脲醛樹脂是將尿素和甲醛水溶液這兩種組分，在弱堿性至中性介質(zhì)中反應(yīng)。經(jīng)加成反應(yīng)，主要生成一羥甲基脲和二羥甲基脲。將羥甲基化合物調(diào)至酸性，繼續(xù)反應(yīng)生成縮聚產(chǎn)物。達(dá)到工藝要求的縮聚度后，進(jìn)行中和并冷卻，終止反應(yīng)。在生產(chǎn)中由于工藝控制不妥，或設(shè)備、電器出現(xiàn)故障以及原料質(zhì)量差等原因，會(huì)出現(xiàn)凝膠或假膠的現(xiàn)象(假粘度)，常因處理不當(dāng)造成生產(chǎn)事故，給企業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p失。小編來(lái)給大家說(shuō)說(shuō)凝膠產(chǎn)生原因，凝膠或假凝膠處理方法。
1凝膠的成因
造成凝膠或假凝膠的原因有多方面，一般認(rèn)為與終點(diǎn)控制有直接關(guān)系。反應(yīng)終點(diǎn)多用粘度來(lái)測(cè)定，反應(yīng)過(guò)程中的溫度，pH值，原料質(zhì)量等對(duì)粘度產(chǎn)生影響，特別是酸性階段二次加尿素時(shí)縮聚反應(yīng)控制不當(dāng)導(dǎo)致粘度突然增加，出現(xiàn)不能流動(dòng)并且有彈性的凝膠。另外，有些工藝將反應(yīng)終點(diǎn)定pH值定得較低，或二次投料點(diǎn)F/U過(guò)低，造成假粘度，結(jié)果樹脂1～2天后便失去流動(dòng)性而變成膏體狀。
尿素與甲醛的反應(yīng)體系為體型縮聚反應(yīng)體系，根據(jù)其反應(yīng)機(jī)理，尿素與甲醛反應(yīng)的摩爾越低，甲醛數(shù)量相對(duì)減少，成型縮合越困難，越容易造成縮聚不完全。結(jié)果膠體中存在過(guò)多的含有活性氨基、亞氨基或羥基的次甲基脲和羥甲基脲中間體，因此，含有活性基團(tuán)的中間體化合物使能產(chǎn)生分子間的締合并殘存剩余化學(xué)鍵，根據(jù)膠體化學(xué)理論，高分子化合物的凝膠作用是膠體間或聚合物分子間的締合和化學(xué)鍵的形成結(jié)果。尿素與甲醛的摩爾比隨著降低，所帶活性基團(tuán)的中間體產(chǎn)物比例就越大，就越易產(chǎn)生凝膠作用。
2凝膠控制依據(jù)
2.1凝膠點(diǎn)即膠體粘度突然增大，出現(xiàn)不能流動(dòng)而具有彈性的縮聚反應(yīng)點(diǎn)，以凝膠縮聚度XN來(lái)反映。反應(yīng)體系在凝膠點(diǎn)初期，由不溶于一切溶劑的凝膠和能溶解的線型或支鏈型低聚物組成。如果凝膠點(diǎn)出現(xiàn)后繼續(xù)反應(yīng)，溶膠便轉(zhuǎn)變?yōu)槟z，整個(gè)膠體便不能溶解。由于體型縮聚體系中凝膠在作用，總有一小部分官能團(tuán)被網(wǎng)狀體型結(jié)構(gòu)固定而不能參加反應(yīng)，為凝膠再生和過(guò)程處理成為可能。
2.2根據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐，尿素分次投入一般不超過(guò)4次，但均以第一次投料摩爾比來(lái)確定制膠安全點(diǎn)。制膠安全點(diǎn)的確定原則是以凝膠粘度的2/3為限。
3生產(chǎn)中出現(xiàn)凝膠的處理措施
3.1膠液在反應(yīng)釜內(nèi)發(fā)生凝膠釜內(nèi)發(fā)生凝膠
主要是縮聚階段反應(yīng)速度太快所致，同時(shí)酸性階段主要進(jìn)行縮聚反應(yīng)，即由羥甲基轉(zhuǎn)變?yōu)閬喖谆倪^(guò)程，因此與反應(yīng)環(huán)境pH值有關(guān)。另外由于酸性反應(yīng)階段摩爾比低，反應(yīng)生成物大部分是低分子量的亞甲基脲中間體，這些化合物末端有很多活性基團(tuán)而易發(fā)生分子間締合作用，反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行而不能控制即發(fā)生釜內(nèi)凝膠。
處理方法有：立即加入甲醛溶液和堿，將pH值調(diào)高一些，對(duì)膠體進(jìn)行稀釋，充分?jǐn)嚢璨⒗鋮s，然后將能流動(dòng)的膠液放入廢膠處理罐待處理。此類凝膠現(xiàn)象發(fā)生后應(yīng)認(rèn)真檢查投料配方是否有錯(cuò)，特別是操作人員投放尿素是否過(guò)大，甲醛投料是否過(guò)少以及所加NH4CI是否過(guò)量。
3.2貯存過(guò)程發(fā)生凝膠
