尿素甲醛树脂 (UF)属性及化学结构

尿素甲醛树脂（Urea Formaldehyde Resin，简称UF）也称为尿素甲醛，得名于其共同的合成途径和整体结构。这种树脂或聚合物具有不透明的热固性特性。它主要是由尿素和甲醛经过特定工艺生产而成。这种树脂在工业中广泛应用于粘合剂、胶合板、刨花板、中密度纤维板（MDF）以及模制物体的制造。

UF及相关氨基树脂是一类热固性树脂，其中脲醛树脂占全球产量的80%。 氨基树脂的使用实例包括用于汽车轮胎以改善橡胶与纸张的粘合以提高撕裂强度，用于模塑电子设备、罐盖等。

历史

UF 于 1884 年由 Hölzer 博士首次合成，当时他与 Bernhard Tollens 一起工作，但他们都没有意识到尿素和甲醛正在聚合。

在接下来的几年里，大量作者致力于研究这些树脂的结构。

1896 年，Carl Goldschmidt 进一步研究了该反应。 他还得到了一种无定形的、几乎不溶的沉淀物，但他没有意识到正在发生聚合反应； 他认为两个尿素分子与三个甲醛分子结合。 1897 年，Carl Goldschmidt 获得了使用 UF 树脂作为消毒剂的专利。 随之而来的是普遍的商业化，在接下来的几十年里，越来越多的应用在文献中被描述。

1919年，捷克斯洛伐克布拉格的Hanns John（1891-1942）在奥地利获得了UF树脂的xxx项专利。

1963 年 2 月 5 日，欧洲法院（现为 CJEU）在案件 26–62 Van Gend & Loos 诉荷兰税务局案。

属性

尼素甲醛树脂树脂的属性包括高拉伸强度、弯曲模量、高热变形温度、低吸水率、模压收缩率、高表面硬度、断裂伸长率和体积电阻。 它的折射率为1.55。

化学结构

UF 聚合物的化学结构由 [(O)CNHCH2NH]n 重复单元组成。 相比之下，三聚氰胺甲醛树脂具有 NCH2OCH2N 重复单元。 根据聚合条件，可能会发生一些支化。 甲醛和尿素反应的早期阶段会产生双（羟甲基）尿素。

制作

每年生产约 2000 万吨 UF。 超过 70% 的产品随后被林产品工业用于粘合刨花板、中密度纤维板、硬木胶合板和层压粘合剂。

一般用途

尿素甲醛树脂无处不在。 示例包括装饰性层压板、纺织品、纸张、铸造砂模、抗皱织物、混棉、人造丝、灯芯绒等。它还用作木胶。 UF通常用于生产电器外壳（例如台灯）。 泡沫在电影中被用作人造雪。

农业用途

UF 还在农业中用作缓释氮源。 它分解成 CO2 和 NH3 的速率取决于大多数土壤中天然存在的微生物的作用 . 这些微生物的活动以及氨释放的速度取决于温度。 微生物活动的较佳温度约为 70–90°F（21–32°C）。

泡沫保温

尿素甲醛树脂泡沫绝缘材料 (UFFI) 的商业化可以追溯到 1930 年代，作为一种合成绝缘材料，R 值高达 5.0 °F∙ft2∙h/BTU (0.8 K∙m2/W)。 UFFI 是一种与剃须膏具有相似稠度的泡沫，可轻松注入或泵入空隙中。 它通常是在现场使用泵组和带有混合枪的软管来混合发泡剂、树脂和压缩空气。 完全膨胀的泡沫被泵入需要隔热的区域。 它会在几分钟内变硬，但会在一周内治愈。 UFFI 通常存在于 1930 年代至 1970 年代建造或改造的房屋中，通常位于地下室、墙洞、爬行空间和阁楼。 从视觉上看，它看起来像已经硬化的渗出液体。

随着时间的推移，它会呈现出奶油糖果色的变化，但新的 UFFI 是淡黄色。 早期形式的 UFFI 往往会显着缩小。 采用更新催化剂和发泡技术的现代 UF 隔热材料已将收缩率降至较低水平（2% 至 4%）。 泡沫干后呈暗淡的哑光色，没有光泽。 固化后，它通常具有干燥和易碎的质地。

健康问题

当基于 UF 的材料和产品将甲醛释放到空气中时，会对健康产生影响。 一般来说，当空气浓度低于 1.0 ppm 时，甲醛对健康没有影响。 当空气浓度超过 3.0–5.0 ppm 时，就会开始出现呼吸道刺激和其他健康影响，甚至增加患癌症的风险。 这会引发流泪、鼻子刺激、喘息和咳嗽、疲劳、皮疹、严重的过敏反应、眼睛和喉咙有烧灼感、恶心和呼吸困难。