腐植酸改性脲醛樹脂合成工藝設(shè)計

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1、年產(chǎn)30000噸腐植酸改性脲醛樹脂合成工藝設(shè)計08化工1摘要:本設(shè)計產(chǎn)品是改性脲醛樹脂(氨基樹脂的一種)，合成反應(yīng)主要由加成反應(yīng)和縮聚反應(yīng)兩部分組成。脲醛樹脂，即尿素甲醛樹脂，由尿素和甲醛縮合而成，主要含有一羥甲基脲和二羥甲基脲的初縮體，簡稱FU。該樹脂初縮體為低分子化合物，能溶于水，在酸性介質(zhì)中或高溫下能進(jìn)一步結(jié)合為高分子樹脂，反應(yīng)性好，不需要劇烈的焙烘條件，易于自身縮合。由于脲醛樹脂膠的原料是尿素和甲醛，原料來源豐富，且生產(chǎn)工藝簡單、成本低、膠接性耐水性好、固化速度快、膠層無色以及使用方便等優(yōu)點，已經(jīng)應(yīng)用到我國化工生產(chǎn)的各個領(lǐng)域和且用量持續(xù)增加。本工藝專門針對如何降低散發(fā)游離的甲醛和改

2、性脲醛樹脂做了合理設(shè)計。脲醛樹脂是應(yīng)用最為廣泛的氨基樹脂兩個反應(yīng)是先加成后縮聚，但又沒有明顯的界限，受反應(yīng)條件影響只是在弱堿性條件下加成反應(yīng)占優(yōu)勢，在弱酸性介質(zhì)中縮聚反應(yīng)進(jìn)行的較順利。本設(shè)計是年產(chǎn)30000噸氨基樹脂工廠設(shè)計，主要進(jìn)行了工藝計算、設(shè)備選型，并手工繪制了流程圖。關(guān)鍵詞：甲醛，改性脲醛樹脂，腐植酸1生產(chǎn)脲醛樹脂的原料的特性與規(guī)格尿素（CH4N2O）相對分子質(zhì)量：60標(biāo)準(zhǔn)生成焓：Hf=-47.1KJ/mol外觀：白色結(jié)晶熱容：Cp=93.3J/mol.k含氮量（以干基計）%≥46.3縮二脲含量%≤0.5水分含量：≤0.5鐵（Fe2O3）含量%：≤0.002游離氨（NH3）含量%：

3、≤0.01水不溶物含量%：≤0.02工業(yè)甲醛（福爾馬林溶液）的物理性質(zhì)外觀：無色透明液體，在低溫時能自聚成微渾37%含量密度815Kg/m3標(biāo)準(zhǔn)生成焓：Hf=-116KJ/mol甲醛含量，g/100g：37±0.5甲醇含量，g/100g：≤12甲酸含量g/100ml：≤0.04鐵含量，g/100ml：≤0.0005灼燒殘渣含量，g/100ml：≤0.005閃點，℃：60沸點，℃：96貯存溫度，℃：15.6～32.215氫氧化鈉（NaOH）相對分子質(zhì)量:40含量:40%密度:2.130g/m3熔點:318.4℃沸點:1390℃甲酸（HCOOH）密度:1.22g/m3含量:10%熔點:8.6℃

4、沸點:100.8℃閃點:68.9℃粘度:1.784mpa.s2合成工藝設(shè)計和分析2.1游離甲醛的來源（1）樹脂合成時，一般甲醛要過量，所以甲醛反應(yīng)不充分，使樹脂中殘留未反應(yīng)的游離甲醛。（2）在脲醛樹脂合成的過程中，由于部分質(zhì)子化的甲醛分子的存在，在膠體粒子周圍形成吸附雙粒子層，使樹脂的穩(wěn)定性加強，一旦加入固化劑后，樹脂固化過程中在電解質(zhì)的作用下，吸附粒子層遭到破壞，從而釋放出甲醛。（3）在樹脂合成中已參與反應(yīng)的甲醛，由于生成了不穩(wěn)定的基團(tuán)，它們在熱壓或板材使用過程中分解，又釋放出已結(jié)合的甲醛。（4）在溫度高、濕度大的環(huán)境下，產(chǎn)品內(nèi)的膠層老化，以及木材中的半纖維素分解，也會釋放甲醛。由上所知

5、，甲醛釋放的原因是很復(fù)雜的，并且是不可避免的，而產(chǎn)生甲醛釋放最主要、最直接的原因是液膠中的游離甲醛的含量和微觀結(jié)構(gòu)的不合理。因而，降低甲醛釋放量的最有效的方法是合成甲醛含量低、微觀結(jié)構(gòu)合理的樹脂。2.2降低游離甲醛含量的途徑（1）低物質(zhì)的量比（F/U）分批加入尿素通常膠合板生產(chǎn)使用UF樹脂膠接劑F/U為：1.7-2.0，無臭UF樹脂膠接劑F/U降到1.0-1.3。有研究表明，當(dāng)尿素與甲醛比從1：1.8降到1：1.3后，甲醛釋放量會降低2/3。為了盡量降低產(chǎn)品中的游離甲醛，采用分批加入尿素與甲醛進(jìn)行反應(yīng)。關(guān)于尿素與甲醛的反應(yīng)15條件及生成物，根據(jù)Zigeuner,Fahrenhorst,Gi

6、auert,Kadowki的研究［A］，通常被廣泛認(rèn)可的反應(yīng)如下所述。UF樹脂的合成反應(yīng)主要由加成反應(yīng)和縮聚反應(yīng)兩部分組成。兩個反應(yīng)是先加成后縮聚，但又沒有明顯的界限，受反應(yīng)條件影響只是在弱堿性條件下加成反應(yīng)占優(yōu)勢，在弱酸性介質(zhì)中縮聚反應(yīng)進(jìn)行的較順利。具體發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)主要如下：在堿性條件下的反應(yīng)是生成以羥甲基脲的反應(yīng)，在特殊條件下，甲醛過量時，也可生成三羥基脲和四羥基脲。在酸性條件下的反應(yīng)是先羥甲基和氨基，后羥甲基和羥甲基之間的縮合反應(yīng)。這種縮合反應(yīng)使分子增長，生成含有羥甲基的低聚物，將這種低聚物作為膠粘劑使用。并且膠粘劑的固化是在酸性條件下進(jìn)行的，樹脂進(jìn)一步縮合形成立體構(gòu)造的巨大分子。

7、在反應(yīng)的初期，甲醛過量有利于生成二羥甲基脲，對增加樹脂的膠聯(lián)度有較大的作用。但甲醛過量太多時，游離甲醛含量偏高，又易形成穩(wěn)定性較差的醚鍵，醚鍵在熱壓時放出次甲基轉(zhuǎn)化成甲醛；并且醚鍵越多，樹脂親水性就越大，致使耐水性變差。所以甲醛與尿素摩爾比的選擇很重要，在整個實驗過程中應(yīng)盡量降低加入甲醛的物質(zhì)的量比，但對某局部過程卻采取加大甲醛與尿素的比例，使之局部過程形成盡可能多的二羥甲脲。目前采用的方法有三步、四步加入法，其中以三步