為降低人造板甲醛釋放量而采用降低F/V摩爾比制膠的膠液穩(wěn)定性不好，貯存期短的特性，故貯存時(shí)間過(guò)長(zhǎng)是造成膠液凝膠的主要原因。另外即使穩(wěn)定性較好的膠液如貯存外界溫度較高，也會(huì)造成膠液向固化方面發(fā)展而出現(xiàn)凝膠。因此穩(wěn)定性低的膠液應(yīng)盡快使用或貯存時(shí)將溫度控制在10～25℃之間。
發(fā)生凝膠后處理方法：其一進(jìn)行凝膠再生，將凝膠適當(dāng)加熱至能流動(dòng)，按10%～20%的比例適當(dāng)加入至新的反應(yīng)體系，這時(shí)應(yīng)密切注意pH值和體系粘度變化，尿素與甲醛的摩爾比應(yīng)適當(dāng)提高。其二將凝膠加熱至能流動(dòng)，倒入反應(yīng)釜中。然后按摩爾比(1∶1.6以上)將尿素溶解于中性甲醛液，并緩緩加入反應(yīng)釜，注意粘度下降情況。到達(dá)正常終點(diǎn)膠液粘度稍低值時(shí)停止加入，適當(dāng)升溫至50～60℃，停止加熱。注意觀察溫度上升情況，此時(shí)溫度繼續(xù)上升即表明原來(lái)所配的尿素甲醛進(jìn)行加成反應(yīng)，保溫約半小時(shí)后，按正常制膠工藝進(jìn)行酸性階段操作直至膠液合格。
3.3假粘度及假凝膠
3.3.1假粘度
脲醛樹脂在制好后1～2天便出現(xiàn)明顯增稠，甚至失去流動(dòng)性，經(jīng)攪拌或加熱即可降解，造成樹脂假象凝膠的現(xiàn)象稱為假粘度。主要原因是甲醛與尿素低摩爾比時(shí)，樹脂中存在過(guò)多的亞甲基脲和羥甲基脲中間體。此類中間體產(chǎn)物攜帶有活性基因，能產(chǎn)生分子間的締合和膠粘化學(xué)鍵的形成，摩爾比越低，膠粘間的相互作用就越強(qiáng)，越易產(chǎn)生凝膠現(xiàn)象。避免假粘度要注意以下問(wèn)題：
(1)F/U最好控制在1∶1.5以上，若采用低摩爾比則在酸性反應(yīng)階段注意提高摩爾比。
(2)加成反應(yīng)堿性不可太強(qiáng)，保溫持續(xù)時(shí)間不要超過(guò)1h；縮聚反應(yīng)時(shí)酸性不可太弱；反應(yīng)溫度應(yīng)控制在85～95℃。
(3)在低摩爾比時(shí)二次尿素所占比例不宜過(guò)小。
(4)后處理階段加入尿素不可過(guò)多，以免小分子的羥甲基脲含量增多。
3.3.2凍膠
凍膠屬于凝膠假象。根據(jù)膠體理論，隨著溫度降低，分子間的運(yùn)動(dòng)減弱，反映在宏觀上即為粘度增大，因此貯存溫度與樹脂粘度成反比關(guān)系(固化點(diǎn)以下溫度)。在冬季特別是北方，會(huì)出現(xiàn)類似凝膠現(xiàn)象的凍膠。凍膠粘度較大至失去流動(dòng)性。預(yù)防措施方面應(yīng)做好保溫。如出現(xiàn)凍膠，需將膠料適當(dāng)升溫便可降低體系粘度。
4結(jié)語(yǔ)
4.1由于使用過(guò)程中制品會(huì)散發(fā)出游離甲醛，造成污染環(huán)境，直接地對(duì)生產(chǎn)者和消費(fèi)者的健康構(gòu)成危害。隨著我國(guó)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB18580-2001從2002年1月1日起開(kāi)始執(zhí)行，各人造板企業(yè)均著手降低甲醛釋放量等相關(guān)研究和工藝技改工作，其中降低甲醛與尿素摩爾比成為降低甲醛釋放量主要途徑。正如以上所述，F(xiàn)/U越低，越易形成帶有活性基因的中間產(chǎn)物，膠體穩(wěn)定性就越差，就越易形成凝膠現(xiàn)象。工藝技改和生產(chǎn)新膠種要特別注意尿素與甲醛的摩爾比。
4.2凝膠現(xiàn)象有多種，其中膠液在反應(yīng)釜內(nèi)發(fā)生凝膠和貯存過(guò)程發(fā)生凝膠最易區(qū)別。而膠液的假粘度與貯存過(guò)程發(fā)生的凝膠不好區(qū)別。貯存過(guò)程發(fā)生的凝膠主要是膠液不穩(wěn)定，貯存期過(guò)長(zhǎng)引起。膠液假粘度一般在1～2天內(nèi)發(fā)生，屬于凝膠的一個(gè)中間過(guò)程。
4.3脲醛樹脂的生成反應(yīng)為可逆反應(yīng)。建議生產(chǎn)企業(yè)結(jié)合本廠生產(chǎn)工藝合理利用反應(yīng)條件探索凝膠溶解工藝，再生為制膠原料，實(shí)現(xiàn)變廢為寶。
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