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异氰酸酯对脲醛树脂胶黏剂的改性及研究进展

班级木加12.1学号6号学生姓名关贺日期2015年10月7日

异氰酸酯对脲醛树脂胶黏剂的改性及研究进展
摘要：本文介绍了异氰酸酯（MDI）对脲醛树脂胶黏剂（UF）的改性机理，概述了异氰酸酯改性脲醛树脂的研究进展。
关键词：脲醛树脂；异氰酸酯；改性；研究进展
Modificationandresearchprogressonisocyanate-UFresinadhesive
Abstract:Themodificationmechanismofureaformaldehyde(UF)resinadhesivewithseveralkindsofisocyanatesarepresentedinthispaper.Andtheresearchprogressontheisocyanate-modifiedUFresinisalsosummarized.
Keywords:ureaformaldehyde;isocyanate;modification;researchprogress

1前言
脲醛树脂胶黏剂（Ureaformaldehyderesin,简称UF）属“三醛”中的产量最大的品种，是市场需求量最大的胶粘剂之一，中国木材工业中使用的胶粘剂80%以上是脲醛树脂。UF具有生产工艺简单、成本低、初始粘性大、无色透明、不污染木材、粘接强度与耐水性均优于动物胶等优点，一直是木材工业中应用最广泛的胶黏剂[1]。
传统生产的脲醛树脂胶（UF），与酚醛（PF）及三聚氰胺树脂(MF)比较，其耐水性差、耐老化性较差、树脂固化后收缩率过大，尤其是游离甲醛含量过高等问题。但可以采用加入不同改性剂和填料，提高脲醛树脂的各项综合性能。如添加三聚氰胺(MF)、异氰酸酯(Isocyanate，MDI)以及不同填料等物质可以改进UF树脂的各种性能。因此研究合成新工艺、生产具有耐水性、高强度高性能、低游离醛的脲醛树脂，对于木材加工业有着十分重要的意义[2]。
纯MDI用于粘接木材价格非常昂贵，而利用MDI改性价格低廉的脲醛树脂胶黏剂，在科学研究和实际应用中都具有重要的意义。
用MDI改性脲醛树脂的优点在于将少量MDI加入到价格较低的UF中，在基本不增加成本的基础上，改进混合胶黏剂的胶接性能，提高耐水性以及各项综合性能，并且如果采用封闭异氰酸酯时，还可以大大降低游离甲醛含量。本文概述了异氰酸酯改性脲醛树脂胶黏剂的改性机理及其研究进展。
2异氰酸酯改性脲醛树脂胶黏剂的化学基础
2.1脲醛树脂胶黏剂合成机理[3]
(1)经典理论经典理论认为UF的合成主要分为两个阶段。
第一阶段为加成反应，即在弱碱性介质中尿素和甲醛进行羟甲基化反应，生成一羟、二羟、三羟和四羟甲基脲，反应方程式如下：

第二阶段为缩聚反应，即在弱酸性介质中，前一阶段反应生成的羟甲基衍生物与脲或羟甲基缩合生成次甲基键，具体反应式如下：

(2)糠醛理论
在强酸性介质(pH<3.10)条件下，尿素与甲醛反应生成一定数量的Uron环结构的小分子，然后再进一步聚合成具有Uron环链节的高分子。一方面，由于Uron环的耐水解能力比亚甲基二脲好，所合成的树脂有利于提高其胶接制品的耐水性；另一方面，在树脂中引入Uron环链节，可相对降低UF的交联密度增加树脂分子链的长度，也就是缩聚程度提高。所以树脂的初黏性较好，预压性能提高。
2.2异氰酸酯化学性质
MDI含有的异氰酸酯基(-N=C=O)，是一种高度不饱和基团，因而对许多化合物（如羟基、水、羧基、氨基等）都有很高的反应活性，很容易进行加成反应；同时，MDI具有优良的胶接性、较好的耐水性和耐老化性、无甲醛释放等优点。
MDI改性脲醛树脂胶黏剂是通过MDI与UF胶中的水分反应生成取代脲、与羟基或氨基反应生成氨基甲酸酯，而以共价键形式联接。
3异氰酸酯对脲醛树脂胶黏剂的改性机理
由于UF本身的结构特征，分子中含有3-4个羟甲基，它具有亲水性，在酸性条件下易水解；又由于UF具有固化后产生的内应力使胶层变脆，易龟裂、耐水性及耐老化性能较差、使用时有游离甲醛释放等缺陷，使其适用范围受到了一定的限制[4]，因此采用改性方法对UF进行改性，来获得高性能的脲醛树脂胶黏剂。
目前，有关MDI改性UF胶黏剂，国内外进行的研究和实际应用较少。MDI既可以在高温下固化，也可以在常温下固化；既可以配制成溶液，也可以为乳液，或者双组分；既可以使用单体多异氰酸酯，也可以使用与活泼氢化合物预聚后的聚氨酯。其稳定性较好，易于进行结构设计。
3.1纯异氰酸酯对UF的改性
这种改性是采用纯异氰酸酯单体如4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)直接加入到需要改性的UF中，同时加入一些其它改性剂或者填料，混合施胶