CN106349262A - 无机杂化羟甲基脲及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于无机杂化高分子材料技术领域，特别涉及一种无机杂化羟甲基脲及其制备方法。主要包括以下步骤：(1)羟甲基化反应，向反应釜中加入尿素、甲醛和水，在弱碱性介质条件下进行羟甲基反应，得到羟甲基脲；(2)杂化反应，与无机杂化化合物进行反应；(3)冷却过滤，冷却到40～80℃结晶过滤，得到无机杂化羟甲基脲。通过本发明所述的方法制得的无机杂化羟甲基脲，通过与无机杂化化合物的杂化交联反应，使得最终生成的羟甲基脲引入了硼、钼、锑等耐高温阻燃元素，从而提高了羟甲基脲的耐高温性能和阻燃性能。
Description
技术领域
本发明属于无机杂化高分子材料技术领域，特别涉及一种无机杂化羟甲基脲以及其制备方法。
背景技术
改革开放近30年来，我国的木材工业得到了超常规快速发展。我国2004年人造板(纤维板、刨花板和胶合板)总产量5446.5万立方米，2005年达到了6393万立方米，增幅达17.4％，是2000年的3.19倍，已上升为世界第一人造板生产大国，其中，2005年人造板胶粘剂用量(100％固体含量计)超过350万吨，而脲醛树脂胶粘剂占人造板用胶量的90％以上，是胶粘剂中用量最大的品种。脲醛树脂胶粘剂之所以能在木材工业中大量使用，是由于其具有其它树脂无法比拟的有事，主要是它原料充足、价格低廉，是合成树脂中价格最低的。另外，脲醛树脂还具有很多优点，如胶接强度较高，固化迅速，固化后的胶层颜色浅，不会污染被胶合物的板面，水溶性好，易调制到所需要的合适粘度和浓度。
但是，众所周知，脲醛树脂也具有一些明显的缺点，如耐老化性差、耐高温性差、阻燃性差等，随着人们生活质量意识的日益提高，如何提高其耐高温性能和阻燃性能成为了本领域的技术难题。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种无机杂化羟甲基脲及其制备方法，以尿素为原料，在弱碱性介质条件下，与甲醛和水加热进行羟甲基化反应，再与无机杂化化合物进行反应，生成无机杂化羟甲基脲，具有较高的阻燃性能和耐高温性能。
本发明所采用的技术方案如下：
无机杂化羟甲基脲，其特征在于：分子结构如下：
所述分子结构中的X为无机杂化元素，包括B或Sb中的一种。
所述的无机杂化羟甲基脲的制备方法，其特征在于：主要包括以下步骤：
将尿素、甲醛和水，在弱碱性介质条件下，加热进行羟甲基化反应生成羟甲基脲；
将生成的羟甲基脲与无机杂化化合物在100～110℃的条件下反应0.5～2小时，杂化反应完成，冷却到40～80℃结晶过滤，得到无机杂化羟甲基脲。
所述的无机杂化羟甲基脲的制备方法，其特征在于：包括以下具体步骤：
(1)羟甲基化反应
向反应釜中加入尿素、甲醛和水，加碱调节pH为8.0～9.0，在35～65℃的条件下，转速60～80转/分，保温30～120min进行羟甲基反应，得到羟甲基脲；
(2)杂化反应
向反应釜中加入无机杂化化合物和水，升温到100～110℃反应0.5～2小时，杂化反应完成；
(3)冷却过滤
冷却到40～80℃结晶过滤，得到无机杂化羟甲基脲。
所述的无机杂化羟甲基脲的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的无机杂化化合物为：硼酸钠、硼酸钾、硼酸、硼酸锌、磷酸硼、四水八硼酸钠、三氧化二锑、五氧化二锑、钼酸钠、钼酸钾、钼酸锌、钼酸铵、四钼酸铵或七钼酸铵中的一种。
所述的无机杂化羟甲基脲的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中调节pH所用碱为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾或碳酸钾，其质量浓度为25-35％。
本发明专利的无机杂化反应原理：
利用化合物上含有的羟甲基能与硼、钼、锑元素发生交联反应的原理，实现了本发明专利的杂化反应过程，因为封闭了羟甲基，消除了活泼基团，反应过程中的温度可以大幅度提高至110℃，并且分子结构上引入了硼、钼、锑阻燃元素，使得产品的稳定性、阻燃性能和耐高温性能大幅提升。
