较易。

河南乙二胺改性脲醛树脂也是一种阳离子型树脂，比未改性的UF树脂增湿强效果好，同时还具有水溶性好，不易凝胶，制造方便，价格低廉等特点。乙二胺改性脲醛树脂是由尿素与甲醛首先作用，随后添加乙二胺和其它辅助药剂制成。化学反应方程式如下：

南制备乙二胺改性UF树脂的原料与配方如下：

河南1mol尿素(95%～100%结晶)，2.5mol甲醛(51%水溶液)，0.1mol乙二胺98%～100%(对尿素)，38%盐酸，NaOH(25%溶液)控制反应pH值，甲酸(90%溶液)控制反应pH值。

河南制备乙二胺改性UF树脂的操作要点如下：

河南①先将盐酸与乙二胺作用，生成乙二胺盐，再与51%甲醛溶液，按配方用量置入装有温度计、搅拌器和回流冷凝器的反应釜内。

河南②调整pH值到7.0～8.0后加入尿素，控制pH值仍在7.0以上。

河南③升温至95℃，用甲酸调节pH值至4.2，因乙二胺具有碱性，此时反应液的pH值又会升高至6.2，再用甲酸使其降低至4.0，约20min后，反应液的pH值稳定控制在5.2～5.6；保持树脂化反应在95℃的条件下进行。

河南④待树脂粘度约到100mPa·s时，让树脂液自然冷却到65～75℃，继续进行反应。

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