发布时间 : 星期三 文章年产3万吨的腐殖酸改性脲醛树脂工艺设计更新完毕开始阅读
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（%）:<=0.02
2.2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（g/100g）:37±0.5 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* }* [! ?
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尿素:
分子式:CO(NH2)2 分子量:60.06 熔点:135℃
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。 甲醛: 7 R\
分子式:CH2O 分子量:30.03 沸点:-19.5℃
甲醛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。
3.2 脲醛树脂形成原理
(一)加成反应
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：
NH2CONH2 + CH2O NH2CONHCH2OH (3-1) 3 ~: D. B) a# K( T3 {1 B& u8 R 二羟甲脲的生成：
NH2CONHCH2OH + CH2O HOCH2NHCONHCH2OH(3-2)
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，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
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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：
HOCH2NHCONHCH2OH + CH2O . Y( S+ C% T. K# K HOCH2NHCON (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，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。 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* h U 碱性条件下，加成反应生成较为稳定的初期产物羟甲脲。 NH2CONH2 + OH-→NH2CONH- + H2O 6 ?1 N/ L/ Y8 `3 k( W NH2CONH- + H2C+=O-→NH2CONHCH2O- NH2CONHCH2O- + H2O→NH2CONHCH2OH + OH-
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。
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：_ CH2O + H2O HO—CH2—OH
HO—CH2—OH + H+ +CH2OH +H2O 2 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+H2OH→NH2CON+H2CH2OH \
NH2CON+H2CH2OH→NH2CONHCH2OH + H+→ NH2CONHC+H2 + H2O
NH2CONHC+H2 + NH2CONH2→NH2CONHCH2N+H2CONH2 →NH2CONHCH2NHCONH2 + H+ 或者 9 M: S6 B F& b. u8 j NH2CONH2 + 2CH2O CH2NCONCH2 + 2H2O
PH1%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%。
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%. (二)反应温度和反应时间 ' O! 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。
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。
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。
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3.3 脲醛树脂的合成