本发明的上述技术方案与现有技术相比，具有以下优点：
1、通过羟甲基化的尿素与无机杂化化合物的杂化交联反应，使得最终生成的无机杂化羟甲基脲引入了硼、锑、钼等耐高温阻燃元素，从而提高了羟甲基脲的耐高温性能和阻燃性能，与未杂化之前的羟甲基脲相比，耐高温性能提高50℃以上，阻燃性能提高了至少20％。
2、该无机杂化羟甲基脲的制备克服了羟甲基脲分子结构引入阻燃元素的技术难题，解决了外添加阻燃剂对产品物理机械性能的影响和阻燃效果不理想等技术问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例详细说明本发明，但本发明并不局限于具体实施例。
实施例1
硼杂化羟甲基脲的制备
分子结构式：
原料配比：
(1)羟甲基化反应
按上述比例向反应釜中加入尿素、甲醛和水，加氢氧化钠调节pH为8.0，在35℃的条件下，转速60转/分，保温120min进行羟甲基反应，得到羟甲基脲；
(2)杂化反应
向反应釜中加入四水八硼酸钠和水，升温到100℃反应2小时，杂化反应完成；
(3)冷却过滤
冷却到40℃结晶过滤，得到硼杂化羟甲基脲。
实施例2
锑杂化羟甲基脲的制备
分子结构式：
原料配比：
(1)羟甲基化反应
按上述比例向反应釜中加入尿素、甲醛和水，加氢氧化钾调节pH为9.0，在65℃的条件下，转速80转/分，保温30min进行羟甲基反应，得到羟甲基脲；
(2)杂化反应
向反应釜中加入三氧化二锑和水，升温到110℃反应0.5小时，杂化反应完成；
(3)冷却过滤
冷却到80℃结晶过滤，得到锑杂化羟甲基脲。
实施例3
钼杂化羟甲基脲的制备
分子结构式：
原料配比：
(1)羟甲基化反应
按上述比例向反应釜中加入尿素、甲醛和水，加碳酸氢钠调节pH为8.5，在50℃的条件下，转速75转/分，保温90min进行羟甲基反应，得到羟甲基脲；
(2)杂化反应
向反应釜中加入钼酸钠和水，升温到105℃反应1.5小时，杂化反应完成；
(3)冷却过滤
冷却到60℃结晶过滤，得到钼杂化羟甲基脲。
Claims (5)
1.无机杂化羟甲基脲，其特征在于：分子结构如下：
所述分子结构中的X为无机杂化元素，包括B或Sb中的一种。
2.如权利要求1所述的无机杂化羟甲基脲的制备方法，其特征在于：主要包括以下步骤：
将尿素、甲醛和水，在弱碱性介质条件下，加热进行羟甲基化反应生成羟甲基脲；
将生成的羟甲基脲与无机杂化化合物在100～110℃的条件下反应0.5～2小时，杂化反应完成，冷却到40～80℃结晶过滤，得到无机杂化羟甲基脲。
3.如权利要求2所述的无机杂化羟甲基脲的制备方法，其特征在于：包括以下具体步骤：
(1)羟甲基化反应
向反应釜中加入尿素、甲醛和水，加碱调节pH为8.0～9.0，在35～65℃的条件下，转速60～80转/分，保温30～120min进行羟甲基反应，得到羟甲基脲；
(2)杂化反应
向反应釜中加入无机杂化化合物和水，升温到100～110℃反应0.5～2小时，杂化反应完成；
(3)冷却过滤
冷却到40～80℃结晶过滤，得到无机杂化羟甲基脲。
4.根据权利要求3所述的无机杂化羟甲基脲的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的无机杂化化合物为：硼酸钠、硼酸钾、硼酸、硼酸锌、磷酸硼、四水八硼酸钠、三氧化二锑、五氧化二锑、钼酸钠、钼酸钾、钼酸锌、钼酸铵、四钼酸铵或七钼酸铵中的一种。
5.根据权利要求3所述的无机杂化羟甲基脲的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中调节pH所用碱为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾或碳酸钾，其质量浓度为25-35％。
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- 2016-08-01 CN CN201610620403.5A patent/CN106349262B/zh active Active
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